DE102020206988A1

DE102020206988A1 - Parksperre für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020206988A1
Application number: DE102020206988.3A
Authority: DE
Inventors: Matthias List
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2020-06-04
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2021-12-09
Also published as: US20210381595A1; US11708901B2; CN113757367A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Parksperre für ein Kraftfahrzeug, mit einer schwenkbar gelagerten Sperrklinke (20), die in ein auf Räder des Kraftfahrzeugs wirkendes Parksperrenrad (30) ein- oder ausrastet, mit einem beim Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschiebbares Sperrelement (60), das im eingelegten Zustand (P_ein) der Parksperre zwischen Sperrklinke (20) und einer Führungsplatte (73) eingeklemmt ist, um ein Herausdrücken der Sperrklinke (20) aus einer Zahnlücke (31) des Parksperrenrades (30) zu verhindern, mit einem axial auf das Sperrelement (60) wirkenden Betätigungsvorrichtung (50) zum Auslegen der Parksperre, mit einer Führungsstange (40), die mit dem Sperrelement (60) verbunden oder wirkverbunden ist und beim Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschoben wird, sowie mit einem Federelement (80), das die Sperrklinke (20) in Auslegerichtung der Parksperre vorspannt. Vorgeschlagen wird, dass sich ein erstes freies Ende (83) des Federelementes (80) direkt an einen Abstützabschnitt (24) der Sperrklinke (20) abstützt und beim Verschwenken der Sperrklinke (20) an diesem Abstützabschnitt (24) stationär anliegt, wohingegen sich ein zweites freies Ende (85) des Federelementes (80) direkt an einer Abstützkontur (43) der Verbindungsstange (40) abstützt und bei einer Axialbewegung der Verbindungsstange (40) entlang dieser Abstützkontur (43) gleitet. Die Geometrie der Abstützkontur (43) ist dabei derart ausgeführt, dass sich die Vorspannkraft des Federelementes (80) beim Auslegen der Parksperre nicht verringert.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Parksperre für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Parksperrenmechanismen für Kraftfahrzeuge vielfältig bekannt. Sie umfassen üblicherweise eine auf einem an einem Gehäuse befestigten Klinkenbolzen schwenkbar gelagerte Sperrklinke, deren Klinkenzahn in ein auf Räder des Kraftfahrzeugs wirkendes Parksperrenrad ein- oder ausrastet, sowie ein von einer Betätigungsvorrichtung axial verschiebbares Sperrelement, welches im gesperrten Zustand zwischen der Sperrklinke und einer gehäusefesten Führungsplatte eingeklemmt ist, um ein Herausdrücken der Sperrklinke aus einer Zahnlücke des Parksperrenrades zu verhindern.
Aus der DE 10 2018 130 315 A1 und der DE 10 2019 101 467 A1 beispielsweise ist eine Parksperre bekannt, bei der die Sperrklinke räumlich gesehen hängend angeordnet ist, räumlich gesehen also oberhalb des Parksperrenrades. Hier ist das Sperrelement als ein Rollensystem ausgebildet ist, umfassend zwei aufeinander abrollende Rollen, die in einem Rollenschlitten drehbar gelagert sind, wobei eine dieser beiden Rollen der Sperrklinke zugewandt ist, die andere der beiden Rollen hingegen der Führungsplatte zugewandt ist. Die Führungsplatte ist dabei ein Bauteil eines Trägerelementes, welches seinerseits mit dem Gehäuse verschraubt ist und den Klinkenbolzen aufnimmt. Die Betätigungsvorrichtung wirkt mechanisch auf den Rollenschlitten.
In der in der DE 10 2018 130 315 A1 dargestellten Ausführungsform ist die Betätigungsvorrichtung als ein elektromotorischer Antrieb mit einem Kurbeltrieb ausgebildet, der über eine Führungsstange auf den Rollenschlitten wirkt. Hierzu ist die Führungsstange mit ihrem den Rollen zugewandten Ende in den Rollenschlitte eingehängt, wohingegen das den Rollen abgewandte Ende der Führungsstange eine Bohrung des Trägerelementes durchgreift und somit an dem gehäusefesten Trägerelement axial verschiebbar gelagert ist. In der in der DE 10 2019 101 467 A1 dargestellten Ausführungsform wirkt die Betätigungsvorrichtung direkt auf den Rollenschlitten, wobei auch hier eine mit dem Rollenschlitten verbundene Führungsstange vorgesehen ist, deren den Rollen abgewandtes Ende eine Bohrung des Trägerelementes durchgreift und somit an dem gehäusefesten Trägerelement axial verschiebbar gelagert ist. In beiden Ausführungsformen ist zwischen diesem Lagerabschnitt des Trägerelementes und dem Rollenschlitten eine als Druckfeder ausgebildete Einlegefeder eingespannt, welche die Führungsstange konzentrisch umschießt und den Rollenschlitten in zum Einlegen der Parksperre führender Richtung vorspannt.
