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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Parksperrenvorrichtung, insbesondere eine Parksperrenvorrichtung eines Automatgetriebes eines Kraftfahrzeuges, mit einem hydraulisch oder pneumatisch ansteuerbaren Aktuator gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der Praxis sind Parksperrenvorrichtungen bzw. Parksperren bekannt, mittels den Kraftfahrzeuge gegen Wegrollen gesichert werden. Solche Parksperren werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen vorgesehen, die automatische oder automatisierte Getriebe aufweisen und jeweils mechanisch auf Abtriebswellen der Getriebe wirken. Des Weiteren werden auch elektromotorisch angetriebene Antriebsachsen von Kraftfahrzeugen Parksperren zugeordnet, die mechanisch auf die beiden abtriebsseitigen Halbwellen solcher Antriebsachsen wirken. Derartige Parksperren umfassen üblicherweise jeweils wenigstens eine auf einem Klinkenbolzen schwenkbar gelagerte Sperrklinke, die in ein mit dem Abtrieb des Getriebes bzw. der Antriebsachse verbundenes Parksperrenrad formschlüssig eingreift und drehfest hält oder aus dem Parksperrenrad ausrastet und freigibt.
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Üblicherweise erfolgt das Einlegen einer Parksperre mechanisch durch die Federkraft einer Einlegefeder. Zum Auslegen der Parksperre ist häufig ein hydraulischer Aktuator vorgesehen, bei dem ein Ende einer Verbindungsstange, das einem Sperrelement abgewandt ist, an einer Wählscheibe angelenkt ist. Die Wählscheibe ist mit einer Kolbenstange eines hydraulisch betätigbaren und in einer Bohrung des Aktuatorgehäuses angeordneten Hydraulikkolben wirkverbunden. Die Parksperre wird von der vorgespannten Einlegefeder eingelegt und in den ausgelegten Zustand überführt, wenn der Hydraulikkolben gegen die Kraft einer Einlegefeder axial verschoben wird.
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Zum hydraulischen Betätigen einer solchen Parksperre wird der durch die Mantelfläche der Gehäusebohrung zusammen mit dem Hydraulikkolben gebildete Druckraum des Aktuators mit Druck beaufschlagt. Der Hydraulikkolben wird dadurch gegen die Federkraft der Einlegefeder axial in seine Kolbenstellung verschoben, die dem ausgelegten Zustand der Parksperre (P_aus) zugeordnet ist. Dabei führt die Druckkraft des Hydraulikkolbens das Sperrelement aus seiner Sperrstellung bzw. aus dem Eingriff mit dem Parksperrenrad.
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Um den Hydraulikkolben des Aktuators zusätzlich im ausgelegten Zustand der Parksperre zu verriegeln, ist zumeist ein Elektromagnet vorgesehen, der im ausgelegten Betriebszustand der Parksperre elektrisch bestromt wird. Dann wird vom Elektromagnet ein auf den Hydraulikkolben wirkender Rastiermechanismus betätigt. Der Rastiermechanismus wird vorgesehen, um bei einem Druckabfall im Druckraum ein unerwünschtes Einlegen der Parksperre zu verhindern. Ein solcher Druckabfall kann beispielsweise bei einer längeren Betriebsunterbrechung eines Fahrzeuges auftreten. Dann kann das Ölvolumen, das zunächst im Druckraum vorhanden ist, während des Stillstandes des Fahrzeuges schwerkraftbedingt und aufgrund vorhandener Leckagen des Öls führenden Bereiches der Parksperre aus dem Druckraum abfließen und der Druckraum leerlaufen.
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Zum Einlegen der Parksperre wird ein Magnetventil wieder abgeschaltet, was ein sogenanntes Entlüften des Druckraums des Aktuators zur Folge hat. Zusätzlich wird die mechanische Verriegelung des Hydraulikkolbens des Aktuators gelöst. Dann wird der Hydraulikkolben von der vorgespannten Einlegefeder in seine Schaltstellung P_ein (Parksperre eingelegt) überführt. Hierbei wird das Sperrelement unter die Sperrklinke verschoben. Das Sperrelement wirkt dann derart auf die Sperrklinke, dass ein Zahn dieser Sperrklinke in eine korrespondierende Zahnlücke einer Sperrverzahnung des Parksperrenrades eingreift. Der bereits zum mechanischen Arretieren des Aktuatorkolbens in der Schaltstellung P_aus vorgesehene Rastmechanismus kann derart modifiziert oder angepasst sein, dass mit ihm der Aktuatorkolben auch in der Schaltstellung P_ein mechanisch arretiert werden kann. In diesem Fall genügt auch ein Elektromagnet, um den Aktuatorkolben wahlweise in der Schaltstellung P_aus oder in der Schaltstellung P_ein zu arretieren. Der Fachmann bezeichnet ein derartiges Parksperren-Betätigungssystem als hydraulisch betätigbaren Parksperren-Aktuator mit bi-stabiler Kolbenarretierung.
