DE102017103317A1

DE102017103317A1 - Parksperre für ein Automatikgetriebe sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Parksperre

Info

Publication number: DE102017103317A1
Application number: DE102017103317.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Gausrab; Arne Krüger
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2018-08-23
Also published as: US10626990B2; US20200173553A1; US10995856B2; CN108458107A; US20180238448A1; CN108458107B

Abstract

Bei einer Parksperre für ein Automatikgetriebe weist ein elektrischer Parksperrenaktuator (1) einen Elektromotor (2), eine von diesem antreibbare Stirnradstufe (3) und von letztgenannter antreibbare Schneckenradstufe (4) auf. Eine Schneckenwelle (9) der Schneckenradstufe (4) ist drehfest mit einem Ausgangsrad (7) der Stirnradstufe (3) und ein Schneckenrad (11) der Schneckenradstufe (4) drehfest mit einer getriebeseitigen Parksperrenwelle (12) verbunden.Die Schneckenwelle (9) ist axial verschieblich in dem Ausgangsrad (7) festgelegt. Ein Anschlag (25) begrenzt die Schwenkbewegung des Schneckenrads (11) bei Erreichen einer Parksperrenstellung der Parksperrenwelle (12). Eine Feder (15) spannt die Schneckenwelle (9) in einer Achsrichtung der Schneckenwelle (9) gegen ein in einer Anschlagstellung befindliches Haltemittel (22), in der das Haltemittel (22) mittels eines bestromten Elektromagneten (16) festgelegt ist. Bei in Nicht-Parksperrenstellung befindlicher Parksperrenwelle (12) und infolge unbestromtem Elektromagneten (16) von diesem nicht in der Ausgangsstellung gehaltenen Haltemittel (22) wird die Schneckenwelle (9) unter Einwirkung der Feder (15) in Achsrichtung verschoben und schwenkt das Schneckenrad (11) in dessen Anschlagposition.Die Erfindung schlägt ferner ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Parksperre vor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Parksperre für ein Automatikgetriebe sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Parksperre.
Der größte Anteil der auf dem Markt verfügbaren, automatisch schaltenden Getriebe von Kraftfahrzeugen hat eine Parksperre, die über einen mit einem Wählhebel verbundenen Seilzug mechanisch betätigt wird. Neuentwicklungen sehen teilweise eine elektrohydraulische oder elektromotorische Betätigung vor, die vom Wählhebel elektrisch angesteuert wird. Dies ist bekannt als full shift by wire-Funktion. Wird ein Fahrzeug mit einer vollautomatischen Einparkfunktion ausgestattet, bei der sich der Fahrer beim Einparken auch außerhalb des Fahrzeugs befinden kann, muss das Fahrzeug selbsttätig die Parksperre einlegen. Dies ist nur möglich mit einem Getriebe mit full shift by wire-Funktion.
Zur Vermeidung einer Neuentwicklung oder bei geringer Ausstattungsrate der full shift by wire-Funktion und großem Gleichteilansatz zum Basisgetriebe kommen außerhalb des Getriebes befindliche, elektromotorische Parksperrenaktuatoren zum Einsatz. Bekannt sind Aktuator-Schaltmodule, die außen am Getriebe angeschraubt sind und direkt mit einer Parksperrenwelle des Getriebes verbunden sind sowie Aktuator-Schaltmodule, die am Getriebe oder am Fahrzeug befestigt sind und über einen Seilzug den Parksperrenhebel betätigen.
Auch bei einem Bordnetzausfall muss das Fahrzeug bei allen Fahrbahnsteigungen sicher abgestellt werden können. Fahrzeuge mit einer elektrischen Parkbremse und einem elektrischen Parksperrenaktuator benötigen daher entweder eine zweite redundante Stromversorgung oder eine Vorrichtung, die in diesem Fall die Parksperre selbsttätig einlegt.
