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Die Erfindung betrifft einen Betätigungsaktuator für eine Parksperre mit einem Normalzustand, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Betätigungselement mit einer Betätigungsachse und mit einem Anschlagelement, welches axial bewegbar ist;
- - ein erstes Energiespeicherelement, mittels welchem das Betätigungselement hin zu einer Normal-Position vorgespannt ist;
- - einen schaltbaren Axial-Magnet, mittels welchem das Betätigungselement entgegen der Vorspannkraft des ersten Energiespeicherelements in einer Halte-Position außerhalb der Normal-Position haltbar ist; und
- - eine Ankerplatte, welche mittels des Axial-Magnets in der Halte-Position des Betätigungselements magnetisch haltbar ist. Der Betätigungsaktuator ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte relativ zu dem Anschlagelement axial bewegbar und mittels eines zweiten Energiespeicherelements zwischen der Halte-Position und der Normal-Position des Anschlagelements mit einem Überhub-Abstand beabstandet vorgespannt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Parksperre mit einem solchen Betätigungsaktuator in einer normal-gesperrten Konfiguration für eine Parksperrenvorrichtung eines Getriebes, eine Parksperrenvorrichtung mit einer solchen Parksperre, ein Getriebe mit einer solchen Parksperrenvorrichtung für einen Antriebsstrang, einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang.
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Parksperren sind beispielsweise aus der
DE 10 2018 115 548 A1 bekannt. Kraftfahrzeuge mit Parksperre, beispielsweise mit sogenannter by-wire-Parksperre, in normal-gesperrter Konfiguration, also mit blockiertem Fahrwerk bei Systemausfall, welche im Produktionswerk lange Zeit verweilen, sind im Werk bei der Montage nicht ohne Energieversorgung frei verschiebbar. Es besteht die Notwendigkeit die Montagereihenfolge anzupassen und/oder eine temporäre Energieversorgung einzurichten. Eine Lösung dafür ist beispielsweise eine in der Parksperre enthaltene Notöffnungsschraube für die Verweildauer im Werk. Diese ist unbedingt vor der Auslieferung des Kraftfahrzeugs mittels eines manuellen Eingriffs zum Lösen der Notöffnungsschraube zu lösen.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft einen Betätigungsaktuator für eine Parksperre mit einem Normalzustand, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Betätigungselement mit einer Betätigungsachse und mit einem Anschlagelement, welches axial bewegbar ist;
- - ein erstes Energiespeicherelement, mittels welchem das Betätigungselement hin zu einer Normal-Position vorgespannt ist;
- - einen schaltbaren Axial-Magnet, mittels welchem das Betätigungselement entgegen der Vorspannkraft des ersten Energiespeicherelements in einer Halte-Position außerhalb der Normal-Position haltbar ist; und
- - eine Ankerplatte, welche mittels des Axial-Magnets in der Halte-Position des Betätigungselements magnetisch haltbar ist.
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Der Betätigungsaktuator ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Ankerplatte relativ zu dem Anschlagelement axial bewegbar und mittels eines zweiten Energiespeicherelements zwischen der Halte-Position und der Normal-Position des Anschlagelements mit einem Überhub-Abstand beabstandet vorgespannt ist.
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Es wird im Folgenden auf die genannte Betätigungsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Der Betätigungsaktuator ist elektrisch oder fluidisch, also pneumatisch oder hydraulisch, betätigt, wobei mit dem Betätigungselement ein dazu fixiertes Anschlagelement entlang der Betätigungsachse zwischen einer Halte-Position und einer Normal-Position hin und her bewegbar ist. Bei einer fluidischen Ausführungsform des Betätigungsaktuators ist das Anschlagelement beispielsweise von einem Nehmerkolben gebildet, welcher endseitig des, beispielsweise stangenartigen, Betätigungselements angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform des Betätigungsaktuators mit einer elektrischen Antriebsmaschine ist das Betätigungselement beispielsweise ein Spindeltrieb, bevorzugt mit einer axial bewegbaren (und rotatorisch fixierten) Spindel, wobei das Anschlagelement dann von einem Absatz oder von einem zu der Spindel axial-fixierten, flanschartigen Bauteil gebildet ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Spindel selbsthemmungsfrei ausgeführt ist, wobei frei von einer Selbsthemmung nicht gleich frei von Reibung bedeutet, wobei bevorzugt die Reibung in dem Spindeltrieb gering ist.
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Mittels eines ersten Energiespeicherelements ist das Betätigungselement, beispielsweise mittels des Anschlagelements, in Richtung der Normal-Position vorgespannt, sodass das Betätigungselement die Normal-Position einnimmt, sobald keine externe Energiezufuhr stattfindet. Eine externe Energiezufuhr ist bei der elektrischen Ausführungsform ein Rotormoment einer elektrischen Antriebsmaschine, mittels welcher das Betätigungselement entgegen der (ersten) Vorspannkraft des ersten Energiespeicherelements axial bewegbar ist. Bei der fluidischen Ausführungsform ist eine externe Energiezufuhr ein fluidischer Druck beziehungsweise ein fluidisches Volumen in einer Nehmerkammer, mittels welcher der Nehmerkolben in der Nehmerkammer entgegen der Vorspannkraft des ersten Energiespeicherelements axial bewegbar ist.
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Weiterhin ist hier vorgeschlagen, dass ein Axial-Magnet und eine korrespondierende Ankerplatte vorgesehen sind, wobei mittels des Axial-Magnets in der Halte-Position des Betätigungselements und damit des Anschlagelements derart magnetisch fixierbar ist, dass das Betätigungselement gegen die Vorspannkraft des ersten Energiespeicherelements magnetisch in der Halte-Position gehalten ist. Der Axial-Magnet ist an und aus schaltbar, bevorzugt mittels einer magnetischen Spule, sodass bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung des Axial-Magnets das Betätigungselement von dem ersten Energiespeicherelement wieder in die Normal-Position zurückgeführt wird beziehungsweise keine Zugkraft auf das Betätigungselement ausgeübt werden muss, um das Betätigungselement von dem ersten Energiespeicherelement wieder in die Normal-Position zurückzuführen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Betätigungselement einzig mittels der Ankerplatte von dem Axial-Magnet magnetisch haltbar. Bei einer Ausführungsform, bei welcher die fluidische Versorgung von dem Betrieb einer anderen (externen) Komponente abhängt, beispielsweise einem Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine in einem Hybrid-Antriebsstrang, ist mittels des Axial-Magnets eine Unabhängigkeit von dieser fluidischen Versorgung erzielt. Der Axial-Magnet ist bevorzugt derart eingerichtet, dass seine Aufnahme externer Energie geringer ist als die Energieaufnahme zum Aufrechterhalten einer zum Halten der Halte-Position notwendigen fluidischen Versorgung beziehungsweise eines solchen Rotormoments.
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Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Ankerplatte nicht zu dem Betätigungselement axial fixiert ist, sondern relativ dazu axial bewegbar angeordnet ist. Dabei ist ein zweites Energiespeicherelement vorgesehen, mittels dessen (zweiter) Vorspannkraft welchem die Ankerplatte zu dem Anschlagelement axial um einen vorbestimmten Überhub-Abstand beabstandet gehalten ist. Dieser Überhub-Abstand ist zwischen der Normal-Position und der Halte-Position des Betätigungselements (beziehungsweise des Anschlagelements) unbeeinträchtigt, also unter Vernachlässigung anderer Effekte konstant. Erst wenn an dem Betätigungselement eine Axialkraft angelegt ist, welche ausreichend groß ist, die Vorspannkraft des zweiten Energiespeicherelements zu überwinden, ist der Überhub-Abstand verringerbar. Damit ist kontrolliert ein Überhub von dem Betätigungselement ausführbar, während zugleich eine Halte-Position mit einer geringen Energieaufnahme haltbar ist, nämlich indem das Betätigungselement mittels des Axial-Magnets anstelle mittels beispielsweise eines Rotormoments beziehungsweise einer fluidischen Versorgung gehalten ist.