Sodann ist in beiden Ausführungsformen eine als Schenkelfeder ausgebildete Rückholfeder vorgesehen, deren Windungen einen Abschnitt des Klinkenbolzens konzentrisch umschließen, wobei sich ein freies Ende der Schenkelfeder direkt an der Sperrklinke abstützt, wohingegen sich das andere freie Ende der Schenkelfeder direkt an dem gehäusefesten Trägerelement abstützt. Somit spannt die Auslegefeder die Sperrklinke in zum Auslegen der Parksperre führender Richtung vor. Befindet sich die Parksperre im ausgelegten Zustand, verhindert die Vorspannkraft der Rückholfeder, dass die Sperrklinke schwerkraftbedingt in Richtung der Parksperrenrads fällt.
Entsprechend erfolgt in beiden Ausführungsformen ein Einlegen der Parksperre durch Federkraft der Einlegefeder gegen die Federkraft der Rückholfeder. Ein Auslegen der Parksperre hingegen erfolgt durch die Betätigungskraft der Betätigungsvorrichtung mit Unterstützung der Federkraft der Rückholfeder gegen die Federkraft der Einlegefeder.
Nachteilig bei dieser Konstruktion und Anordnung sind die vergleichsweise hohen Federkräfte zum Halten der Parksperre im ausgelegten Zustand, da die Massenkräfte der Sperrklinke konzeptionsbedingt in Einlegrichtung der Parksperre wirken. Erschwerend hinzu kommt, dass die Klinken-Rückholfeder infolge ihrer festen Einhängung an dem gehäusefesten Trägerelement und an der Sperrklinke an Vorspannung verliert, wenn die Sperrklinke eine zum Auslegen der Parksperre führende Schwenkbewegung durchführt. Dies kann zu Problemen beim Halten der Sperrklinke im ausgelegten Zustand führen, insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug hochdynamisch betrieben wird und die Auslegefeder so dimensioniert ist, dass zum Einlegen der Parksperre eine vergleichsweise niedrige Betätigungskraft erforderlich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Parksperre der eingangs genannten Art weiterzuentwickeln, insbesondere hinsichtlich der Betätigungskräfte.
Diese Aufgabe wird durch eine Parksperre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach geht die Erfindung aus von einer Parksperre für ein Kraftfahrzeug, welche eine Sperrklinke, ein Parksperrenrad, ein Sperrelement, eine gehäusefesten Führungsplatte, eine Führungsstange, eine Betätigungsvorrichtung sowie ein Federelement umfasst. Die Sperrklinke ist auf einem Klinkenbolzen schwenkbar gelagert und rastet in das auf Räder des Kraftfahrzeugs wirkende Parksperrenrad je nach Schaltstellung ein- oder aus. Das Sperrelement ist zum Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschiebbar. Im eingelegten Zustand der Parksperre ist das Sperrelement zwischen der Sperrklinke und der gehäusefesten Führungsplatte eingeklemmt, um ein Herausdrücken der Sperrklinke aus einer Zahnlücke des Parksperrenrades zu verhindern. Die Betätigungsvorrichtung wirkt zum Auslegen der Parksperre in axialer Richtung auf das Sperrelement. Die Führungsstange ist mit dem Sperrelement verbunden oder wirkverbunden und wird beim Ein- und Auslegen der Parksperre axial - also in Längsrichtung - verschoben. Das Federelement spannt die Sperrklinke in Auslegerichtung der Parksperre vor, sodass das Einlegen der Parksperre gegen die Federkraft des Federelementes erfolgt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich das Federelement mit seinem ersten freien Ende direkt an einen Abstützabschnitt der Sperrklinke und mit seinem zweiten freien Ende direkt an einer Abstützkontur der Verbindungsstange abstützt.
Dabei liegt das erste freie Ende des Federelementes an dem Abstützabschnitt der Sperrklinke stationär an. Somit wirkt sich die räumliche Lageänderung, die das erste freie Ende des Federelementes erfährt, wenn sich die Sperrklinke ausgehend vom eingelegten Zustand hin zum ausgelegten Zustand der Parksperre verschwenkt, wie beim Stand der Technik reduzierend auf die Vorspannkraft des Federelementes aus.
Das zweite freie Ende des Federelementes hingegen gleitet bei einer Axialbewegung der Verbindungsstange entlang der Abstützkontur der Verbindungsstange. Diese translatorische Bewegung bzw. räumliche Lageänderung, die das zweite freie Ende des Federelementes erfährt, wenn sich die Verbindungsstange ausgehend vom eingelegten Zustand hin zum ausgelegten Zustand der Parksperre axial verschiebt, erhöht die Vorspannkraft des Federelementes in besonders vorteilhafter Weise.
Die Geometrie der Abstützkontur ist erfindungsgemäß derart ausgeführt bzw. ausgestaltet, dass die beim Auslegen der Parksperre erfolgende translatorische Bewegung bzw. räumliche Lageänderung des zweiten freien Endes des Federelementes eine Vorspannungszunahme für das Federelement generiert, die den durch das Verschenken der Sperrklinke verursachten Vorspannungsverlust des Federelementes zumindest ausgleicht, sodass sich die Vorspannkraft des Federelementes beim Auslegen der Parksperre im ganzen also nicht verringert.