Eine Parksperre für ein Automatikgetriebe, wobei die Parksperre mittels eines elektrischen Parksperrenaktuators betätigbar ist, wobei der Parksperrenaktuator einen Elektromotor, eine mittels des Elektromotors antreibbare Stirnradstufe und eine mittels der Stirnradstufe antreibbare Schneckenradstufe aufweist, wobei eine Schneckenwelle der Schneckenradstufe drehfest mit einem Ausgangsrad der Stirnradstufe verbunden ist und ein Schneckenrad der Schneckenradstufe drehfest mit einer getriebeseitigen Parksperrenwelle verbunden ist, ist aus der Praxis bekannt. Dieser elektrische Parksperrenaktuator ist am Getriebe angeschraubt und findet bei einem rein elektrisch betriebenen Personenkraftwagen (BMW i3) Verwendung. Dieser Parksperrenaktuator ist ohne Fail-safe-Funktion ausgestattet, da eine redundante Stromversorgung bei E-Fahrzeugen bereits vorhanden ist.
In der EP 1 228 328 B1 ist eine Getriebeaktuatorik mit einer elektromagnetischen Kupplung, die bei einem Stromausfall nur durch ein Federelement entkoppelt wird und dadurch die Schaltstellung „P“ des Getriebes sowie die Parksperre eingelegt wird, bekannt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus der Praxis bekannte Parksperre so weiterzubilden, dass die Parksperrenfunktion bei einem Stromausfall, insbesondere einem Ausfall des Bordnetzes des Fahrzeugs, sicher angefahren wird. Dies soll bei kompakter Ausbildung der Parksperre gewährleistet sein. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, ein vorteilhaftes Verfahren zum Betreiben einer solchen Parksperre anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Parksperre, die gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist. Gelöst wird die Aufgabe ferner durch ein Verfahren, das die Merkmale des Patentanspruchs 11 aufweist.
Bei der erfindungsgemäßen Parksperre ist die Schneckenwelle axial verschieblich in dem Ausgangsrad festgelegt. Ein Anschlag begrenzt die Schwenkbewegung des Schneckenrads bei Erreichen einer Parksperrenstellung der Parksperrenwelle. Eine Feder spannt die Schneckenwelle in einer Achsrichtung der Schneckenwelle gegen ein in einer Anschlagstellung befindliches Haltemittel, in der das Haltemittel mittels eines bestromten Elektromagneten festgelegt ist, vor. Bei in Nicht-Parksperrenstellung befindlicher Parksperrenwelle und infolge unbestromtem Elektromagneten von diesem nicht in der Ausgangsstellung gehaltenen Haltenmittel wird die Schneckenwelle unter Einwirkung der Feder in Achsrichtung verschoben und schwenkt das Schneckenrad in dessen Anschlagposition.
Fällt somit die elektrische Stromversorgung des Fahrzeugs, demnach das Bordnetz in der Schaltposition der Nicht-Parksperrenstellung aus, wird der Elektromagnet nicht mehr bestromt. Die Feder bewegt die Schneckenwelle axial gegen den Anschlag, insbesondere einen Gehäuseanschlag und dreht damit das Schneckenrad in die Schaltposition der Parksperrenstellung, ohne dass sich dabei die Schneckenwelle, die Stirnradstufe und der Elektromotor drehen. Damit wird die Parksperre im stromlosen Zustand des Fahrzeugs selbsttätig eingelegt. Eine redundante Stromversorgung ist bei einem solchen Parksperrenaktuator für diesen Betriebsfall nicht erforderlich.
Das Schneckenrad ist insbesondere derart positioniert, dass es in der Nicht-Parksperrenstellung der Stirnradstufe zugewandt positioniert ist und in der Parksperrenstellung der Feder zugewandt positioniert ist. Die Feder wirkt hierbei derart über die Schneckenwelle auf das Schneckenrad ein, dass bei einem Stromausfall die Schneckenwelle und damit auch das Schneckenrad von der Stirnradstufe weg bewegt wird.