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Der Überhub ist nutzbar, beispielsweise zum Einlegen einer Entriegelung einer Parksperre, also zum Einstellen eines freien Zustands des Sperrmechanismus (vergleiche nachfolgende Beschreibung). In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Überhub-Abstand derart groß, dass mehrere, zumindest zwei, ausreichend diskrete Überhub-Positionen einstellbar sind. Damit ist beispielsweise in einer ersten Überhub-Position eine Entriegelung einlegbar, welche bei Verlassen der zugehörigen (ersten) Überhub-Position in Richtung der Halte-Position selbsttätig eingelegt bleibt. Erst mit dem Anfahren einer zweiten Überhub-Position, welche in Richtung weg von der Halte-Position hinter der ersten Überhub-Position liegt, ist die Entriegelung wieder lösbar. Damit ist eine Entriegelung der Parksperre ohne externe Energiezufuhr haltbar. In einer anderen Ausführungsform ist die Anordnung der Überhub-Positionen umgekehrt, also die zweite Überhub-Position axial zwischen der Halte-Position und der ersten Überhub-Position angeordnet. Dann ist bevorzugt ein Lösen der Entriegelung abhängig von der Betätigungsrichtung, also einzig dann lösbar, wenn die zweite Überhub-Position (korrespondierend zu dem Lösen) ausgehend von der Halte-Position angefahren wird. Wenn die zweite Überhub-Position von der ersten Überhub-Position (korrespondierend zu dem Einlegen der Entriegelung) angefahren wird, verbleibt gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform die Entriegelung eingelegt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperre in einer normal-gesperrten Konfiguration für eine Parksperrenvorrichtung eines Getriebes vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Sperrmechanismus zum Sperren eines Sperrenrads in einem Drehmomentfluss, wobei im Einsatz von dem Sperrmechanismus in einem sperrenden Zustand das Sperrenrad blockiert und in einem freien Zustand das Sperrenrad freigegeben ist;
- - einen Betätigungsaktuator nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei in der Halte-Position des Betätigungselements der Sperrmechanismus aus dem sperrenden Zustand herausgeführt ist und wobei die Normal-Position des Betätigungselements dem sperrenden Zustand des Sperrmechanismus entspricht;
- - ein Entriegelungselement, mittels welchem in einer entriegelnden Position der freie Zustand des Sperrmechanismus haltbar ist und in einer normalen Position die normal-sperrende Funktion der Parksperre sichergestellt ist; und
- - eine Feststellvorrichtung zum Halten des Entriegelungselements in zumindest der entriegelnden Position,
wobei die entriegelnde Position des Entriegelungselements einer ersten Überhub-Position des Betätigungselements entspricht, bei welchem die Ankerplatte und das Anschlagelement um weniger als den Überhub-Abstand zueinander beabstandet sind.
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Die hier vorgeschlagene Parksperre ist in einer normal-gesperrten Konfiguration eingerichtet, sodass bei einem Systemausfall, beispielsweise einem Stromausfall aufgrund einer entleerten Batterie, der Sperrmechanismus das Sperrenrad blockiert und nur in einem bestromten Zustand das Sperrenrad von dem Sperrmechanismus freigegeben ist. In einem freigegebenen Zustand ist das Sperrenrad frei rotierbar, beispielsweise eingesetzt in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs, das Kraftfahrzeug rollbar. In einem blockierten Zustand des Sperrenrads ist in einem solchen Einsatz in einem Getriebe das Kraftfahrzeug nicht rollbar. Die Parksperre ist mittels des (beispielsweise elektrischen und/oder fluidischen, beispielsweise pneumatischen oder hydraulischen) Betätigungsaktuators beziehungsweise dessen Betätigungselements aktuiert. Das Betätigungselement ist, beispielsweise als Kolbenstange oder Spindel, entlang seiner Betätigungsachse bewegbar. In seiner (passiven) Normal-Position ist keine externe Energieaufnahme notwendig, indem das Betätigungselement mittels eines (ersten) Energiespeicherelements in der Normal-Position gehalten ist. In der (aktiven) Halte-Position ist eine externe Energieaufnahme notwendig, wobei die Gegenkraft des (ersten) Energiespeicherelements und des Sperrmechanismus überwunden wird, indem eine externe Energie zugeführt wird, beispielsweise in Form von einer elektrischen Spannung oder einer Zufuhr einer hydraulischen Flüssigkeit in eine Nehmerkammer des Betätigungsaktuators, und ab Erreichen der Halte-Position von der (anschaltbaren) magnetischen Kraft des Axial-Magnets übernehmbar ist.
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Bei einem Ausfall der elektrischen Versorgung beziehungsweise Abfall einer fluidischen Versorgung, wird der Sperrmechanismus in den sperrenden Zustand überführt und somit das Sperrenrad blockiert. Um dies für einen Passivzustand (auch als Transportmodus bezeichnet, beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug während der Fertigung, des Transports oder in einer Werkstatt) abzuschalten, ist hier vorgeschlagen, dass ein Entriegelungselement vorgesehen ist, welches derart eingerichtet ist, dass damit der freie Zustand des Sperrenrads entgegen der normal-gesperrten Konfiguration der Parksperre haltbar ist. In diesem Passivzustand ist damit sichergestellt, dass, wenn die Parksperre in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs eingesetzt ist, das Kraftfahrzeug weiterhin rollbar bleibt. Um diesen Passivzustand aufzuheben, welcher im Betrieb der Parksperre eben unerwünscht ist, ist das Entriegelungselement wieder deaktivierbar.
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Die Feststellvorrichtung ist dazu eingerichtet, das Entriegelungselement in der entriegelnden Position zu halten. Wenn die Feststellvorrichtung das Entriegelungselement nicht in der entriegelnden Position hält, ist der freie Zustand des Sperrmechanismus von dem Entriegelungselement nicht haltbar, sofern nicht von dem Betätigungsaktuator das Betätigungselement unter externer Energieaufnahme, also aktiv, entsprechend gehalten wird. Das heißt, dass die entriegelnde Position und damit der freie Zustand des Sperrmechanismus einzig im Zusammenwirken von dem Entriegelungselement und der Feststellvorrichtung (dauerhaft ohne externe Energiezufuhr) einstellbar ist. Die Feststellvorrichtung ist zumindest in jener der entriegelnden Position des Entriegelungselements entsprechenden (haltenden) Stellung selbsthaltend, beispielsweise mittels einer Verrastung.
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In einer Ausführungsform ist vorgeschlagen, dass die Feststellvorrichtung ein vorgespanntes Rastelement und das Entriegelungselement eine zu dem Rastelement korrespondierende Rastaufnahme umfasst. In der entsprechenden Stellung des Entriegelungselements, nämlich der entriegelnden Stellung, greift das Rastelement infolge der Vorspannung in die Rastaufnahme ein, sodass dann die entriegelnde Stellung des Entriegelungselements ohne externe Energiezufuhr gehalten ist. Das Rastelement ist beispielsweise als Stift ausgeführt, welcher mittels eines (feststellseitigen) Energiespeicherelements, beispielsweise einer Schraubendruckfeder, stift-axial in Richtung der Rastaufnahme vorgespannt ist. In einer Ausführungsform ist das Rastelement von einer Kontur des Entriegelungselements ausgelenkt, wenn sich die Rastaufnahme des Entriegelungselements nicht in der relativen Auslenkung befindet, in welcher das Rastelement in die Rastaufnahme eingreifen kann. In einer anderen Ausführungsform ist ein weiteres Element von der Feststellvorrichtung umfasst, beispielsweise ein Notentriegelungselement, mittels welchem das Rastelement ausgelenkt haltbar ist.
