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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Parksperrenanordnung für ein Automatikgetriebe eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2004 052 869 ist ein Parkbremsenmechanismus für ein integriertes Schalt- und Verteilergetriebe bekannt. Der Parkbremsmechanismus zum Bremsen einer Antriebsanlage, die Leistung auf die Räder eines Motorfahrzeuges überträgt, umfasst ein Parksperrenrad, welches an einer Abtriebswelle befestigt ist. Das Parksperrenrad ist über eine federbelastete Parksperrklinke in einer Parkposition sperrbar. Die Parksperrklinke ist über eine Verbindungsstange bzw. Parkstange betätigbar, die direkt mit einem Rasthebel verbunden ist. Der Rasthebel steht mit einem Gangschalthebel in Wirkverbindung, der durch den Fahrer in verschiedene Schaltpositionen verstellbar ist. Über einen weiteren Hebel werden die Bewegungen des Schalthebels auf den Rasthebel übertragen. Wenn der Rasthebel in die Parkposition bewegt wird, bewegt sich auch die Verbindungsstange zu dem Parksperrenrad hin, so dass die Sperrklinke in Zahnzwischenräume des Parksperrenrades gedrückt wird und dieses in der Parkstellung sperrt.
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Durch die direkte Betätigung der Verbindungsstange über die Rastenscheibe bzw. über den Rasthebel ergibt sich der Nachteil, dass die maximale Betätigungskraft bzw. Stützkraft der Verbindungsstange sehr stark durch die zulässige Schalt- bzw. Wählkraft bzw. durch das Wählwellenmoment limitiert wird. Um die Funktionssicherheit der Parksperrenanordnung zu gewährleisten, ist jedoch eine möglichst hohe Betätigungskraft bzw. Verbindungsstangenkraft erforderlich. Dadurch wird bei der bekannten Parksperrenanordnung jedoch in nachteiliger Weise das Wählmoment erhöht.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Parksperrenanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der ohne Erhöhung der erforderlichen Schalt- bzw. Wählkraft bzw. des erforderlichen Wählmomentes die Funktionssicherheit erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
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Es wird somit eine Parksperrenanordnung für ein Automatikgetriebe oder dergleichen eines Fahrzeuges mit einem mit dem Abtrieb verbundenen Parksperrenrad vorgeschlagen, welches über eine Sperrklinke oder dergleichen in einer Schaltposition (Parkposition) einer mit einer Wählwelle drehfest verbundenen Rastenscheibe gesperrt werden kann, so dass die mit dem Parksperrenrad verbundene Abtriebswelle bzw. die Fahrzeugräder blockiert sind und eine Bewegung des Fahrzeuges in dieser Schaltposition nicht mehr möglich ist. Dazu kann die Sperrklinke mittels einer Verbindungsstange oder dergleichen betätigt werden. Erfindungsgemäß wird die Verbindungsstange über eine Koppelvorrichtung mit der Rastenscheibe in Wirkverbindung gebracht.
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Dadurch wird die Parksperrenbetätigungsmechanik derart verändert, dass die Betätigungskraft bzw. die Verbindungsstangenstützkraft weitgehend unabhängig von den Wähl- bzw. Schaltkräften bzw. Wählmomenten eingestellt werden kann. Beispielsweise ist es möglich, dass das an der Wählwelle aufzubringende Wählmoment begrenzt bzw. reduziert wird, auch wenn gleichzeitig die auf die Sperrklinke wirkende Betätigungskraft erhöht wird, um die Funktionssicherheit der Parksperre zu verbessern.