Das Haltemittel ist bevorzugt als Haltehebel ausgebildet. Dieser ist um eine stationäre Achse schwenkbar gelagert. Ein Hebelarm des Haltehebels ist in Wirkstellung mit dem Elektromagneten bringbar und es ist der andere Hebelarm des Haltehebels in Wirkverbindung mit der Schneckenwelle bringbar. Bei Bestromung des Elektromagneten hält dieser den Haltehebel, womit der Haltehebel nicht schwenkt, sondern in dieser Position verbleibt und damit das Gegenlager für die axial verschiebliche Schneckenwelle bildet. In unbestromtem Zustand des Elektromagneten wird diese Funktion des Gegenlagers aufgehoben, indem der Haltehebel unter der Einwirkung der Feder vom Elektromagneten weg verschwenkt und somit gleichfalls unter Einwirkung der Feder die Schneckenwelle axial verschoben wird, bei gleichzeitiger Verschwenkung des mit der Schneckenwelle kämmenden Schneckenrades, bei Überführen der mit dem Schneckenrad verbundenen Parksperrenwelle in deren Parksperrenstellung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schneckenwelle, axial in dieser festgelegt, einen Haltebügel aufnimmt, der das in Anschlagstellung befindliche Haltemittel kontaktiert. Mittels dieses Haltebügels können die Kräfte zwischen diesem und dem Haltemittel, konkret dem Haltehebel optimal übertragen werden.
Das Haltemittel ist vorzugsweise unter der Einwirkung einer weiteren Feder gegen den Elektromagneten vorgespannt. Insbesondere ist der eine Hebelarm gegen den Elektromagneten vorgespannt. Ist der Elektromagnet unbestromt und unter der Einwirkung der schneckenradseitigen Feder verschwenkt, bewirkt diese weitere Feder dann, wenn keine derartige Ausschwenkkraft mehr an dem Haltemittel angreift, dass das Haltemittel wieder gegen den Elektromagneten zurückgeschwenkt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben der Parksperre ist vorgesehen, dass beim Auslegen der Parksperre der Elektromotor die Schneckenwelle, die sich über das Haltemittel am Elektromagnet abstützt, in Drehrichtung vorwärts dreht, bei Bestromung des Elektromagneten. Die Angabe „in Drehrichtung vorwärts“ ist dahingehend zu verstehen, dass die Schneckenwelle in einer ersten Achsrichtung gedreht wird. Beim Einlegen der Parksperre hingegen dreht der Elektromotor die Schneckenwelle, die sich am Ausgangsrad der Stirnradstufe abstützt, in Drehrichtung rückwärts, somit in Achsrichtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung beim Auslegen. Bei einem Stromausfall und damit stromlosen Elektromagneten und unterbrochener Einwirkung auf das Haltemittel, sowie ausgelegter Parksperre wird die Schneckenwelle unter Einwirkung der Feder axial verschoben, bei gleichzeitiger Verschwenkung des Schneckenrads zum Einlegen der Parksperre.
Entsprechend den bei den jeweiligen Verfahrensschritten durchzuführenden Kräfteverhältnissen zwischen Haltemittel und Elektromagnet wird dieser vorzugsweise unterschiedlich bestromt. So ist beim Auslegen der Parksperre vorgesehen, dass der Elektromagnet maximal bestromt wird. Bei ausgelegter Parksperre ist vorgesehen, dass der Elektromotor reduziert bestromt wird. Beim Einlegen der Parksperre ist vorgesehen, dass der Elektromagnet reduziert bestromt wird.
Im Anschluss an einen Ausfall des Bordnetzes und axialem Verschieben der Schneckenwelle zum Erreichen der Parksperrenstellung ist insbesondere vorgesehen, eine Reset-Funktion bei erneuter Stromversorgung zu vollziehen. Hierbei wird mittels des Elektromotors die Schneckenwelle rückwärts gedreht, sodass sich die Schneckenwelle in Richtung des Ausgangsrads in deren Ausgangstellung bewegt. Über die weitere Feder wird das Haltemittel gegen den Elektromagneten bewegt und der Elektromagnet bestromt, insbesondere reduziert bestromt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Zeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiels, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigt:

1 in schematischer Darstellung eine Parksperre für ein Automatikgetriebe, die einen Parksperrenaktuator gemäß dem aus der Praxis bekannten Stand der Technik aufweist,
2 in schematischer Darstellung eine Parksperre für ein Automatikgetriebe, die einen Parksperrenaktuator gemäß der Erfindung aufweist,
3 ein Detail des in 2 gezeigten Parksperrenaktuators,
4 bis 10 unterschiedliche Betriebszustände des in 2 gezeigten, erfindungsgemäßen Parksperrenaktuators.