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Hier ist vorgeschlagen, dass das Entriegelungselement mittels des Betätigungsaktuators, nämlich mit dem Betätigungselement in einer (ersten) Überhub-Position, in die entriegelnde Position überführbar ist, wobei dann zugleich die Feststellvorrichtung das Entriegelungselement in der entriegelnden Position fixiert. Der Sperrmechanismus ist dann ohne externe Energiezufuhr in dem freien Zustand gehalten. In einer Ausführungsform ist die Feststellvorrichtung ausschließlich mittels externer Energiezufuhr und/oder manuell von außen (beispielsweise Lösen einer Verrastung) wieder lösbar und damit das Entriegelungselement wieder in die normale Position zurückführbar, sodass dann die normal-sperrende Funktion der Parksperre wiederhergestellt ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Entriegelungselement derart schwenkbar gelagert, dass es zwischen seiner entriegelnden Position und seiner normalen Position um eine zu der Betätigungsachse windschief angeordnete Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Damit ist ein vorhandener Bauraum in einem Getriebe gut ausnutzbar und gleichzeitig das Entriegelungselement von außerhalb des Getriebes gut zugänglich angeordnet.
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Ein solches schwenkbares Entriegelungselement ist kostengünstig herstellbar und eine Schwenkachse einfach in ein Getriebegehäuse integrierbar. Die Position des Entriegelungselements, in welcher die normal-sperrende Funktion (gemäß der normal-gesperrten Konfiguration) der Parksperre nicht behindert ist, wird hier entsprechend als normal bezeichnet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass von dem Betätigungselement in einer zweiten Überhub-Position die Feststellvorrichtung aus seiner der entriegelnden Position des Entriegelungselements entsprechenden haltenden Stellung gelöst ist und (zumindest bis von dem Betätigungselement die erste Überhub-Position normal-seitig unterschritten ist) gelöst bleibt.
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Eine Position des Betätigungselements zwischen einer jeweilig beschriebenen Position und der Normal-Position wird hier als normal-seitige Position bezeichnet. Somit ist die jeweilige Position normal-seitig unterschritten, wenn sich das Betätigungselement in einer Position zwischen der jeweiligen Position und der Normal-Position oder an der Normal-Position befindet. Hier ist weiterhin vorgeschlagen, dass die Feststellvorrichtung ebenfalls mittels des Betätigungsaktuators, nämlich mit einer weiteren (zweiten) Überhub-Position, lösbar ist, sodass dann das Entriegelungselement wieder in die normale Position zurückkehrt und die normal-sperrende Funktion der Parksperre wiederhergestellt ist. In einer Ausführungsform wirkt das Betätigungselement unmittelbar auf die Feststellvorrichtung derart ein, dass die Feststellvorrichtung gelöst wird, beispielsweise deren Rastelement aus der Rastaufnahme herausgehoben wird.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass die haltende Stellung der Feststellvorrichtung mittels des Betätigungselements ausgelöst ist, wenn von dem Betätigungselement des Betätigungsaktuators die Normal-Position erreicht ist, bevorzugt sobald von dem Betätigungselement des Betätigungsaktuators die Halte-Position erreicht oder normal-seitig unterschritten ist.
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In einer Ausführungsform wird die haltende Stellung der Feststellvorrichtung erst dann gelöst, wenn sich das Betätigungselement wieder in der Halte-Position befindet. Allerdings ist dazu das Einnehmen der entsprechenden (zweiten) Überhub-Position notwendig, um das Lösen der Feststellvorrichtung zu ermöglichen. Ein Vorteil hiervon ist, dass der Sperrmechanismus ohne Last von dem Betätigungselement wieder in den (normalen) sperrenden Zustand zurückkehrt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Feststellvorrichtung bereits dann gelöst, wenn die Halte-Position erreicht ist oder (zumindest ein wenig) unterschritten ist. In einer anderen Ausführungsform ist die Feststellvorrichtung bereits mit dem Anfahren einer lösenden (zweiten) Überhub-Position gelöst und auch bei einem Überfahren einer entriegelnden (ersten) Überhub-Position kommend von der lösenden (zweiten) Überhub-Position ist ein Einlegen der Entriegelung ausgeschlossen.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass eine Schaltvorrichtung zum Lösen der Feststellvorrichtung vorgesehen ist, wobei das Entriegelungselement und die Schaltvorrichtung, bevorzugt um eine gemeinsame Schwenkachse, verschwenkbar ausgeführt sind.
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Hier ist vorgeschlagen, dass weiterhin eine Schaltvorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher schaltbar ist, ob das Rastelement in die Rastaufnahme eingreifen kann oder nicht. In einer Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung Teil der Feststellvorrichtung, und beispielsweise mittels eines Notentriegelungselements betätigbar. In einer anderen Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung Teil des Entriegelungselements, und beispielsweise mittels des Betätigungselements betätigbar. In einer Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung sowohl von einem externen Element, beispielsweise einem Notentriegelungselement, als auch von dem Betätigungsaktuator, beispielsweise mittels des Betätigungselements, betätigbar.
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Weiterhin ist hier vorgeschlagen, dass die Schaltvorrichtung schwenkbar gelagert ist, sodass ebenfalls die zuvor in Bezug auf das Entriegelungselement genannten Bauraumvorteile erzielbar sind und/oder zum Schalten der Schaltvorrichtung eine mechanische Verbindung mit dem Betätigungselement schaffbar ist. Eine solche mechanische Verbindung ist beispielsweise ein (zumindest beim Schalten) unmittelbarer Kontakt mit dem Betätigungselement.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Entriegelungselement und die Schaltvorrichtung um eine gemeinsame Schwenkachse verschwenkbar, besonders bevorzugt mittels desselben Bauteils gelagert. Beispielsweise sind das Entriegelungselement und die Schaltvorrichtung als Scheibensegmente ausgeführt, welche an ihrer jeweiligen Kreissegmentfläche eine Kontur aufweisen. Die Kontur des Entriegelungselements umfasst zumindest die Rastaufnahme, welche bevorzugt bei einer Schwenkbewegung in Richtung einer Entriegelung das Rastelement auslenkt und/oder in Richtung eines Lösens mittels einer (entriegelungsseitigen) Rampe ein Herausheben des Rastelements aus der Rastaufnahme bewirkt. Die Kontur der Schaltvorrichtung umfasst zumindest ein Blockierelement, mittels welchem das Rastelement daran gehindert ist, in die Rastaufnahme einzugreifen.
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Bevorzugt umfasst die Kontur weiterhin eine (schaltseitige) Rampe, mittels welcher unmittelbar oder mittelbar mittels des Betätigungselements bei einer Schwenkbewegung in Richtung der Eingriff des Rastelements in die Rastaufnahme gelöst wird.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass ein Notentriegelungselement vorgesehen ist, mittels welchem das Entriegelungselement in der entriegelnden Position haltbar ist, wobei bevorzugt das Notentriegelungselement ein, besonders bevorzugt selbsthemmender, Gewindestift ist.