Somit beseitigt das erfindungsgemäße Parksperrenkonzept den Nachteil im Stand der Technik, bei dem ein Verschwenken der Sperrklinke beim Auslegen der Parksperre zu einem Verlust der Vorspannkraft des in Art einer Sperrklinken-Auslegefeder oder Sperrklinken-Rückholfeder arbeitenden Federelementes führt.
Soll das erfindungsgemäße Federelement für eine bestehende Parksperrenrad/Sperrkinken-Kombination beim Zustand „Parksperre eingelegt“ die gleiche Vorspannkraft bereitstellen wie die Rückholfeder gemäß dem Stand der Technik, ermöglicht die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise im Zustand „Parksperre ausgelegt“ eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Sicherheit gegen eine ungewollte Schwenkbewegung der Sperrklinke in zum Einlegen der Parksperre führender Richtung. Dieser Vorteil ist besonders wertvoll, wenn die Sperrklinke hängend eingebaut ist.
Soll das erfindungsgemäße Federelement für eine bestehende Parksperrenrad/Sperrkinken-Kombination beim Zustand „Parksperre ausgelegt“ die gleiche Vorspannkraft bereitstellen wie die Rückholfeder gemäß dem Stand der Technik, ermöglicht die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise eine gegenüber dem Stand der Technik reduzierte Betätigungskraft, die zum Auslegen der Parksperre benötigt wird.
Auch kann durch die Erfindung der sich beim Auslegen der Parksperre einstellende Kraftverlauf mittels Geometrie der an der axial beweglichen Führungsstange erfindungsgemäß vorgesehenen Abstützkontur in vorteilhafter Weise an anwendungsspezifische Wünsche angepasst werden.
In einer bevorzugten ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abstützkontur, die an der zum Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschiebbaren Führungsstange vorgesehen ist, derart ausgebildet ist, dass die Vorspannkraft des Federelementes beim Auslegen der Parksperre progressiv ansteigt. Die Anhebung der Vorspannkraft des Federelementes beim Auslegen der Parksperre erfolgt demnach in Abhängigkeit von Abstützkontur-Geometrie und axialem Verfahrweg der Führungsstange.
Hierzu kann die Abstützkontur in Achsrichtung der Führungsstange gesehen - also in Längsrichtung der Führungsstange gesehen - eine Krümmung aufweisen, die in Richtung der gehäusefesten Führungsplatte gesehen konvex ausgebildet ist. Hierbei kann die Abstützkontur in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange gesehen beispielsweise als ein Kreisbogensegment ausgebildet sein, dessen Kreismittelpunkt räumlich gesehen auf derjenigen Seite der Führungsstange angeordnet ist, die der Sperrklinke zugewandt ist.
In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abstützkontur, die an der beim Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschiebbaren Führungsstange vorgesehen ist, derart ausgebildet ist, dass die Vorspannkraft des Federelementes beim Auslegen der Parksperre konstant bleibt oder alternativ linear ansteigt.
Hierzu kann die Abstützkontur in Achsrichtung der Führungsstange gesehen - also in Längsrichtung der Führungsstange gesehen - als eine Gerade ausgebildet sein, welche gegenüber einer Mittelachse der Führungsstange um einen Winkel geneigt ist. Der Betrag des Winkels definiert dann den Kompensationsgrad für den beim Verschwenken der Sperrklinke erzeugten Vorspannungsverlust des Federelementes.
In einer dritten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Abstützkontur, die an der zum Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschiebbaren Führungsstange vorgesehen ist, derart ausgebildet ist, dass die Vorspannkraft des Federelementes beim Auslegen der Parksperre degressiv ansteigt. Die Anhebung der Vorspannkraft des Federelementes beim Auslegen der Parksperre erfolgt demnach wiederum in Abhängigkeit von Abstützkontur-Geometrie und axialem Verfahrweg der Führungsstange.
Hierzu kann die Abstützkontur in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange gesehen eine Krümmung aufweisen, die in Richtung der gehäusefesten Führungsplatte gesehen konkav ausgebildet ist. Hierbei kann die Abstützkontur in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange gesehen beispielsweise als ein Kreisbogensegment ausgebildet sein, dessen Kreismittelpunkt räumlich gesehen auf derjenigen Seite der Führungsstange angeordnet ist, die der Sperrklinke abgewandt ist.
In einer konstruktiven Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, das Federelement als Schenkelfeder auszubilden, deren Windungen einen Abschnitt des Klinkenbolzens konzentrisch umschließen. In diesem Fall stützt sich ein erster Schenkel der Schenkelfeder derart an der Abstützkontur der Führungsstange ab, dass ein freies Ende dieses ersten Schenkels bei einer Axialbewegung der Führungsstange entlang der Abstützkontur gleitet, wohingegen sich ein zweiter Schenkel der Schenkelfeder mit seinem freien Ende an dem Abstützabschnitt der Sperrklinke stationär abstützt.