Die in 1 gezeigte Parksperre gemäß dem Stand der Technik findet Verwendung bei einem Automatikgetriebe. Die Parksperre ist mittels eines elektrischen Parksperrenaktuators 1 betätigbar. Dieser weist einen Elektromotor 2, eine mittels des Elektromotors 2 antreibbare Stirnradstufe 3 und eine mittels der Stirnradstufe 3 antreibbare Schneckenradstufe 4 auf. Die Stirnradstufe 3 weist ein mit einer Ausgangswelle 5 verbundenes Ritzel 6 und ein mit dem Ritzel 6 kämmendes Ausgangsrad - Stirnrad 7 - auf. Das Stirnrad 7 ist in einem Lager 8 axial festgelegt und fest mit einer Schneckenwelle 9 der Schneckenradstufe 4 verbunden. Im Bereich des dem Lager 8 abgewandten Endes ist die Schneckenwelle 9 in einem weiteren gehäusefesten Lager 10 gelagert. Die Schneckenwelle 9 kämmt mit einem Schneckenrad 11 der Schneckenradstufe 4, das sich über einen Viertelkreis erstreckt. Das Schneckenrad 11 ist drehfest mit einer Parksperrenwelle 12 des Automatikgetriebes verbunden.
Die beschriebenen Teile des Parksperrenaktuators 1 sind innerhalb eines Gehäuses 13 angeordnet. Innerhalb diesem ist das Schneckenrad 11 und somit die mit diesem fest verbundene Parksperrenwelle 12 zwischen der veranschaulichten Parksperrenstellung P und einer Nicht-Parksperrenstellung „Nicht P“ schwenkbar, wobei zum Erreichen der letztgenannten Stellung das Schneckenrad 11 um einen Winkel von etwa 25° entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Stellung „P“ verschwenkt wird. Diese Verschwenkung erfolgt ausschließlich durch Beaufschlagung des Elektromotors 2 in der einen oder der anderen Drehrichtung dessen Rotors.
Bezüglich des erfindungsgemäßen Parksperrenaktuators 1 gemäß der Darstellung in der 2 wird zunächst, zur Vermeidung von Wiederholungen, auf die Beschreibung des Aktuators gemäß Stand der Technik in 1 verwiesen; Unterschiede ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung: Der erfindungsgemäße Parksperrenktuator 1 unterscheidet sich von dem aus dem Stand der Technik bekannten Parksperrenaktuator 1 gemäß 1 dadurch, dass die Schneckenwelle 9 über eine Mitnahmeverzahnung 14 zwischen Stirnrad 7 und Schneckenwelle 9 axial verschieblich im Stirnrad 7 gelagert ist. Die Schneckenwelle 9 ist somit drehfest und in Richtung der Drehachse verschiebbar mit dem Stirnrad 7 der Stirnradstufe 3 gekoppelt. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Schneckenwelle 9 durch Federkraft, konkret die Kraft einer in 2 veranschaulichten, als Schraubenwendelfeder ausgebildeten Feder 15 in axialer Richtung, von der Stirnradstufe 3 weg gerichtet, beaufschlagt ist. Die Feder 15 stützt sich am Gehäuse 13 ab und wird in der „Nicht P“-Schaltposition durch einen Elektromagneten 16 und eine noch näher zu beschreibende mechanische Vorrichtung in vorgespanntem Zustand gehalten. Bei Verlust der Stromversorgung des Elektromagneten 16 in der „Nicht P“-Schaltposition wird die Schneckenwelle 9 von der Feder 15 axial verschoben und dreht das Schneckenrad 11 und die mit dieser drehfest verbundene Parksperrenwelle 12 in die „P“-Schaltstellung. Durch Rückwärtsdrehung der Schneckenwelle 9 aus der Notschaltstellung wird die Normalstellung des Parksperrenaktuators 1 wieder erreicht.