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Hier ist vorgeschlagen, dass weiterhin ein Notentriegelungselement vorgesehen ist, mittels welchem zusätzlich oder alternativ zu einer Überführung des Entriegelungselements mittels des Betätigungselements mittels des Notentriegelungselements in die entriegelnde Position überführbar ist. Dies ist beispielsweise bei einem Liegenbleiber und einem Ausfall einer Versorgungsspannung beziehungsweise eines Versorgungsdrucks vorteilhaft, sodass nicht zunächst eine externe Energiezufuhr notwendig ist, um den freien Zustand des Sperrmechanismus einzustellen.
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In einer Ausführungsform ist das Notentriegelungselement, mittels welchem das Entriegelungselement zumindest in der entriegelnden Position haltbar ist, von einem Gewindestift gebildet. Dies hat den Vorteil, dass bei entsprechenden Kräften über die Gewindesteigung des Gewindestifts eine Kraftübersetzung und somit eine Betätigung (das heißt Entriegelung) des Sperrmechanismus, bevorzugt ohne weitere Zwischenelemente, sehr direkt eingestellt ist. In einer besonders einfachen Ausführungsform ist das Entriegelungselement als Schwenkhebel ausgeführt und das Notentriegelungselement als Gewindestift und es ist kein weiteres Element vorgesehen, mittels welchem der Sperrmechanismus während der entriegelnden Position des Entriegelungselements in dem freien Zustand gehalten ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Gewindestift selbsthemmend ausgeführt, sodass der Gewindestift in der jeweiligen eingestellten Stellung verbleibt, ohne dass dazu weitere Maßnahmen getroffen werden müssen oder eine weitere Vorrichtung, wie beispielsweise eine Kontermutter oder eine Rastvorrichtung, vorgesehen werden muss.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass das Betätigungselement zu dem Entriegelungselement gekoppelt ist und das Entriegelungselement mittels des Betätigungselements betätigt ist.
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Hier ist vorgeschlagen, dass das Entriegelungselement mit dem Betätigungselement gekoppelt ist, zumindest in der entriegelnden Position des Entriegelungselements. Damit ist das Betätigungselement aus der (passiven) Halte-Position herausgeführt (beispielsweise passiv in die Normal-Position geführt), wenn sich das Entriegelungselement in der entriegelnden Position befindet. Diese abweichende Stellung des Betätigungselements ist beispielsweise mittels der Steuerungselektronik des Betätigungselements erfassbar. Damit ist eine Wiedergabe des freigegebenen Zustands des Sperrenrads beispielsweise für eine Schnittstelle in der Fertigungslinie beziehungsweise in der Werkstatt und/oder eine Anzeige in der Fahrerkabine beim Einsatz in einem Kraftfahrzeug und/oder eine Sperrung der Betriebsfreigabe einrichtbar. Dazu ist also keine Kontrolle der Feststellvorrichtung notwendig, sowie keine zusätzliche Messelektronik für das Entriegelungselement notwendig.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Entriegelungselement wie vorhergehend beschrieben schwenkbar gelagert und der Schwenkbereich des Entriegelungselements befindet sich in einem Überschneidungsbereich mit dem Betätigungselement des Betätigungsaktuators, sodass das Entriegelungselement mittels des gekoppelten Betätigungselements betätigbar ist. In der ersten Überhub-Position ist das Entriegelungselement in der entriegelnden Position und die Feststellvorrichtung in der entsprechenden haltenden Stellung, in welcher das Entriegelungselement in der entriegelnden Stellung ohne externe Energiezufuhr gehalten ist. In der (optionalen) Ausführungsform mit einer zweiten Überhub-Position das Entriegelungselement derart verschwenkt, dass die Feststellvorrichtung (bevorzugt unmittelbar mittels des Entriegelungselements) wieder aus der haltenden Stellung herausgehoben wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperrenvorrichtung vorgeschlagen, aufweisend
ein Sperrenrad zum Anordnen in einem sperrbaren Drehmomentfluss und eine Parksperre nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei das Sperrenrad mittels des Sperrmechanismus blockierbar ist.
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Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung umfasst eine Parksperre und ein korrespondierendes Sperrenrad. Das Sperrenrad ist in den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt in ein Getriebe, integriert und gemäß vorhergehender Beschreibung blockierbar, sodass es an einer Drehbewegung um seine Radachse gehindert ist.
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In einer Ausführungsform bilden die Parksperre und das Sperrenrad eine Baueinheit. Eine solche Baueinheit ist für den Einbau als zusammenhängendes Bauteil auslieferbar und ohne die Notwendigkeit, diese Baueinheit wieder auseinanderzunehmen, am vorgesehenen Montageort, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, montierbar. In einer Ausführungsform ist der Sperrmechanismus, und in einer Ausführungsform auch das Sperrenrad, eine Baueinheit, während der Betätigungsaktuator separat gebildet ist, wobei in einer Ausführungsform der Betätigungsaktuator eine separate weitere Baueinheit bildet.
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Das Sperrenrad ist im Einbau in einem Antriebsstrang derart angeordnet, dass zumindest einer der Verbraucher an einer Drehmomentweitergabe beziehungsweise Drehmomentaufnahme gehindert ist, wenn sich der Sperrmechanismus in dem sperrenden Zustand befindet, also das Sperrenrad blockiert ist.
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Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung ist unter anderem besonders einfach ausgeführt, in einen vorhandenen Bauraum einsetzbar und die Entriegelungsfunktion ist mit einfachen Mitteln sichergestellt, wobei die Entriegelungsfunktion mittels des Betätigungsaktuators steuerbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Getriebe für einen Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Parksperrenvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung;
- - ein Drehmomentübertragungsgetriebe, welches das Sperrenrad umfasst; und
- - ein Getriebegehäuse, welches einen Getrieberaum umgibt,
wobei der Sperrmechanismus der Parksperre, bevorzugt vollständig, besonders bevorzugt die gesamte Parksperrenvorrichtung, in dem Getrieberaum angeordnet ist.
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Das Getriebe, beispielsweise ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug, umfasst das Sperrenrad. Beispielsweise bildet das Sperrenrad ein Stirnrad eines als schaltbares Übersetzungsgetriebe ausgeführten
Drehmomentübertragungsgetriebes. Das Getriebe weist einen Drehmomenteingang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeeingangswellen, und einen Drehmomentausgang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeausgangswellen, auf. In dem Getriebe wird das Drehmoment umgelenkt, untersetzt, übersetzt und/oder abnahmegerecht verteilt (als Differential). In einer Ausführungsform umfasst das Getriebe eine Kupplung, beispielsweise eine Reibkupplung oder eine Klauenkupplung, im Drehmomentfluss. Der Drehmomenteingang ist antriebsmaschinenseitig und der Drehmomentausgang ist verbraucherseitig angeordnet. Die Drehmomentrichtung ist jedoch auch umgekehrt von einem (in einem Hauptzustand) Verbraucher hin zu einer Antriebsmaschine beziehungsweise einem Generator möglich. Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Getriebes vorgeschlagen, dass die Parksperre insgesamt oder einzig der Sperrmechanismus in einen von einem Getriebegehäuse gebildeten Getrieberaum des Getriebes integriert ist.