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Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante kann dies konstruktiv dadurch realisiert werden, dass die Koppelvorrichtung zum Beispiel zumindest ein mit der Verbindungsstange verbundenes Stangenelement oder dergleichen aufweist, welches gehäuseseitig gelagert ist, so dass das Stangenelement nur axial bewegbar ist, und welches mit einer Führung oder dergleichen in einer entsprechenden Ausnehmung oder Aussparung in oder an der Rastenscheibe geführt ist. Als Aussparung oder Ausnehmung kann zum Beispiel eine Kurvenrille oder dergleichen vorgesehen sein, in der ein bzw. eine als Führung ausgebildeter Stift oder ausgebildete Rolle geführt ist, um das Stangenelement, welches zum Beispiel als Schub- bzw. Zugstab ausgeführt ist, durch die Drehbewegung der Rastenscheibe zumindest teilweise axial zu bewegen, insbesondere wenn beispielsweise die Wählwelle und damit die Rastenscheibe in oder aus der Schaltposition Parkposition P verstellt wird.
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Durch die Verwendung der Koppelvorrichtung wird die auf die Verbindungsstange wirkende Stützkraft, die zum Beispiel beim Ratschen an dem Parksperrenrad auftreten kann, nicht auf die Rastenscheibe übertragen, da zumindest in der Parkposition der resultierende Kraftvektor an der in der Ausnehmung geführten Führung in etwa auf die Drehachse der Wählwelle gerichtet ist, so dass ohne Hebelarm kein Moment auf die Wählwelle bewirkt wird. Es ist durch entsprechende konstruktive Ausgestaltung der Ausnehmung bzw. der Führungsrille an der Rastenscheibe möglich, dass die resultierende Kraft auch auf einen Bereich unterhalb der Drehachse gerichtet ist, so dass in diesem Fall sogar ein negatives Moment erzeugt wird, wodurch eine Art Selbsthemmung realisiert werden kann. Dadurch kann die Parksperrenanordnung sicher in der Parkposition gehalten werden.
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Zur Einstellung einer gewünschten Betätigungskraft bzw. einer aufzunehmenden Verbindungsstangenstützkraft kann vorgesehen sein, dass an dem der Sperrklinke zugewandten Endbereich der Verbindungsstange eine Verbindungsstangenfeder vorgesehen ist, mit der zur Betätigung der Sperrklinke axialverschiebbare Sperrrollen spannbar sind. Das Einstellen der in einer Zahn-auf-Zahnstellung zwischen der Sperrklinke und dem Parksperrenrad auftretenden Verbindungsstangenstützkraft erfolgt somit über die Auslegung der Verbindungsstangenfeder. Es kann z. B. eine Verbindungsstangenfeder mit höherer Vorspannung und/oder härterer Federkennlinie verwendet werden, ohne dass die geforderten geringen Wähl- bzw. Schaltkräfte erhöht werden. Die Funktionssicherheit der Parksperrenanordnung wird dadurch deutlich verbessert.
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Darüber hinaus kann gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest eine Kompensationsfeder bei der Koppelvorrichtung verwendet wird. Die Kompensationsfeder dient dazu, erhöhte Verbindungsstangenkräfte bzw. Betätigungskräfte bei der Schaltung von der Schaltposition Rückwärtsgang in die Schaltposition Parkposition bei einer Zahn-auf-Zahnstellung zu kompensieren. Zudem bietet die Kompensationsfeder eine Kraftunterstützung, die sonst von der Wählwelle aufgebracht werden müsste. Dadurch wird der Wählkomfort mit der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung weiter erhöht.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische, dreidimensionale Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung;
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2 eine vergrößerte Detailansicht gemäß 1;
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3 eine vergrößerte Ansicht einer Rastenscheibe der Parksperrenanordnung;
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4 eine Teilseitenansicht der Parksperrenanordnung gemäß 1;
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5 eine geschnittene Ansicht entlang der Schnittlinie A-A gemäß 4;
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6 eine vergrößerte Teilseitenansicht der Rastenscheibe der Parksperrenanordnung;
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7 eine schematische Seitenansicht der Rastenscheibe der Parksperrenanordnung;
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8 eine schematische, dreidimensionale Ansicht der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung im eingebauten Zustand;
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9 eine schematische, teilgeschnittene Ansicht der Parksperrenanordnung in einer Schaltposition D;
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10 eine schematische, teilgeschnittene Ansicht der Parksperrenanordnung in einer Schaltposition R;
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11 eine schematische, teilgeschnittene Ansicht der Parksperrenanordnung in einer Schaltposition P bei einer Zahn in Lücke-Stellung; und
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12 eine schematische, teilgeschnittene Ansicht der Parksperrenanordnung in der Schaltposition P bei einer Zahn auf Zahnstellung.