Im Normalbetrieb wird zwischen den Schaltpositionen „P“ und „Nicht P“ (bei den meisten Getrieben „R“) dadurch geschaltet, indem der Elektromotor 2 über die Stirnradstufe 3 und die Schneckenradstufe 4 die Parksperrenwelle 12 dreht. Die Gesamtübersetzung zwischen dem Elektromotor 2 und der Parksperrenwelle 12 beträgt beispielsweise 115. Die Schneckenwelle 9 und das Stirnrad 7 sind über die Mitnahmeverzahnung 14 drehfest und zueinander in Drehachsenrichtung verschiebbar miteinander verbunden. Das Stirnrad 7 ist drehbar in einem gehäusefesten Lager 8 gelagert. Die Schneckenwelle 9 stützt sich über einen Wellenabsatz 17 axial in einer Richtung am Stirnrad 7 ab und in der anderen Richtung an einem Haltebügel 18, der mit einem U-Profil 19 in eine Nut 20 der Schneckenwelle 9 eingreift. Der Haltebügel 18 wird über einen im Gehäuse 13 um eine Achse 21 drehbar gelagerten Haltehebel 22 in seiner Position gehalten und von diesem am Drehen gehindert. Der Haltehebel 22 wird in seiner Position durch einen im Gehäuse 13 fixierten Elektromagneten 16 gehalten. Durch eine Hebelübersetzung am Haltehebel 22, der einen langen elektromagnetenseitigen Hebelarm 23 und einen kurzen haltebügelseitigen Hebelarm 24 aufweist, müssen Axialkräfte, die als Reaktionskräfte aus der Schneckenverzahnung auf die Schneckenwelle 9 wirken, nur in reduzierter Form durch den Elektromagneten 16 gehalten werden.
Die im Lager 10 axial festgelegte Feder 15 wirkt permanent auf den Haltebügel 18 und bleibt im störungsfreien Betrieb ständig inaktiv in dieser Stellung. Die Axialkräfte der Feder 15 werden ebenfalls über den Elektromagneten 16 abgestützt. Bei abgestelltem Fahrzeug und stromlosem Elektromagneten 16 befindet sich das Schneckenrad 11 in der Schaltposition P und liegt an einem Gehäuseanschlag 25 an. Dadurch wird verhindert, dass Axialkräfte der Feder 15 die Schneckenwelle 9 axial bewegen. Durch die selbsthemmende Wirkung der großen Getriebeübersetzung wird auch verhindert, dass die Axialkräfte der Feder 15 zu einer ungewollten Drehung des Elektromotors 2 führt. Eine an der Drehachse 21 des Haltehebels 22 angeordnete weitere Feder 26, die als Schenkelfeder ausgebildet ist, stellt sicher, dass der Haltehebel 22 auch stromlos am Elektromagnet 16 definiert anliegt.
Fällt das Bordnetz in der Schaltposition „Nicht P“ aus, wird der Elektromagnet 16 nicht mehr bestromt. Die Feder 15 bewegt die Schneckenwelle 9 axial bis in den Gehäuseanschlag 25 und dreht das Schneckenrad 11 in die Schaltposition „P“, ohne dass sich dabei die Schneckenwelle 9, die Stirnradstufe 3 und der Elektromotor 2 drehen. Damit wird die Parksperre im stromlosen Zustand des Fahrzeugs selbsttätig eingelegt. Eine redundante Stromversorgung ist bei diesem Parksperrenaktuator 1 für diesen Betriebsfall somit nicht erforderlich.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung hat das Schneckenrad 11 in der „P“-Stellung einen Anschlag 25 im Gehäuse 13. Die Feder 15 überträgt die Kraft über eine Scheibe 27 und den U-förmigen Haltebügel 18 auf die Schneckenwelle 9. Der Haltebügel 18 überträgt die Kraft in einer Nut 20 der Schneckenwelle 9. Der Haltebügel 18 erstreckt sich in Längsrichtung über die Feder 15 mindestens in einer Länge des Betätigungshubs der Feder 15. Der Haltehebel 22 ist im Gehäuse 13 drehbar gelagert und verhindert in Normalposition den Betätigungshub. Der Haltehebel 22 wird durch den Elektromagnet 16 in Normalposition gehalten. Insbesondere besteht der Haltehebel 22 aus Kunststoff mit eingeclipster Stahlscheibe 28 zwecks Zusammenwirken mit dem Elektromagneten 16.