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Das hier vorgeschlagene Getriebe ist unter anderem besonders einfach ausgeführt, Bauraum-neutral umsetzbar, wobei die Entriegelungsfunktion mittels des Betätigungsaktuators steuerbar ist.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Getriebes vorgeschlagen, dass das Entriegelungselement und/oder die Schaltvorrichtung in dem Getriebegehäuse schwenkbar gelagert ist, und/oder
der Gewindestift nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung eine Gewindepaarung bildend in einem Muttergewinde des Getriebegehäuses aufgenommen ist,
wobei bevorzugt ein Außenraum mittels des Gewindestifts zu dem Getrieberaum des Getriebegehäuses, bevorzugt einzig mittels der Gewindepaarung, abgedichtet ist.
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In einer Ausführungsform ist (unabhängig von der Ausführung der Feststellvorrichtung) das Entriegelungselement schwenkbar unmittelbar in dem Getriebegehäuse gelagert. Beispielsweise ist in dem Getriebegehäuse eine Aufnahme für eine Passschraube vorgesehen, auf welcher das Entriegelungselement gehalten ist und deren Schraubenachse kongruent mit der Schwenkachse des Entriegelungselements ausgerichtet ist. Beispielsweise ist ein entriegelungsseitiges Energiespeicherelement als Schenkelfeder ausgeführt und (etwa) koaxial auf der Passschraube gelagert.
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Bei einer Ausführungsform ist das Notentriegelungselement als Gewindestift ausgeführt, welcher unmittelbar in dem Getriebegehäuse aufgenommen ist, welches für das Schraubengewinde des Gewindestifts ein entsprechendes Muttergewinde, bevorzugt als Gewindebohrung ausgeführt, aufweist. Es ist von dem Schraubengewinde und dem Muttergewinde eine Gewindepaarung gebildet, mit welcher eine entsprechende Übersetzung geschaffen ist, und bevorzugt eine Selbsthemmung eingestellt ist, wie dies vorhergehend beschrieben ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Getrieberaum zu dem Außenraum (beispielsweise die Umgebung) abgedichtet, indem der Gewindestift eine entsprechende Dichtung aufweist, beispielsweise einen Dichtring. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung einzig mittels der Gewindepaarung gebildet, also kein weiteres Dichtmittel vorgesehen, wobei bevorzugt diese Gewindedichtung mittels einer entsprechenden Beschichtung auf dem Gewindestift und/oder auf dem Muttergewinde bewerkstelligt ist.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Notentriegelungselement in jener der entriegelnden Position entsprechenden (entriegelnden) Stellung von außen sichtbar verlagert, sodass die Verlagerung des Notentriegelungselements (beispielsweise im Frontspalt zwischen Stoßfänger und Getriebe in einem Kraftfahrzeug) den unmittelbaren Rückschluss erlaubt, ob sich das Entriegelungselement in der entriegelnden Position befindet oder nicht. Beispielsweise ist das Notentriegelungselement farblich markiert und infolge der Verlagerung ist die farbliche Markierung nicht mehr sichtbar und/oder eine Umgebung des Notentriegelungselements farblich markiert, wobei diese Umgebung erst sichtbar wird, wenn sich das Notentriegelungselement nicht mehr in jener der normalen Position des Entriegelungselements entsprechenden (normalen) Stellung befindet. Zusätzlich oder alternativ wird diese Notentriegelung bei einer Wiederinbetriebnahme elektronisch erfasst, beispielsweise mittels einer Abstandmesseinheit oder mittels der Steuerungselektronik des Betätigungsaktuators. Eine solche Abstandmesseinheit ist beispielsweise zum Erfassen eines Abstands zwischen dem Betätigungsaktuator und/oder dem Betätigungselement und der Traverse des Sperrmechanismus eingerichtet. Eine solche Steuerungselektronik des Betätigungsaktuators umfasst beispielsweise einen Wegmesser, welcher bei einer gekoppelten Verbindung zwischen dem Betätigungselement und dem Entriegelungselement eine Lage des Betätigungselements außerhalb der Halte-Position erfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - zumindest eine Antriebsmaschine zum Abgeben eines Drehmoments;
- - zumindest einen Verbraucher zum Aufnehmen eines Drehmoments; und
- - ein Getriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei die zumindest eine Antriebsmaschine und der zumindest eine Verbraucher mittels des Getriebes drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst zumindest eine Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Antriebsmaschine, welche zumindest in einem Hauptzustand die Drehmomentquelle eines Drehmomentflusses bildet. Weiterhin ist zumindest ein Verbraucher umfasst, beispielsweise ein Nutzaggregat und/oder Vortriebsräder eines Kraftfahrzeugs, welcher zumindest in einem Hauptzustand die Drehmomentsenke des Drehmomentflusses bildet. Zwischengeschaltet ist ein Getriebe nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung, über welches der (bevorzugt gesamte radseitige) Drehmomentfluss geleitet ist. Ist das Getriebe gesperrt, so ist der Drehmomentfluss gesperrt und eine Drehmomentübertragung in dem Antriebsstrang zwischen Drehmomentquelle und Drehmomentsenke unterbunden.
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Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst ein Getriebe, welches eine Parksperrenvorrichtung in normal-sperrender Konfiguration mit der Möglichkeit zur Entriegelung aufweist. Das Getriebe ist mit gleichem Bauraum und mit nur geringfügigen Zusatzkosten im Vergleich zu einer Parksperrenvorrichtung ohne die Möglichkeit zur Entriegelung ausführbar. In einer bevorzugten Ausführungsform ist zudem ohne zusätzliche Messelektronik ein freigegebener Zustand des Sperrenrads einfach erfassbar und/oder ohne manuellen Eingriff von außen (im Werk oder in der Werkstatt bei kurzzeitig vorhandener Energieversorgung) mittels des Betätigungsaktuators (Transportmodus) einstellbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad und einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment von der zumindest einen Antriebsmaschine des Antriebsstrangs an das zumindest eine Vortriebsrad abgebbar ist, und
ein Rollen des Kraftfahrzeugs mittels der Parksperrenvorrichtung in dem sperrenden Zustand des Sperrmechanismus unterbunden ist.
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Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein motorisiertes Zweirad. Das Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung. Das von der zumindest einen Antriebsmaschine abgebbare Drehmoment wird über das Getriebe an das zumindest eine Vortriebsrad (Verbraucher) abgegeben. Das hier bezeichnete Getriebe ist bevorzugt ein schaltbares Übersetzungsgetriebe. Alternativ ist das Getriebe beispielsweise ein festes Übersetzungsgetriebe, also mit unveränderbarer Übersetzung, oder ein Differential oder eine Rutschkupplung. Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung ist bevorzugt wie oben beschrieben ausgeführt und besonders bevorzugt in das Getriebe integriert.
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Eine Drehbewegung des zumindest einen Vortriebsrads ist in einer Parkschaltstellung nur möglich, wenn die Parksperre (und die gesetzlich vorgeschriebene Parkbremse) gelöst sind. Im Übrigen wird auf die obige Beschreibung zu der Parksperrenvorrichtung verwiesen.