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In den 1 bis 12 sind verschiedene Ansichten einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung für ein Automatikgetriebe eines Fahrzeuges dargestellt. Die Parksperrenanordnung umfasst ein Parksperrenrad 1, welches mit einer Abtriebswelle des Fahrzeuges verbunden ist, so dass in einer Schaltposition – Parkposition P – einer mit einer Wählwelle 5 verbundenen Rastenscheibe 4 die Bewegung des Fahrzeuges blockiert ist. Das Parksperrenrad 1 ist über eine Sperrklinke 2 sperrbar, in dem die Sperrklinke 2 in die Verzahnung des Parksperrenrades 1 eingreift. Die Sperrklinke 2 ist über eine Sperrklinkenrückhaltefeder 17 federbelastet und wird durch eine Verbindungsstange 3 betätigt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Verbindungsstange 3 über eine Koppelvorrichtung mit der Rastenscheibe 4 in Wirkverbindung steht, so dass das aufzubringende Wählmoment begrenzt wird, auch wenn die auf die Sperrklinke 4 wirkende Betätigungskraft erhöht wird.
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Die Rastenscheibe 4 ist drehfest mit einer Wählwelle 5 verbunden, die von einem Wählhebel des Automatikgetriebes je nach gewünschter Schaltposition P, R, N, D, 1, 2, 3 usw. in Drehung versetzt wird. Aufgrund der drehfesten Verbindung zwischen der Rastenscheibe 4 und der Wählwelle 5 wird die Rastenscheibe 4 entgegen einer Rastenfeder 6 in die entsprechende Rastposition gebracht.
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Die Koppelvorrichtung umfasst ein mit der Verbindungsstange 3 verbundenes Stangenelement 7, welches als Schub- bzw. Zugstange ausgebildet ist. Das Stangenelement 7 ist in einem Führungsgehäuse 8 axial bewegbar gelagert. Das Führungsgehäuse 8 ist selbst auf der Wählwelle 5 gelagert und gehäusefest angeordnet. Ferner ist das Stangenelement 7 mit einem Führungselement bzw. einem Führungsstift 9 in einer korrespondierenden bzw. zugeordneten Ausnehmung 11 der Rastenscheibe 4 geführt, wobei die Ausnehmung 11 als Führungsrille ausgebildet ist.
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Wie insbesondere aus 6 ersichtlich ist, weist die Ausnehmung 11 einen ersten Abschnitt A für die Schaltpositionen R, N, 1, 2, 3 usw. und einen zweiten Abschnitt B für die Schaltposition P bzw. Parkposition auf. Der erste Abschnitt A der Ausnehmung bzw. Führungsrille 11 ist etwa bogenförmig in einem vorbestimmten Radius bezogen auf die Drehachse 10 der Wählwelle 5 ausgeführt bzw. auf der Rastenscheibe 4 angeordnet. Der zweite Abschnitt B der Ausnehmung 11 schließt sich an den ersten Abschnitt A an und bildet für den Führungsstift 9 in der Schaltposition P bzw. in der Parkposition einen Anschlagbereich bzw. Aufnahmebereich, der in einem größeren Radius als der erste Abschnitt A an der Rastenscheibe 4 angeordnet ist. Aufgrund des größeren Radius wird in dieser Schaltposition eine entsprechende Axialbewegung zum Erreichen der Parkposition P an dem Stangenelement 7 und damit auch an der Verbindungsstange 3 realisiert.