Der elektrisch betätigbare Parksperrenaktuator 1 ist als Schaltmodul außen am Getriebe angeschraubt. Der Elektromotor 2 dreht über die Stirnradstufe 3 und die Schneckenradstufe 4, mit großer selbsthemmender Gesamtübersetzung, die aus dem Getriebe herausstehende Parksperrenwelle 12. Ein Motorsteuergerät ist bevorzugt im Aktuatorgehäuse integriert.
Die 4 bis 10 zeigen die einzelnen Betriebszustände und Schaltpositionen und verdeutlichen die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Parksperrenaktuators 1.
4 zeigt den Betriebszustand bei abgestelltem Fahrzeug und ausgeschalteter Zündung. Hierbei ist die Parksperre eingelegt und der Elektromagnet 16 unbestromt. Die Feder 15 wird durch die in Selbsthemmung stehende Schneckenwelle 9 in Position gehalten. Die Schneckenwelle 9 wird axial durch das Schneckenrad 11 gehalten. Das Schneckenrad 11 liegt am Anschlag 25 an.
5 zeigt den Betriebszustand der eingeschalteten Zündung. Hierbei wird der Elektromagnet 16 bestromt. Da in dieser Schaltstellung weder Schaltkräfte noch Federkräfte auf den Haltehebel 22 wirken, kann bei entsprechender Ansteuerung mit reduzierter Leistung bestromt werden. Die Schneckenwelle 9 wird axial durch das Schneckenrad 11 gehalten. Das Schneckenrad 11 liegt am Anschlag 25 an.
6 zeigt den Betriebszustand des Auslegens der Parksperre. Es wird der Elektromotor 2 bestromt und die Schneckenwelle 9 dreht das Schneckenrad 11 in die Schaltstellung „Nicht P“. Hierfür wird der Elektromagnet 16 mit voller Leistung bestromt. Die Federkraft der Feder 15 und die Reaktionskräfte auf der Schneckenverzahnung werden über den Haltehebel 22 am Elektromagnet 16 abgestützt. Bei Betätigung des Elektromotors 2 dreht sich die Schneckenwelle 9 in Drehrichtung vorwärts. Die Verschwenkung des Schneckenrades 11 erfolgt von der „P“-Stellung in die „Nicht P“-Stellung um einen Winkel von etwa 25°.
7 zeigt den Betriebszustand der ausgelegten Parksperre. Hierbei befindet sich das Schneckenrad 9 in der um die ca. 25° gedrehten Schaltposition „Nicht P“ und hat keinen Kontakt zum rückwärtigen Gehäuseanschlag. Der Elektromagnet 16 muss lediglich eine Haltekraft aufbringen, die der Federkraft der Feder 15 entgegenwirkt. Zur Reduzierung der Verlustleistung ist eine Ansteuerung mit reduzierter Leistung möglich.
8 zeigt den Betriebszustand des Einlegens der Parksperre. Hierbei wird der Elektromotor 2 in rückwärtige Drehrichtung angesteuert und dreht das Schneckenrad 11 in die Schaltstellung „P“. Die Schneckenwelle 9 stützt sich über deren Wellenabsatz 17 axial am Stirnrad 7 ab. Der Elektromagnet 16 stützt ebenfalls nur die Schaltfederkraft ab. Auch hier kann eine Ansteuerung des Elektromagneten 16 bei reduzierter Leistung erfolgen.