Zum Einlegen der Parksperre kann eine Einlegefeder vorgesehen sein, wobei dann ein Auslegen der Parksperre durch die Betätigungskraft des Betätigungselementes mit Unterstützung der Federkraft des Federelementes gegen die Federkraft der Einlegefeder erfolgt.
Sodann kann vorgesehen sein, dass die zum Auslegen der Parksperre vorgesehene Betätigungsvorrichtung ihre Betätigungskraft beim Auslegen der Parksperre über die Führungsstange auf das Sperrelement überträgt. Alternativ hierzu kann aber auch vorgesehen sein, dass die Betätigungsvorrichtung anderweitig mit dem Sperrelement verbunden oder wirkverbunden ist und ihre Betätigungskraft beim Auslegen der Parksperre ohne Verwendung der Führungsstange auf das Sperrelement überträgt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen:

1A ein erstes Ausgestaltungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Parksperre in Schaltstellung „Parksperre eingelegt“ in schematischer Darstellung;
1B die Parksperre gemäß 1A in Schaltstellung „Parksperre ausgelegt“;
2 ein Konstruktionsdetail eines zweiten Ausgestaltungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Parksperre in vereinfacht schematischer Darstellung;
3 ein Konstruktionsdetail eines dritten Ausgestaltungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Parksperre in vereinfacht schematischer Darstellung; und
4 ein Kraft/Weg-Diagramm für die Parksperren gemäß 1A, 2 und 3.

Nachfolgend und bezugnehmend auf die 1A, 1B und 1C wird ein bevorzugtes erstes Ausgestaltungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Parksperre für ein Kraftfahrzeug näher beschrieben. 1A zeigt diese Parksperre in Schaltstellung „Parksperre eingelegt“, gekennzeichnet durch das Bezugszeichen P_ein. 1B hingegen zeigt diese Parksperre in Schaltstellung „Parksperre ausgelegt“, gekennzeichnet durch das Bezugszeichen P_aus. 1C schließlich zeigt ein Kraft/Weg-Diagramm für den Kraftverlauf des im ersten Ausgestaltungsbeispiel verwendeten Federelementes, mittels dem die Parksperre im ausgelegten Zustand gehalten wird.
Die in den 1A und 1B gezeigte Parksperre basiert konstruktiv auf der aus der DE 10 2019 101 467 A1 bekannten Parksperre und umfasst eine auf einem Klinkenbolzen 10 schwenkbar gelagerte Sperrklinke 20, deren Klinkenzahn 21 in eine Zahnlücke 31 eines Parksperrenrades 30 ein- oder ausrastet, welches auf hier zur Vereinfachung nicht näher dargestellte Räder des Kraftfahrzeugs wirkverbunden ist. In üblicher Weise sichert die Parksperre im eigelegten Zustand das Kraftfahrzeug gegen ein Wegrollen. Weiterhin umfasst die Parksperre ein zum Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschiebbares Sperrelement 60, welches im eingelegten Zustand der Parksperre zwischen der Sperrklinke 20 und einer gehäusefesten Führungsplatte 73 eingeklemmt ist, um ein Herausdrücken des Klinkenzahns 21 der Sperrklinke 20 aus einer Zahnlücke 31 des Parksperrenrades 30 zu verhindern.
Das Sperrelement 60 ist beispielhaft als ein axial verschiebbares Rollensystem ausgebildet, umfassend zwei aufeinander abrollende Rollen 61 und 62, die in einem Rollenkäfig 63 drehbar gelagert sind, wobei die erste Rolle 61 der Sperrklinke 20 zugewandt ist und auf Kontaktflächen 22, 23 der Sperrklinke 20 abrollt, wohingegen die zweite Rolle 62 der Führungsplatte 73 zugewandt ist und an einer Kontaktfläche der Führungsplatte 73 abrollt. Die Führungsplatte 73 ist dabei ein Bauteil eines Trägerelementes 70, welches seinerseits über eine Verschraubung 71 fest mit einem hier zur Vereinfachung nicht näher dargestellten Gehäuse verbunden ist. Zusätzlich weist das gehäusefeste Trägerelement 70 auch eine Klinkenbolzenaufnahme 72 auf, in die der Klinkenbolzen 10 hineingesteckt ist.
Zum Auslegen der Parksperre ist eine hier nur schematisch dargestellte Betätigungsvorrichtung 50 vorgesehen, die über eine hier ebenfalls nur schematisch dargestellte Wirkverbindung 51 beim Auslegen der Parksperre in axialer Richtung auf das Sperrelement 60 wirkt. Für die konstruktive Ausbildung der Betätigungsvorrichtung 50 stehen dem Fachmann vielfältige Varianten zur Verfügung, beispielsweise ein elektromotorischer Aktuator, ein elektrohydraulischer Aktuator, ein pneumatisch betätigbarer Aktuator oder auch eine vom Bediener des Kraftfahrzeugs des manuell betätigbare Mechanik. Um das Sperrelement 60 axial verschieben zu können, wirkt die Betätigungsvorrichtung 50 mit ihrer Wirkverbindung 51 mechanisch auf den Rollenkäfig 63.