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Der Führungsstift 9 wird in Abhängigkeit des aufgebrachten Wählmomentes und der dadurch resultierenden Drehbewegung der Rastenscheibe 4 entlang der Ausnehmung bzw. Führungsrille 11 geführt, so dass dadurch das Stangenelement 7 und die daran befestigte Verbindungsstange 3 axial bewegt wird, welches insbesondere aus den Darstellungen der verschiedenen Schaltpositionen gemäß 9 bis 12 ersichtlich ist. Für diese Bewegungsübertragung der Rotationsbewegung der Rastenscheibe 4 in eine translatorische bzw. axiale Bewegung des Stangenelements 7 bzw. der Verbindungsstange 3 ist das der Sperrklinke 2 abgewandte Ende des Stangenelements 7 in dem Führungsgehäuse 8 axial verschiebbar gelagert und der Führungsstift 9 in einem Aufnahmegehäuse 12 des Stangenelements 7 fest gehalten.
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An dem Aufnahmegehäuse 12 ist ebenfalls die Verbindungsstange 3 befestigt bzw. eingehängt, wie dies insbesondere aus den 6 und 7 verdeutlicht wird.
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Aus 7 ist ferner zu erkennen, dass vorzugsweise optional eine Kompensationsfeder 15 an dem Stangenelement 7 vorgesehen ist. Die Kompensationsfeder 15 ist vorzugsweise als Druckfeder ausgeführt und liegt einerseits in bzw. an dem Führungsgehäuse 8 und andererseits an dem Aufnahmegehäuse 12 an. Mithilfe der Kompensationsfeder 15 können erhöhte Betätigungskräfte bzw. Verbindungsstangenstützkräfte an der Verbindungsstange 3 oder auch Stöße zum Beispiel bei einer Zahn-auf-Zahnstellung zwischen dem Parksperrenrad 1 und der Sperrklinke 2 kompensiert werden. Zudem kann durch die Kompensation auch eine Kraftunterstützung realisiert werden, wodurch das aufzubringende Wählwellenmoment reduziert werden kann.
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Wie insbesondere aus 6 ersichtlich ist, können mithilfe der erfindungsgemäßen Koppelung zwischen der Verbindungsstange 3 und der Rastenscheibe 4 optimale Betätigungsverhältnisse der Parksperrenanordnung realisiert werden, so dass ein unbeabsichtigtes Herausspringen des Führungsstiftes 9 aus der Parkposition bzw. aus dem zweiten Abschnitt B der Ausnehmung 10 sicher verhindert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass unabhängig von den wirkenden Betätigungskräften bzw. Verbindungsstangenstützkräften, welche in 6 durch einen Pfeil 20 angedeutet sind, auch bei einer Zahn-auf-Zahnstellung die resultierende Kraft an dem Führungsstift 9 möglichst auf die Drehachse 10 der Wählwelle 5 gerichtet ist, wie dies durch einen Pfeil 21 mit gestrichelter Linie in 6 angedeutet ist. Dadurch, dass kein Hebelarm wirkt, kann unabhängig von der über die Verbindungsstange 3 auf das Stangenelement 7 wirkenden Kraft auch kein Drehmoment auf die Wählwelle 5 bzw. auf die Rastenscheibe 4 bewirkt werden. Wenn die Geometrie der Ausnehmung bzw. Führungsrille 11 derart ausgeführt ist, dass die resultierende Kraft unterhalb der Drehachse 10 in 6 liegt, könnte sogar eine Art Selbsthemmung aufgrund des dadurch bewirkenden negativen Drehmoments erreicht werden.