9 zeigt den Betriebszustand eines Bordnetzausfalls. Fällt bei ausgelegter Parksperre das Bordnetz aus, wird der Elektromagnet 16 nicht mehr bestromt. Die Feder 15 erfährt keine Haltekraft durch den Haltehebel 22 und bewegt die Schneckenwelle 9 über den Haltebügel 18 in axialer Richtung, sodass das Schneckenrad 11 bis in den Gehäuseanschlag 25 der Schaltposition „P“ dreht. Dabei kommt es zu keiner Drehung von Schneckenwelle 9, Stirnradstufe 3 und Elektromotor 2. Die Parksperre wird im stromlosen Zustand des Fahrzeugs selbsttätig eingelegt. Der Haltehebel 22 wird durch die verschobene Position des Haltebügels 18 in eine gekippte Position gebracht und durch die Gestaltung des Haltebügels 18, die sich über die Feder 15 erstreckt, in dieser Position gehalten.
Eine solche mechanische Fail-safe-Schaltung wird über Lagesensoren an der Schneckenwelle 9 erkannt. Versorgt nach dieser Schaltung eine Energiequelle wieder das Bordnetz, führt die Ansteuerung des Elektromotors 2 zunächst eine Reset-Operation durch, die in 10 veranschaulicht ist, um den Ausgangszustand des Parksperrenaktuators 1 wieder herzustellen. Hierzu dreht der Elektromotor 2 die Schneckenwelle 9 rückwärts, bis die Schneckenwelle 9 wieder in ihre Ausgangsposition zur Anlage an das Stirnrad 7 kommt. Die Feder 15 wird wieder gespannt. Das Schneckenrad 11 bleibt dabei in der Schaltposition „P“. Der Haltehebel 22 wird durch die weitere Feder 26 mit der Stahlscheibe 28 zur Anlage an den Elektromagneten 16 gedreht. Somit ist der Ausgangszustand des Parksperrenaktuators 1 wieder voll funktionsfähig hergestellt.
Bezugszeichenliste

1: Parksperrenaktuator
2: Elektromotor
3: Stirnradstufe
4: Schneckenradstufe
5: Ausgangswelle
6: Ritzel
7: Stirnrad
8: Lager
9: Schneckenwelle
10: Lager
11: Schneckenrad
12: Parksperrenwelle
13: Gehäuse
14: Mitnahmeverzahnung
15: Feder
16: Elektromagnet
17: Wellenabsatz
18: Haltebügel
19: U-Profil
20: Nut
21: Achse
22: Haltehebel
23: Hebelarm
24: Hebelarm
25: Gehäuseanschlag
26: Feder
27: Scheibe
28: Stahlscheibe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1228328 B1 [0006]

Claims

Parksperre für ein Automatikgetriebe, wobei die Parksperre mittels eines elektrischen Parksperrenaktuators (1) betätigbar ist, wobei der Parksperrenaktuator (1) einen Elektromotor (2), eine mittels des Elektromotors (2) antreibbare Stirnradstufe (3) und eine mittels der Stirnradstufe (3) antreibbare Schneckenradstufe (4) aufweist, wobei eine Schneckenwelle (9) der Schneckenradstufe (4) drehfest mit einem Ausgangsrad (7) der Stirnradstufe (3) verbunden ist und ein Schneckenrad (11) der Schneckenradstufe (4) drehfest mit einer getriebeseitigen Parksperrenwelle (12) verbunden ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - die Schneckenwelle (9) ist axial verschieblich in dem Ausgangsrad (7) festgelegt, - ein Anschlag (25) begrenzt die Schwenkbewegung des Schneckenrads (11) bei Erreichen einer Parksperrenstellung der Parksperrenwelle (12), - eine Feder (15) spannt die Schneckenwelle (9) in einer Achsrichtung der Schneckenwelle (9) gegen ein in einer Anschlagstellung befindliches Haltemittel (22), in der das Haltemittel (22) mittels eines bestromten Elektromagneten (16) festgelegt ist, - bei in Nicht-Parksperrenstellung befindlicher Parksperrenwelle (12) und infolge unbestromtem Elektromagneten (16) von diesem nicht in der Ausgangsstellung gehaltenen Haltemittel (22) wird die Schneckenwelle (9) unter Einwirkung der Feder (15) in Achsrichtung verschoben und schwenkt das Schneckenrad (11) in dessen Anschlagposition.
Parksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnradstufe (3) ein mit einer Ausgangswelle (5) des Elektromotors (2) verbundenes Ritzel (6) und das Ausgangsrad (7) aufweist, wobei das Ausgangsrad (7) eine Mitnahmeverzahnung (14) für die Schneckenwelle (9) aufweist.
Parksperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (9) derart ausgelegt ist, dass sie, bei unbestromtem Elektromagneten (16), infolge Selbsthemmung die Feder (15) in Position hält.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Schneckenrad (11) über einen Teilkreis erstreckt, insbesondere über einen Viertelkreis erstreckt.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneckenrad (11) in der Nicht-Parksperrenstellung der Stirnradstufe (4) zugewandt positioniert ist und in der Parksperrenstellung der Feder (15) zugewandt positioniert ist.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (22) als Haltehebel (22) ausgebildet ist, der um eine stationäre Achse (21) schwenkbar gelagert ist, wobei ein Hebelarm (23) des Haltehebels (22) in Wirkstellung mit dem Elektromagneten (16) bringbar ist und der andere Hebelarm (24) des Haltehebels (22) in Wirkverbindung mit der Schneckenwelle (9) bringbar ist.
Parksperre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwelle (9), axial in dieser festgelegt, einen Haltebügel (18) aufnimmt, der das in Anschlagstellung befindliche Haltemittel (22) kontaktiert.
Parksperre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Feder (15) mit einem Ende an einem ortsfesten Anschlag (13) und mit einem anderen Ende am Haltebügel (18) oder einer am Haltebügel (18) anliegenden Scheibe (27) abstützt.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (22) elektromagnetseitig zumindest teilweise magnetisch ausgebildet ist, insbesondere das Haltemittel (22) im Bereich des einen Hebelarms (23) eine Stahlscheibe (28) aufnimmt.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Haltemittel (22) unter der Einwirkung einer weiteren Feder (26) gegen den Elektromagneten (16) vorgespannt ist, insbesondere der eine Hebelarm (23) gegen den Elektromagneten (16) vorgespannt ist.
Verfahren zum Betreiben einer Parksperre gemäß den Merkmalen eines oder mehrerer der Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass a. beim Auslegen der Parksperre der Elektromotor (2) die Schneckenwelle (9), die sich über das Haltemittel (22) am Elektromagnet (16) abstützt, in Drehrichtung vorwärts gedreht wird, bei Bestromung des Elektromagneten (16), b. beim Einlegen der Parksperre der Elektromotor (2) die Schneckenwelle (9), die sich am Ausgangsrad (7) der Stirnradstufe (3) abstützt, in Drehrichtung rückwärts gedreht wird, c. bei einem Stromausfall und damit stromlosem Elektromagneten (16) und unterbrochener Einwirkung auf das Haltemittel (22), sowie bei ausgelegter Parksperre, die Schneckenwelle (9) unter Einwirkung der Feder (15) axial verschoben wird, bei gleichzeitiger Verschwenkung des Schneckenrads (11) zum Einlegen der Parksperre.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahrensschritt a. der Elektromagnet (16) maximal bestromt wird und/oder bei ausgelegter Parksperre der Elektromagnet (16) reduziert bestromt wird und/oder beim Verfahrensschritt b. der Elektromagnet (16) reduziert bestromt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass, bei einer Reset-Funktion nach einem Stromausfall, bei erneuter Stromversorgung der Elektromotor (2) die Schneckenwelle (9) rückwärts dreht, sich die Schneckenwelle (9) in Richtung des Ausgangsrads (7) in deren Ausgangsstellung bewegt, die Feder (15) das Haltemittel (22) gegen den Elektromagneten (16) bewegt und der Elektromagnet (16) bestromt wird, insbesondere reduziert bestromt wird.