Zum Einlegen der Parksperre ist eine Einlegefeder 90 vorgesehen, welche das Sperrelement 60 in zum Einlegen der Parksperre führender Richtung vorspannt. Hierzu ist die Einlegefeder 90 beispielhaft als eine Druckfeder ausgebildet, welche eine Führungsstange 40 konzentrisch umschließt, die ihrerseits mit dem Sperrelement 60 mechanisch verbunden ist und beim Ein- und Auslegen der Parksperre axial - also in Längsrichtung - verschoben wird. Hierbei ist ein dem Rollenkäfig 63 zugewandter Einhängeabschnitt 42 der Führungsstange 40 in eine Ausnehmung 65 des Rollenkäfigs 63 eingesetzt und kraft- oder formschlüssig mit dem Rollenkäfig 63 verbunden. Die Einlegefeder 90 stützt sich in diesem Bereich axial an dem Rollenkäfig 63 ab. Auf der diesem Abstützbereich gegenüberliegenden Seite der Einlegefeder 90 durchdringt die Führungsstange 40 das Trägerelement 70 an einer Lagerstelle 74, sodass sich die Einlegefeder 90 im Bereich dieser Lagerstelle axial an dem gehäusefesten Trägerelement 70 abstützt. Somit ist die Einlegefeder 90 axial zwischen dem Rollenkäfig 63 des Sperrelementes 60 und eine Wand des Trägerelements 70 eingespannt. Wird nun der Rollenkäfig 63 von der Betätigungsvorrichtung 50 ausgehend von der Parksperren-Schaltposition P_ein axial in die Parksperren-Schaltposition P_aus verschoben, so erhöht sich die Vorspannkraft der Einlegefeder 90.
Zum Halten der Sperrklinke 20 im ausgelegten Zustand P_aus der Parksperre ist ein Federelement 80 vorgesehen, welches beispielhaft als Schenkelfeder ausgebildet ist, deren Windungen 81 einen Längsabschnitt des Klinkenbolzens 11 konzentrisch umschließen. Ein erster Schenkel 83 dieser Schenkelfeder (80) weist an seinem freien Ende 83 eine Abkröpfung auf, welche sich achsparallel zum Klinkenbolzen 10 und somit quer zur Sperrklinke 20 erstreckt und in eine ausnehmungsartigen Abstützabschnitt 24 der Sperrklinke 20 eingreift. Auf diese Weise stützt sich die Schenkelfeder (80) bei einem Verschwenken der Sperrklinke 20 stationär an der Sperrklinke 20 ab. Ein zweiter Schenkel 84 der Schenkelfeder (80) weist seinem freien Ende 85 eine Abkröpfung auf, welche sich ebenfalls achsparallel zum Klinkenbolzen 10 erstreckt, aber auf derjenigen Seite der Sperrklinke 20 angeordnet ist, die dem Abstützabschnitt 24 gegenüber liegt, also der Führungsstange 40 zugewandt ist. Entsprechend erstreckt sich das abgekröpfte freie Ende 85 rechtwinklig zur Mittelachse 44 der Führungsstange 40. Erfindungswesentlich ist, dass das abgekröpfte freie Ende 85 des zweiten Schenkels 84 der Schenkelfeder (80) an der axial beweglichen Führungsstange 40 kraftschlüssig an einer Abstützkontur 43 besonderer Geometrie anliegt und abstützt, welche an einem Einhängeabschnitt 42 der Führungsstange 40 vorgesehen ist. Bei einer Axialbewegung von Rollenkäfig 63 und Führungsstange 40 gleitet das abgekröpfte freie Ende 85 des zweiten Schenkels 84 der Schenkelfeder (80) entlang dieser Abstützkontur 43, mit der Folge, dass das abgekröpfte freie Ende 85 eine vorspannungskrafterhöhende translatorische Bewegung bzw. räumliche Lageänderung erfährt.
In dem in 1A und 1B gezeigten ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Parksperre ist die Geometrie der Abstützkontur 43 derart ausgeführt bzw. ausgestaltet, dass die beim Auslegen der Parksperre erfolgende translatorische Bewegung bzw. räumliche Lageänderung des zweiten freien Endes 85 des Federelementes 80 eine Vorspannungszunahme für das Federelement 80 generiert, die den durch das Verschwenken der Sperrklinke 20 verursachten Vorspannungsverlust des Federelementes 80 überkompensiert. Hierzu weist die Abstützkontur 43 in Richtung Mittelachse 44 der Führungsstange 40 gesehen eine Krümmung auf, die in Richtung Führungsplatte 73 gesehen
konvex ausgebildet ist. Dabei ist die Abstützkontur 43 in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange 40 gesehen beispielhaft als ein Kreisbogensegment ausgebildet, dessen Kreismittelpunkt räumlich gesehen auf derjenigen Seite der Führungsstange 40 angeordnet ist, die der Sperrklinke 20 zugewandt ist.
Im Ergebnis bewirkt diese besondere Geometrie der Abstützkontur 43, dass die Vorspannkraft des Federelementes 80 beim Auslegen der Parksperre progressiv ansteigt.