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Das hier vorgeschlagene Kraftfahrzeug umfasst ein Getriebe, welches eine Parksperrenvorrichtung in normal-sperrender Konfiguration mit der Möglichkeit zur Entriegelung aufweist. Das Getriebe ist mit gleichem Bauraum und mit nur geringfügigen Zusatzkosten im Vergleich zu einer Parksperrenvorrichtung ohne die Möglichkeit zur Entriegelung ausführbar, wobei die Entriegelungsfunktion mittels des Betätigungsaktuators steuerbar ist.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: eine schematische Darstellung einer Parksperrenvorrichtung im gesperrten Zustand;
- 2: die schematische Darstellung der Parksperrenvorrichtung gemäß 1 im freigegebenen Zustand;
- 3: die Parksperre in der schematischen Darstellung gemäß 1 im Übergang zum entriegelnden Zustand (Transportmodus);
- 4: die Parksperre in der schematischen Darstellung gemäß 2 im entriegelnden Zustand (Transportmodus) und mit dem Betätigungselement in der ersten Überhub-Position;
- 5: die Parksperrenvorrichtung gemäß 1 mit dem Betätigungselement in der zweiten Überhub-Position;
- 6: die Parksperrenvorrichtung gemäß 1 mit mittels Notentriegelungselement gelöstem Entriegelungselement; und
- 7: ein Antriebsstrang mit einer Parksperrenvorrichtung in einem Kraftfahrzeug.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer Parksperrenvorrichtung 2 im gesperrten Zustand gezeigt. Bei dieser Ausführungsform verlaufen die Schwenkachse 26 des Entriegelungselements 10, die Radachse 27 des Sperrenrads 5 und die Klinkenachse 28 der Parksperrenklinke 29 optional zueinander parallel, darstellungsgemäß senkrecht zu der Bildebene. Die Betätigungsachse 8 des Betätigungsaktuators 7 verläuft in der Bildebene und ist (optional) in dieser Ausführungsform mit der Feststellrichtung 30 des Feststellelements parallel angeordnet. Die Parksperre 1 umfasst einen Sperrmechanismus 4 und einen Betätigungsaktuator 7. Der Sperrmechanismus 4 umfasst eine Parksperrenklinke 29, welche um ihre Klinkenachse 28 verschwenkbar gelagert ist und ist hier im sperrenden Zustand gezeigt ist, sodass das Sperrenrad 5 blockiert ist, weil die Parksperrenklinke 29 formschlüssig in das Sperrenrad 5 eingreift (Zahn-in-Lücke-Stellung). Die Parksperrenklinke 29 ist von einer Traverse 31 entgegen ihrer Vorspannung mittels eines klinkenseitigen Energiespeicherelements 32 in der Zahn-in-Lücke-Stellung gehalten. Die Traverse 31 wiederum ist von einer an einem festen Gestell 33 (hier ein separates Bauteil, welches mit dem Getriebegehäuse 17 verbunden ist) abgestützten Vorspannfeder 34 derart vorgespannt, dass mittels der Abstützung der Traverse 31 an dem festen Gestell 33 die Parksperrenklinke 29 in der gezeigten sperrenden Position geometrisch blockiert ist.
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In einem Normalbetrieb ist die Parksperrenklinke 29 einzig derart aus der eingreifenden (sperrenden) Position in die freigebende Position überführbar, indem der Betätigungsaktuator 7 mittels des Betätigungselements 9 entlang seiner Betätigungsachse 8 gegen die Traverse 31 wirkt (darstellungsgemäß nach unten) und deren Vorspannfeder 34 spannt. Der Sperrmechanismus 4 bleibt also (einzig dann) in dem freien Zustand beziehungsweise die Parksperrenklinke 29 in einer freigebenden Position, solange das Betätigungselement 9 (aktiv, beispielsweise unter Aufnahme eines Leistungsstroms) gegen die Traverse 31 drückend die Vorspannfeder 34 auslenkt, die Parksperrenklinke 29 die freigebende Position einnimmt und letztlich das Sperrenrad 5 frei um seine Radachse 27 rotierbar ist. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Traverse 31 sowie das Betätigungselement 9 bei dem Verfahren in die Halte-Position nicht mit der Parksperrenklinke 29, welche dann die freigebende Position einnimmt, kollidiert. Vielmehr sind bei gleicher Anordnung wie hier schematisch dargestellt die Komponenten zumindest in dem Kollisionsbereich in unterschiedlichen (zu der Bildebene parallelen) Ebenen angeordnet oder die Komponenten sind anders zueinander angeordnet, beispielsweise verschachtelt.
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Hier ist nun die Parksperre 1 um ein Entriegelungselement 10 und eine Feststellvorrichtung 11 ergänzt. Das Entriegelungselement 10 ist in dieser Ausführungsform schwenkbar um seine Schwenkachse 26 gelagert (beispielsweise mittels einer Passschraube in dem Getriebegehäuse 17 aufgenommen, nicht dargestellt). Das Entriegelungselement 10 weist (hier optional endseitig) eine Betätigungsspitze 57 auf, welche in die Betätigungsaufnahme 36 des Betätigungselements 9 greift. Die Betätigungsaufnahme 36 des Betätigungselements 9 ist hier beispielsweise als eine Art mittiges Fenster eingerichtet, sodass die Entriegelungskraft des Entriegelungselements 10 auf das Betätigungselement 9 frei von einem Biegemoment um eine Normale zu der Schwenkebene des Entriegelungselements 10 ist. Das Entriegelungselement 10 ist also mittels Verfahrens des Betätigungselements 9 entlang seiner Betätigungsachse 8 um die Schwenkachse 26 verschwenkbar (vergleiche nachfolgende 2 bis 5). In einer (ersten) Schwenkstellung ist das Entriegelungselement 10 mittels der Feststellvorrichtung 11 verrastet (vergleiche 4) und in einer weiteren (zweiten) Schwenkstellung ist das Entriegelungselement 10 wieder freigegeben (vergleiche 5), wobei die erste Schwenkstellung einer ersten Überhub-Position des Betätigungselements 9 und die zweite Schwenkstellung einer zweiten der ersten Überhub-Position in Entsperrrichtung 41 nachgelagerten Überhub-Position entspricht.
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Der Betätigungsaktuator 7 ist hier als fluidisch, beispielsweise hydraulisch, betriebener Nehmer mit einer Nehmerkammer 58 und einem entsprechend dem Volumen in der Nehmerkammer 58 entlang der Betätigungsachse 8 verfahrbaren Nehmerkolben 59 dargestellt. Das Betätigungselement 9 ist von der (ersten) Vorspannkraft 51 eines ersten Energiespeicherelements 50 in Richtung der Normal-Position vorgespannt. Die (aktive) Halte-Position des Betätigungselements 9 ist ohne die Notwendigkeit von einem Anliegen eines Betriebsdrucks in der Nehmerkammer 58, und bevorzugt energieeffizienter, von einem Axial-Magnet 35 im Zusammenwirken mit einer Ankerplatte 52 elektro-magnetisch haltbar. Dazu wird eine Spule 60 des Axial-Magnets 35 bestromt und das in dem und um den Magnetkern 61 erzeugte Magnetfeld fixiert dann die Ankerplatte 52 bei, beispielsweise unmittelbar an, dem Magnetkern 61. Das Betätigungselement 9 ist somit in der Halte-Position haltbar, und zwar unabhängig von einer fluidischen Versorgung der Nehmerkammer 58. In dieser aktiven Halte-Position ist das Entriegelungselement 10 noch nicht mittels der Feststellvorrichtung 11 verrastet. Somit ist die normal-sperrende Funktion dann sichergestellt. Die Ankerplatte 52 ist mittels einer (zweiten) Vorspannkraft 53 eines zweiten Energiespeicherelements 54 von einem Anschlagelement 49 um einen Überhub-Abstand 14 vorbestimmt beabstandet vorgespannt. Das Anschlagelement 49 ist zu dem Betätigungselement 9 axial fixiert und in dieser Ausführungsform von der Rückseite des Nehmerkolbens 59 gebildet. Zum Ausführen eines Überhubs ist die Vorspannkraft des zweiten Energiespeicherelements 54 zu überwinden. In einem normalen Betrieb der Parksperrenvorrichtung 2 wird ein solcher Überhub nicht veranlasst. Das Zusammenwirken von dem Überhub und dem Entriegelungselement 10 wird in den nachfolgenden Figuren erläutert.