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Die zum Einlegen der Parkposition P über die Rastenscheibe 4 und das Stangenelement 7 auf die Verbindungsstange 3 aufgebrachte Betätigungskraft wird auf an dem der Sperrklinke 2 zugewandten Endbereich der Verbindungsstange 3 axial bewegbar gelagerte Sperrrollen 13 und demzufolge auch auf die Sperrklinke 2 übertragen. Die Sperrrollen 13 sind mit ihrem Sperrrollengehäuse 19 an der Verbindungsstange 3 gelagert und liegen an einer Verbindungsstangenfeder 14 an, die in einer Anschlaghülse 18 axial abgestützt ist. Ein Führungsblock bzw. eine Führungseinheit 22 nimmt unter anderem die Sperrrollen 13 in ihrem Sperrrollengehäuse 19 und die Sperrklinke 2 auf. Zumindest teilweise sind ebenfalls die Verbindungsstange 3 mit der Verbindungsstangenfeder 14 und der Anschlaghülse 18 in dem Führungsblock 22 aufgenommen.
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Wenn nun die Verbindungsstange 3 in Richtung der Sperrklinke 2 zum Einlegen der Parkposition P bewegt wird, treffen die Sperrrollen 13 auf eine Schräge bzw. Sperrrampe 16 der Sperrklinke 2, so dass die Sperrklinke 2 in die Verzahnung des Parksperrenrades 1 bewegt wird. Wenn eine Zahn-auf-Lückestellung erreicht wird, wie insbesondere in 11 gezeigt, haben die Sperrrollen 14 die Sperrrampe 16 überwunden und die Sperrklinke 2 befindet sich in Eingriff mit der Verzahnung des Parksperrenrades 1. Sollte jedoch eine Zahn-auf-Zahnstellung vorliegen, überwinden die Sperrrollen 13 die Sperrrampe 16 nicht, so dass eine weitere Bewegung der Sperrrollen 13 zunächst verhindert wird, indem die Verbindungsstangenfeder 14 entsprechend gespannt wird.
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Stellvertretend für die Schaltpositionen N, 1, 2, 3 ist in 9 die Schaltposition D (Vorwärtsgang) bei der erfindungsgemäßen Parksperrenanordnung gezeigt. In der Schaltposition D befindet sich die Rastenscheibe 4 in einer mittleren Rastposition der Rastenfeder 4. In dieser Drehposition der Rastenscheibe 4 ist der Führungsstift 9 in der Ausnehmung 11 der Rastenscheibe 4 in dem ersten bogenförmigen Abschnitt A der Ausnehmung 10 angeordnet, so dass sich das Stangenelement 7 mit der Verbindungsstange 3 in der Zeichnungsebene in einer linken Anschlagposition befindet, wodurch sich die Sperrrollen 13 an der Sperrrampe 16 der Sperrklinke 2 befinden, wodurch die Sperrklinke 2 nicht in Eingriff mit der Verzahnung des Parksperrensrades 1 steht.
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In 10 ist die Schaltposition R (Rückwärtsgang) bei der Parksperrenanordnung dargestellt. In der Schaltposition R befindet sich der Führungsstift 9 am Ende des bogenförmigen ersten Abschnittes A der Ausnehmung 11, da die Rastenscheibe 4 in einer linken Rastposition kurz vor der Parkposition P über die Rastenfeder 6 gehalten wird. Auch in dieser Schaltposition R befinden sich die Sperrrollen 13 an der Sperrrampe 16 der Sperrklinke 2, so dass das Parksperrenrad 1 nicht mit der Sperrklinke 2 in Eingriff steht.