Das Einlegen der Parksperre erfolgt mittels der Federkraft der Einlegefeder 90 gegen die Federkraft des Federelementes 80. Das Auslegen der Parksperr hingegen erfolgt mittels der Betätigungskraft des Betätigungselementes 50 mit Unterstützung der Federkraft des Federelementes 80 gegen die Federkraft der Einlegefeder 90.
Nachfolgend und bezugnehmend auf die 2 wird ein Konstruktionsdetail eines zweiten Ausgestaltungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Parksperre näher beschrieben. Hier dargestellt ist der Einhängeabschnitt 42 mit der Abstützkontur 43 der Führungsstange 40. Leicht ersichtlich ist, dass sich das zweite Ausgestaltungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel durch die besondere Geometrie der Abstützkontur 43 unterscheidet, an der das zweite freie Ende (85) des Federelementes (80) entlang gleitet, wenn sich die Führungsstange 40 in axialer Richtung - also entlang ihrer Mittelachse 44 - bewegt.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Parksperre ist die Geometrie der Abstützkontur 43 derart ausgeführt bzw. ausgestaltet, dass die beim Auslegen der Parksperre erfolgende translatorische Bewegung bzw. räumliche Lageänderung des zweiten freien Endes (85) des hier zur Vereinfachung nicht eingezeichneten Federelementes (80) eine Vorspannungszunahme generiert, die den durch das Verschwenken der Sperrklinke (20) verursachten Vorspannungsverlust ausgleicht oder überkompensiert. Hierzu ist die Abstützkontur 43 in Richtung Mittelachse 44 der Führungsstange 40 gesehen als eine Gerade ausgebildet ist, die gegenüber einer Mittelachse 44 der Führungsstange 40 um einen Winkel 45 geneigt ist.
Im Ergebnis bewirkt diese besondere Geometrie der Abstützkontur 43 je nach Größe des Winkels 45, dass die Vorspannkraft des Federelementes (80) beim Auslegen der Parksperre entweder konstant bleibt oder aber linear ansteigt.
Nachfolgend und bezugnehmend auf die 3 wird ein Konstruktionsdetail eines zweiten Ausgestaltungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Parksperre näher beschrieben. Leicht ersichtlich ist, dass sich das dritte Ausgestaltungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel und von dem zweiten Ausführungsbeispiel durch die besondere Geometrie der Abstützkontur 43 unterscheidet, an der das zweite freie Ende (85) des Federelementes (80) entlang gleitet, wenn sich die Führungsstange 40 in axialer Richtung - also entlang ihrer Mittelachse 44 - bewegt.
In dem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Parksperre ist die Geometrie der Abstützkontur 43 derart ausgeführt bzw. ausgestaltet, dass die beim Auslegen der Parksperre erfolgende translatorische Bewegung bzw. räumliche Lageänderung des zweiten freien Endes (85) des hier zur Vereinfachung nicht eingezeichneten Federelementes 80 eine Vorspannungszunahme für das Federelement 80 generiert, die den durch das Verschwenken der Sperrklinke 20 verursachten Vorspannungsverlust des Federelementes 80 degressiv überkompensiert. Hierzu weist die Abstützkontur 43 in Richtung der Mittelachse 44 der Führungsstange 40 gesehen eine Krümmung auf, die in Richtung der hier zur Vereinfachung nicht eingezeichneten Führungsplatte (73) gesehen konkav ausgebildet ist. Dabei ist die Abstützkontur 43 in Richtung Mittelachse 44 der Führungsstange 40 gesehen beispielhaft als ein Kreisbogensegment ausgebildet, dessen Kreismittelpunkt räumlich gesehen auf derjenigen Seite der Führungsstange 40 angeordnet ist, die der hier zur Vereinfachung nicht eingezeichneten Sperrklinke (20) abgewandt ist.
Im Ergebnis bewirkt diese besondere Geometrie der Abstützkontur 43, dass die Vorspannkraft des Federelementes 80 beim Auslegen der Parksperre degressiv ansteigt.
Alle drei Ausführungsbeispiele ermöglichen in besonders vorteilhafter Weise die Optimierung der Federkennung des Federelementes 80, mittels dem verhindert wird, dass die Sperrklinke 20 im ausgelegten Zustand P_aus in Richtung der Sperrverzahnung des Parksperrenrades 30 zurückschlägt. 4 zeigt hierfür einen beispielhaften qualitativen Verlauf der Vorspannkraftänderung des Federelementes 80 bei einem Wechsel zwischen den Parksperren-Schaltzuständen P_ein und P_aus. Auf der X-Achse des hier dargestellten Kraft/Weg-Diagramms ist der axiale Weg aufgetragen, den die Führungsstange 40 zwischen diesen beiden Endlagen P_ein und P_aus zurücklegt, wohingegen auf der Y-Achse des Diagramms die Vorspannungskraft V des Federelementes 80 aufgetragen ist. Dabei ist diese Vorspannungskraft V auch ein Äquivalent zu dem auf die Sperrklinke 20 wirkenden Drehmomentes. Die gestrichelter Linie entspricht einem dem Stand der Technik entsprechenden Verlauf, wobei mit V_a diejenige Vorspannungsreduzierung (bzw. Sperrkinken-Drehmomentreduzierung) bezeichnet ist, die durch die räumliche Lageänderung des ersten freien Endes 83 des Federelementes 80 beim Verschwenken der Sperrklinke 20 vom eingelegten Zustand P_ein hin zum ausgelegten Zustand P_aus der Parksperre entsteht. Mit V_min bezeichnet ist die Mindestvorspannkraft, welche das Federelement 80 bereitstellen muß (bzw. das Mindestdrehmoment an der Sperrklinke 20, welches das Federelement 80 bereitstellen muß), um die Sperrklinke 20 im Parksperren-Schaltzustand P_aus in ihrer Lage zu halten.