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Der Betätigungsaktuator 7 ist von einer Steuereinheit gesteuert, welche die fluidische Versorgung der Nehmerkammer 58 (hier als Pumpe dargestellt) und die elektrische Leistungsaufnahme der Spule 60 des Axial-Magnets 35 steuert. Zudem ist (optional) ein Stellungsdetektor 12, beispielsweise ein Magnetfeldsensor 37, vorgesehen, welcher mittels eines Permanentmagnets 38 integriert in dem Betätigungselement 9 zwischen der Normal-Position und der Halte-Position unterscheiden kann, bevorzugt als Wegnehmer eingerichtet ist und ausreichend genau mehrere Zwischenpositionen, besonders bevorzugt inklusive Überhub-Positionen des Betätigungselements 9 wiedergeben kann. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Betätigungsaktuator 7 mittels des Stellungsdetektors 12 geregelt.
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Hier weist der Betätigungsaktuator 7 optional einen Stellungsdetektor 12 auf, beispielsweise einen Magnetfeldsensor 37, welcher mit dem in das Betätigungselement 9 integrierten Permanentmagneten 38 mit Nordpol 39 und Südpol 40 ausgerichtet entlang der Betätigungsachse 8 zusammenwirkt. Beispielsweise ist in dem blockierten Zustand des Sperrenrads 5 das Magnetfeld des Permanentmagneten 38 so zu dem Magnetfeldsensor 37 ausgerichtet, dass der Magnetfeldsensor 37 ein Passiv-Signal ausgibt beziehungsweise bevorzugt kein Signal ausgibt, was dann als Passiv-Signal, also Parksperre 1 ist eingelegt, interpretiert und bei aktiver Abfrage (beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 22 bei mittels Zündschlüssel aktivierter Elektronik) ausgegeben wird, beispielsweise als Leuchtsymbol.
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In 2 ist die schematische Darstellung der Parksperrenvorrichtung 2 gemäß 1 im freigegebenen Zustand gezeigt. Die Ansicht unterscheidet sich insofern von der in der 1, dass hier das Betätigungselement 9 in die Halte-Position verfahren ist, wobei das Entriegelungselement 10 mitverschwenkt worden ist. Das Sperrenrad 5 ist freigegeben, indem die Traverse 31 ausreichend weit ausgelenkt worden ist. Die Ankerplatte 52 ist mit dem Magnetkern 61 in Kontakt und nun rein elektro-magnetisch fixierbar. Der Überhub-Abstand 14 ist mittels des zweiten Energiespeicherelements 54 gehalten, weil das Volumen in der Nehmerkammer 58 dem nicht entgegenwirkt. Das Entriegelungselement 10 ist nicht verrastet.
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In 3 ist die Parksperre 1 in der schematischen Darstellung gemäß 1 im Übergang zum entriegelnden Zustand (Transportmodus) gezeigt. Von dem Betätigungselement 9 wird infolge einer Volumenvergrößerung in der Nehmerkammer 58 ein Überhub ausgeführt und der Überhub-Abstand 14 zwischen der Ankerplatte 52 und dem Anschlagelement 49 entgegen der Vorspannung des zweiten Energiespeicherelements 54 verringert. Der Axial-Magnet 35 kann in diesem entriegelnden Zustand abgeschaltet werden. Von dem Entriegelungselement 10 wird mittels einer entriegelungsseitigen Rampe 62 ein Rastelement 63 der Feststellvorrichtung 11 entgegen des feststellseitigen Energiespeicherelements 64 ausgelenkt. Eine Schaltvorrichtung 55 (nachfolgend erläutert) wird noch nicht oder ausreichend wenig (mittels eines ersten Anschlags 65) von dem Entriegelungselement 10 mitverschwenkt.
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In 4 ist die Parksperre 1 in der schematischen Darstellung gemäß 1 im entriegelnden Zustand (Transportmodus) gezeigt. Hier ist nun das Betätigungselement 9 in Entsperrrichtung 41 soweit in Entsperrrichtung 41 verfahren worden, dass durch die damit verbundene Verschwenkung des Entriegelungselements 10 im darstellungsgemäßen Uhrzeigersinn die entriegelungsseitige Rampe 62 des Entriegelungselements 10 überwunden und das Rastelement 63 in der Rastaufnahme 66 aufgenommen ist. In diesem entriegelnden Zustand ist nun das Betätigungselement 9 blockiert und so in seiner aktuellen Position gehalten. Dies ist hier als die erste Überhub-Position bezeichnet. Es ist zum Halten dieser ersten Überhub-Position keine Zufuhr von externer Energie notwendig, in diesem Fall weder fluidisch noch elektro-magnetisch. Das Betätigungselement 9 ist mittels Zusammenwirkens von dem Rastelement 63 und der Rastaufnahme 66 formschlüssig gehalten.
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In 5 ist die Parksperre 1 in der schematischen Darstellung gemäß 2 beim Aufheben der Entriegelung gezeigt. Im Gegensatz zu 4 ist hier das Betätigungselement 9 mit einem Überhub weiter in Entsperrrichtung 41, also darstellungsgemäß nach unten, verfahren worden und befindet sich nun in der zweiten Überhub-Position. Durch den kraftschlüssigen Kontakt von dem Entriegelungselement 10 und der Schaltvorrichtung 55 über einen zweiten Anschlag 65 ist die Schaltvorrichtung 55 von dem Betätigungselement 9 mittels des Entriegelungselements 10 darstellungsgemäß im Uhrzeigersinn geschwenkt. Eine schaltseitige Rampe 67 hebt das Rastelement 63 entgegen der Vorspannung mittels des feststellseitigen Energiespeicherelements 64 aus der Lage, in welcher das Rastelement 63 in die Rastaufnahme 66 des Entriegelungselements 10 eingreifen kann. Nun ist das Rastelement 63 von dem Blockierelement 68 der Schaltvorrichtung 55 herausgehoben gehalten. Bei der rückwärtigen Bewegung des Entriegelungselements 10 kann die Rastaufnahme 66 des Entriegelungselements 10 unter dem Rastelement 63 hindurchtauchen. In diesem gezeigten Zustand ist das Entriegelungselement 10 somit zwischen dem zweiten Anschlag 69 und dem ersten Anschlag 65 der Schaltvorrichtung 55 frei von einer Blockade verschwenkbar. Das Betätigungselement 9 fällt dann bei Abschaltung beziehungsweise ausreichender Reduzierung einer Zufuhr externer Energie (hier fluidischer Versorgung in der Nehmerkammer 58 und/oder der Magnetkraft des Axial-Magnets 35) in die Normal-Position zurück.
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In 6 ist eine optionale Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung 2 gezeigt, wobei weiterhin ein Notentriegelungselement 56 vorgesehen ist, welches mit der Rastaufnahme 66 des Entriegelungselements 10 zusammenwirkt. Das Entriegelungselement 10 ist von dem Notentriegelungselement 56 in die der Halte-Position oder (wie hier gezeigt) der ersten Überhub-Position des Betätigungselements 9 entsprechenden Schwenkstellung überführbar. Diese Entriegelung ist mittels des Stellungsdetektors 12 des Betätigungsaktuators 7 erfassbar, weil das Entriegelungselement 10 mit dem Betätigungselement 9 fest gekoppelt ist und somit das Betätigungselement 9 die gezeigte Lage einnehmen muss.