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In der 11 ist die Schaltposition P (Parkposition) bei der Parksperrenanordnung dargestellt. In der Schaltposition P befindet sich die Rastenscheibe 4 in der äußerst linken Rastposition, welche der Parkposition P entspricht. Dadurch ist der Führungsstift 9 in dem Aufnahmebereich des zweiten Abschnittes B der Ausnehmung 11 angeordnet, wodurch das Stangenelement 7 in der Zeichnungsebene nach rechts bewegt wird, so dass die Verbindungsstange 3 ebenfalls nach rechts bewegt wird, so dass die Sperrrollen 13 die Sperrrampe 16 der Sperrklinke 2 überwinden und somit die Sperrklinke 2 in die Verzahnung des Parksperrrades 1 trifft. Dadurch ist das Parksperrenrad 1 durch die Sperrklinke 2 blockiert. Eine Bewegung des Fahrzeuges ist nicht mehr möglich, da sich die Sperrklinke 2 in einer Zahn-in-Lückestellung befindet.
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Schließlich ist in 12 die Schaltposition P (Parkposition) dargestellt, wobei sich jedoch die Sperrklinke 2 und das Parksperrenrad 1 in einer Zahn-auf-Zahnstellung befinden. Im Unterschied zu der in 11 dargestellten Schaltposition befinden sich die Sperrrollen 13 noch an der Sperrrampe 16, da die Sperrklinke 2 aufgrund der Zahn-auf-Zahnstellung nicht mit der Verzahnung des Parksperrenrades 1 in Eingriff bringbar ist. Da aber nur die Verbindungsstange 3 weiter bewegt wird und die Sperrrollen 13 an ihrer Position verbleiben, ergibt sich der in 12 eingezeichnete Federweg S bei der Verbindungsstangenfeder 14. Durch die nicht weiter zu bewegenden Sperrrollen 13 wird deshalb eine Federkraft in der Verbindungsstangenfeder 14 erzeugt, die wiederum eine Verbindungsstangenstützkraft über die Verbindungsstange 3 auf das Stangenelement 7 bewirkt. Daraus ergibt sich eine resultierende Kraft an dem Führungsstift 9, wie in 6 durch den Pfeil 21 dargestellt ist, die etwa auf die Drehachse 10 der Wählwelle 5 gerichtet ist. Dadurch wirkt sich die aufgrund der Zahn-auf-Zahnstellung resultierende Kraft nicht auf die Rastenscheibe 4 bzw. auf die Wählwelle 5 aus. Sobald die Zahn-auf-Zahnstellung aufgelöst werden kann, wird durch die Federkraft der Verbindungsstangenfeder 14 die Bewegung der Sperrklinke 2 in den Zwischenraum der Verzahnung des Parksperrenrades 1 bewirkt.
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Durch die Auslegung der Verbindungsstangenfeder 14 wird sichergestellt, dass das Sperren des Parksperrenrades 1 erst unterhalb einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle bzw. des Parksperrenrades 1 erfolgt, so dass die Funktionssicherheit optimiert wird und Missbrauchsversuche verhindert werden, bei denen ein Einlegen der Parksperre während der Fahrt oder an einer Steigung versucht wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperrenrad
- 2
- Sperrklinke
- 3
- Verbindungsstange
- 4
- Rastenscheibe
- 5
- Wählwelle
- 6
- Rastenfeder
- 7
- Stangenelement
- 8
- Führungsgehäuse
- 9
- Führungsstift
- 10
- Drehachse
- 11
- Ausnehmung bzw. Führungsrille
- 12
- Aufnahmegehäuse
- 13
- Sperrrollen
- 14
- Verbindungsstangenfeder
- 15
- Kompensationsfeder
- 16
- Sperrrampe
- 17
- Sperrklinkenrückhaltefeder
- 18
- Anschlaghülse
- 19
- Sperrrollengehäuse
- 20
- Pfeil bzw. Verbindungsstangenstützkraft
- 21
- Pfeil bzw. resultierende Kraft
- 22
- Führungsblock
- A
- erster Abschnitt der Ausnehmung
- B
- zweiter Abschnitt der Ausnehmung
- S
- Federweg der Verbindungsstangenfeder bei Zahn-auf-Zahnstellung
- P
- Schaltposition Parkposition
- R
- Schaltposition Rückwärtsgang
- D
- Schaltposition Vorwärtsgang
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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