In durchgezogener Linie mit Punkten als Symbol eingezeichnet ist ein beispielhafter progressiver Vorspannungskraftverlauf V1, der sich bei Verwendung des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels entsprechend der 1A und 1B einstellen bzw. konstruktiv vorgegeben sein kann.
In durchgezogener Linie mit Vierecken als Symbol eingezeichnet ist ein beispielhafter linearer Vorspannungskraftverlauf V2, der sich bei Verwendung des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels entsprechend 2 einstellen bzw. konstruktiv vorgegeben sein kann.
In durchgezogener Linie mit Dreiecken als Symbol eingezeichnet ist ein beispielhafter degressiver Vorspannungskraftverlauf V1, der sich bei Verwendung des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels entsprechend 3 einstellen bzw. konstruktiv vorgegeben sein kann.
Anschaulich ersichtlich ist der in 4 als Straffur eingezeichnete große konstruktive Spielraum für die kräfteseitige Auslegung des zum Halten der Sperrklinke 20 in ihrer Endlage im Parksperren-Schaltzustand P_aus vorgesehenen Federelementes 80, der dem Fachmann durch die Erfindung zur Verfügung gestellt wird. Neben der Möglichkeit, an der Sperrklinke 20 im Parksperren-Schaltzustand P_aus einen gegenüber dem Stand der Technik signifikanten sicherheitserhöhenden Vorspannungsgewinn zu erzielen, besteht auch die Möglichkeit, an der Sperrklinke 20 im Parksperren-Schaltzustand P_ein eine gegenüber dem Stand der Technik signifikante komfortverbessernde Betätigungskraftreduzierung zu erzielen.
Bezugszeichenliste

10: Klinkenbolzen
11: Klinkenbolzen-Längsachse; Sperrklinken-Schwenkachse
20: Sperrklinke
21: Klinkenzahn der Sperrklinke
22: Kontaktfläche der Sperrklinge im ausgelegten Zustand der Parksperre
23: Kontaktfläche der Sperrklinge im eingelegten Zustand der Parksperre
24: Abstützabschnitt der Sperrklinke für das Federelement
30: Parksperrenrad
31: Zahnlücke des Parksperrenrades
40: Führungsstange
41: Befestigung der Führungsstange im Rollenkäfig
42: Einhängeabschnitt der Führungsstange für das Federelement
43: Abstützkontur der Führungsstange; Kontur am Einhängeabschnitt
44: Mittelachse der Führungsstange
45: Winkel
50: Betätigungsvorrichtung
51: Wirkverbindung der Betätigungsvorrichtung
60: Sperrelement
61: erste Rolle des Sperrelementes
62: zweite Rolle des Sperrelementes
63: Rollenkäfig des Sperrelementes
64: Anschlagbolzen des Rollenkäfigs
65: Ausnehmung im Rollenkäfig für die Führungsstange
70: Trägerelement
71: Verschraubung des Trägerelementes
72: Klinkenbolzenaufnahme des Trägerelementes
73: Führungsplatte des Trägerelementes
74: Lagerstelle im Trägerelement für die Führungsstange
75: Anschlag im Trägerelement für den Anschlagbolzen des Rollenkäfigs in Schaltposition P_aus
76: Anschlag im Trägerelement für den Anschlagbolzen des Rollenkäfigs in Schaltposition P_ein
80: Federelement; Schenkelfeder
81: Windung der Schenkelfederfeder
82: erster Schenkel der Schenkelfeder
83: erstes freies Ende des Federelementes; sperrklinkenseitige Abkröpfung der Schenkelfeder
84: zweiter Schenkel der Schenkelfeder
85: zweites freies Ende des Federelementes; verbindungsstangenseitige Abkröpfung der Schenkelfeder
90: Einlegefeder; Druckfeder
P_aus: ausgelegter Zustand der Parksperre
P_ein: eingelegter Zustand der Parksperre
V: Vorspannkraftverlauf; Drehmomentverlauf (St.d.T.)
V_a: Vorspannungsreduzierung; Drehmomentreduzierung (St.d.T.)