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Das Notentriegelungselement 56 ist bevorzugt in Form eines Gewindestifts 13 ausgeführt, welcher mit seinem Schraubengewinde 42 und dem Muttergewinde 24 eingebaut in einem Getriebegehäuse 17 (vergleiche 7) eine Gewindepaarung 23 bildet. Das Notentriegelungselement 56 ist zum Überführen des Entriegelungselements 10 in die entriegelnde Position eingerichtet, indem der Gewindestift 13 in Einschraubrichtung 30 in den Getrieberaum 18 hinein gegen das Entriegelungselement 10 geschraubt wird. Der Gewindestift 13 ist bevorzugt selbsthemmend ausgeführt, sodass der Gewindestift 13 in der jeweiligen eingestellten Stellung verbleibt und das von dem Gewindestift 13 betätigte Entriegelungselement 10 ebenfalls in jener der eingestellten Stellung des Notentriegelungselements 56 entsprechenden Position verbleibt. Die Stellung des Gewindestifts 13 selbst ist in dem Muttergewinde 24 von dem Außenraum 25 aus, beispielsweise von Hand, verstellbar, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform die Gewindepaarung 23 als (besonders bevorzugt bei dem Notentriegelungselement 56 einzige) Dichtung zwischen dem Außenraum 25 und dem Getrieberaum 18 eingerichtet ist.
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In 7 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 22 mit einem Antriebsstrang 15 in einer Draufsicht gezeigt, wobei in einer Quer-Front-Anordnung eine Antriebsmaschine 19, hier optional als elektrische Antriebsmaschine dargestellt, mit ihrer Motorachse 48 quer zu der Längsachse 43 und vor der Fahrerkabine 44 des Kraftfahrzeugs 22 angeordnet ist. Der Antriebsstrang 15 ist zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs 22 mittels Antreiben eines linken Vortriebsrads 20 und eines rechten Vortriebsrads 21 (hier optional der Vorderachse des Kraftfahrzeugs 22) mittels einer Drehmomentabgabe von der Antriebsmaschine 19 über ein Getriebe 3 eingerichtet, und so der gestrichelt dargestellte Drehmomentfluss 6 (hier mit der Richtung entsprechend einem Zugmoment dargestellt) gebildet. Beispielsweise ist das Drehmomentübertragungsgetriebe 16 ein Teil des Getriebes 3, welches mittels des Getriebeschalthebels 45 in der Fahrerkabine 44 von einem Fahrzeugfahrer schaltbar ist.
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In dem Drehmomentfluss 6 ist nun eine Parksperrenvorrichtung 2 angeordnet, womit das linke Vortriebsrad 20 und das rechte Vortriebsrad 21 blockierbar sind. Die Parksperrenvorrichtung 2 umfasst die Parksperre 1 und ein Sperrenrad 5, beispielsweise ein Getrieberad oder ein zusätzliches Rad des Drehmomentübertragungsgetriebes 16. Die Parksperre 1 umfasst einen Sperrmechanismus 4 und einen Betätigungsaktuator 7, wobei der Sperrmechanismus 4 beispielsweise wie in 1 und 2 dargestellt ausgeführt ist. Hier ist eine Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung 2 gezeigt, bei welcher (optional) der Sperrmechanismus 4 innerhalb des Getrieberaums 18 in dem Getriebegehäuse 17 des Getriebes 3 und der Betätigungsaktuator 7 außerhalb des Getriebegehäuses 17 offen zum Außenraum 25 (auch allgemein als Motorraum bezeichnet) angeordnet ist.
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Das Sperrenrad 5 ist in dem Drehmomentfluss 6 derart angeordnet, dass dadurch ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs 22 verhinderbar ist. Die Parksperrenvorrichtung 2 ist hier mit zumindest einem der folgenden Bedienelemente betätigbar:
- - von einem Getriebeschalthebel 45, beispielsweise mittels einer Parkschaltstellung [P],
- - einem Parkhebel 46; und
- - einem Zündknopf 47 (alternativ einem Zündschlüssel).
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Weiterhin ist bevorzugt die Parksperrenvorrichtung 2 automatisiert betätigbar: beispielsweise wird beim Verlassen des Kraftfahrzeugs 22 (beispielsweise nach Abschließen) die Parksperre 1 selbsttätig eingelegt. In einer bevorzugten Ausführungsform erhält ein Fahrer in der Fahrerkabine 44 eine Rückmeldung, wenn der Sperrmechanismus 4 mittels des Feststellelements (dauerhaft) entriegelt ist und damit die normal-sperrende Funktion der Parksperrenvorrichtung 2 deaktiviert ist. Eine solche Rückmeldung ist beispielsweise optisch und/oder akustisch und/oder ein Antreten der Fahrt ist unterbunden, beispielsweise die Zündung beziehungsweise das Schalten auf Betriebsbereit der Antriebsmaschine 19 ist unterbunden.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Betätigungsaktuator ist beispielsweise in einer Parksperre ein Sperrmechanismus mit geringer Bauraumforderung und mit einfachen Mitteln in einen freien Zustand überführbar, in welchem dieser freie Zustand ohne externe Energiezufuhr haltbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperre
- 2
- Parksperrenvorrichtung
- 3
- Getriebe
- 4
- Sperrmechanismus
- 5
- Sperrenrad
- 6
- Drehmomentfluss
- 7
- Betätigungsaktuator
- 8
- Betätigungsachse
- 9
- Betätigungselement
- 10
- Entriegelungselement
- 11
- Feststellvorrichtung
- 12
- Stellungsdetektor
- 13
- Gewindestift
- 14
- Überhub-Abstand
- 15
- Antriebsstrang
- 16
- Drehmomentübertragungsgetriebe
- 17
- Getriebegehäuse
- 18
- Getrieberaum
- 19
- Antriebsmaschine
- 20
- linkes Vortriebsrad
- 21
- rechtes Vortriebsrad
- 22
- Kraftfahrzeug
- 23
- Gewindepaarung
- 24
- Muttergewinde
- 25
- Außenraum
- 26
- Schwenkachse
- 27
- Radachse
- 28
- Klinkenachse
- 29
- Parksperrenklinke
- 30
- Einschraubrichtung
- 31
- Traverse
- 32
- klinkenseitiges Energiespeicherelement
- 33
- Gestell des Sperrmechanismus
- 34
- Vorspannfeder
- 35
- Axial-Magnet
- 36
- Betätigungsaufnahme
- 37
- Magnetfeldsensor
- 38
- Permanentmagnet
- 39
- Nordpol
- 40
- Südpol
- 41
- Entsperrrichtung
- 42
- Schraubengewinde
- 43
- Längsachse
- 44
- Fahrerkabine
- 45
- Getriebeschalthebel
- 46
- Parkhebel
- 47
- Zündknopf
- 48
- Motorachse
- 49
- Anschlagelement
- 50
- erstes Energiespeicherelement
- 51
- erste Vorspannkraft
- 52
- Ankerplatte
- 53
- zweite Vorspannkraft
- 54
- zweites Energiespeicherelement
- 55
- Schaltvorrichtung
- 56
- Notentriegelungselement
- 57
- Betätigungsspitze
- 58
- Nehmerkammer
- 59
- Nehmerkolben
- 60
- Spule
- 61
- Magnetkern
- 62
- entriegelungsseitige Rampe
- 63
- Rastelement
- 64
- feststellseitiges Energiespeicherelement
- 65
- erster Anschlag
- 66
- Rastaufnahme
- 67
- schaltseitige Rampe
- 68
- Blockierelement
- 69
- zweiter Anschlag