V_min: Mindestkraft; Mindestdrehmoment
V1 bis V3: Vorspannkraftverlauf; Drehmomentverlauf (gemäß der Erfindung)
X: X-Achse; Weg
Y: Y-Achse; Vorspannkraft des Federelementes; Drehmoment an der Sperrklinke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018130315 A1 [0003, 0004]
DE 102019101467 A1 [0003, 0004, 0030]

Claims

Parksperre für ein Kraftfahrzeug, umfassend - eine auf einem Klinkenbolzen (10) schwenkbar gelagerte Sperrklinke (20), die in ein auf Räder des Kraftfahrzeugs wirkendes Parksperrenrad (30) ein- oder ausrastet, - ein beim Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschiebbares Sperrelement (60), welches im eingelegten Zustand (P_ein) der Parksperre zwischen der Sperrklinke (20) und einer gehäusefesten Führungsplatte (73) eingeklemmt ist, um ein Herausdrücken der Sperrklinke (20) aus einer Zahnlücke (31) des Parksperrenrades (30) zu verhindern, - eine in axialer Richtung auf das Sperrelement (60) wirkende Betätigungsvorrichtung (50) zum Auslegen der Parksperre, - eine mit dem Sperrelement (60) verbundene oder wirkverbundene Führungsstange (40), die beim Ein- und Auslegen der Parksperre axial verschoben wird, - sowie ein Federelement (80), welches die Sperrklinke (20) in Auslegerichtung der Parksperre vorspannt, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein erstes freies Ende (83) des Federelementes (80) direkt an einen Abstützabschnitt (24) der Sperrklinke (20) abstützt und bei einer Schwenkbewegung der Sperrklinke (20) an diesem Abstützabschnitt (24) stationär anliegt, wohingegen sich ein zweites freies Ende (85) des Federelementes (80) direkt an einer Abstützkontur (43) der Führungsstange (40) abstützt und bei einer Axialbewegung der Führungsstange (40) entlang dieser Abstützkontur (43) gleitet und sich dabei relativ zur Führungsstange (40) translatorisch bewegt, wobei die Geometrie der Abstützkontur (43) derart ausgeführt ist, dass sich die Vorspannkraft des Federelementes (80) beim Auslegen der Parksperre nicht verringert.
Parksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) derart ausgebildet ist, dass die Vorspannkraft des Federelementes (80) beim Auslegen der Parksperre in Abhängigkeit von Abstützkontur-Geometrie und axialem Verfahrweg der Führungsstange (40) progressiv ansteigt.
Parksperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange (40) gesehen eine Krümmung aufweist, die in Richtung der Führungsplatte (73) gesehen konvex ausgebildet ist.
Parksperre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange (40) gesehen als ein Kreisbogensegment ausgebildet ist, dessen Kreismittelpunkt räumlich gesehen auf derjenigen Seite der Führungsstange (40) angeordnet ist, die der Sperrklinke (20) zugewandt ist.
Parksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) derart ausgebildet ist, dass die Vorspannkraft des Federelementes (80) beim Auslegen der Parksperre konstant bleibt.
Parksperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) derart ausgebildet ist, dass die Vorspannkraft des Federelementes (80) beim Auslegen der Parksperre in Abhängigkeit des axialen Verfahrwegs der Führungsstange (40) linear ansteigt.
Parksperre nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange (40) gesehen als eine Gerade ausgebildet ist, welche gegenüber einer Mittelachse (44) der Führungsstange (40) um einen Winkel (45) geneigt ist.
Parksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) derart ausgebildet ist, dass die Vorspannkraft des Federelementes (80) beim Auslegen der Parksperre in Abhängigkeit von Abstützkontur-Geometrie und axialem Verfahrweg der Führungsstange (40) degressiv ansteigt.
Parksperre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange (40) gesehen eine Krümmung aufweist, die in Richtung der Führungsplatte (73) gesehen konkav ausgebildet ist.
Parksperre nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützkontur (43) in Achsrichtung bzw. Längsrichtung der Führungsstange (40) gesehen als ein Kreisbogensegment ausgebildet ist, dessen Kreismittelpunkt räumlich gesehen auf derjenigen Seite der Führungsstange (40) angeordnet ist, die der Sperrklinke (20) abgewandt ist.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (80) als Schenkelfeder ausgebildet, deren Windungen (81) einen Abschnitt des Klinkenbolzens (10) konzentrisch umschließen, wobei sich ein erster Schenkel (82) der Schenkelfeder derart an der Abstützkontur (43) der Verbindungsstange (40) abstützt, dass ein freies Ende (83) dieses ersten Schenkels (83) bei einer Axialbewegung der Verbindungsstange (40) entlang der Abstützkontur (43) gleitet, wohingegen sich ein zweiter Schenkel (84) der Schenkelfeder mit seinem freien Ende (85) an einem Abstützabschnitt (24) der Sperrklinke (20) stationär abstützt.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (50) ihre Betätigungskraft beim Auslegen der Parksperre über die Führungsstange (40) auf das Sperrelement (60) überträgt.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsvorrichtung (50) ihre Betätigungskraft beim Auslegen der Parksperre ohne Verwendung der Führungsstange (40) auf das Sperrelement (60) überträgt.