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Eine Vorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Getriebes ist beispielsweise aus der
DE 10 2017 218 748 A1 bekannt. Zum Einlegen der Parksperre ist eine Einlegefeder vorgesehen, deren Federkraft in Einlegerichtung der Parksperre auf einen Schalthebel wirkt. Dabei wirkt der Schalthebel über eine Verbindungsstange auf ein Sperrelement der Parksperre und das Sperrelement wirkt auf die Sperrklinke der Parksperre. Zum Auslegen der Parksperre ist ein hydraulisch ansteuerbarer Aktuator vorgesehen, dessen Druckkraft in Auslegerichtung der Parksperre auf den Schalthebel wirkt. Um die Parksperre bei Bedarf manuell auslegen zu können, umfasst die Parksperre zusätzlich eine mit dem Schalthebel in Wirkverbindung bringbare Notentriegelungsvorrichtung.
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Zusätzlich weist der Aktuator der
DE 10 2017 218 748 A1 zwei auf gleicher Längsachse axial in einem Aktuatorgehäuse verschiebbar angeordnete Kolben und eine in dem Aktuatorgehäuse angeordnete elektromagnetisch aktuierbare Rastiervorrichtung auf. Dabei ist der erste Kolben zum Auslegen der Parksperre hydraulisch mit Druck beaufschlagbar und verschiebt bei Druckbeaufschlagung den zweiten Kolben gegen die Federkraft der Einlegefeder in axialer Richtung. Der zweite Kolben ist dabei mechanisch derart mit dem Schalthebel verbunden, dass eine Axialbewegung des zweiten Kolbens ein Verschwenken des Schalthebels bewirkt und aus einem Verschwenken des Schalthebels eine Axialbewegung des zweiten Kolbens resultiert.
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Die Rastiervorrichtung ist von einem Elektromagnet aktuierbar. Dabei rastiert sie den ersten Kolben entweder in einer dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung oder in einer dem ausgelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Kolbenstellung mechanisch, wenn der Elektromagnet unbestromt ist. Zum Lösen der Rastierung in der jeweiligen Kolbenstellung muss der Elektromagnet bestromt werden. Diese konstruktive Ausführung ermöglicht es, dass im Falle einer Betätigung der Notentriegelungsvorrichtung der zweite Kolben von dem Schalthebel axial verschoben werden kann, ohne dass der erste Kolben seine rastierte Kolbenstellung verlässt, die dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordnet ist.
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Gegenüber der zuvor beschriebenen Betätigungsart invertiert arbeitende Betätigungssysteme, bei denen die Parksperre hydraulisch eingelegt und mechanisch durch Federkraft ausgelegt wird, sind ebenfalls bekannt.
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Üblicherweise erfolgt die Druckmittelzuführung zum Druckraum eines Parksperren-Aktuators und auch die Entlüftung dieses Druckraums über ein Steuerventil oder mehrere hydraulisch zusammenwirkende Steuerventile eines elektrohydraulischen Steuergerätes eines Getriebes oder einer eingangs erwähnten elektromotorisch angetriebenen Antriebsachse. Mit Hydraulikfluid versorgt wird ein solches elektrohydraulisches Steuergerät von einer Ölpumpe. Die Ölpumpe kann von einem Motor, der zum Antrieb des Getriebes vorgesehen ist, oder von einer elektrischen Maschine, die zum Antrieb der Antriebsachse vorgesehen ist, oder auch von einem separaten Elektromotor angetrieben werden.
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Problematisch ist jedoch, wenn der zweite Kolben von der Feder ungebremst aus seiner zweiten Kolbenstellung in seine erste Kolbenstellung überführt wird und dann mit großem Impuls, der unter anderem in Abhängigkeit der Federrate der Feder steht, auf den ersten Kolben auftrifft und von diesem abgebremst wird. Dabei kann eine Lebensdauer der Parksperrenvorrichtung negativ beeinflusst werden.
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Ein ungebremstes federseitiges Verschieben des zweiten Kolbens aus seiner zweiten Kolbenstellung in Richtung seiner ersten Kolbenstellung kann beispielsweise nach einer Notbetätigung der Parksperre durch die Notentriegelungsvorrichtung auftreten. Während einer solchen Notbetätigung wird der zweite Kolben gegen die Federkraft der Feder, die am zweiten Kolben in Richtung des ersten Kolbens angreift, aus seiner ersten Kolbenstellung vom ersten Kolben weggeführt, um die Parksperre je nach Ausführung der Parksperrenvorrichtung ein- oder auszulegen. Der erste Kolben wird dabei von der Rastiereinrichtung in seiner ersten Kolbenstellung gehalten.
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Wird die Notentriegelungsvorrichtung deaktiviert, wird der zweite Kolben von der angreifenden Feder spontan in Richtung des ersten Kolbens verschoben und trifft dann ungebremst auf den ersten Kolben auf.
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Ein hoher Impuls wird auch dann in den ersten Kolben eingeleitet, wenn der erste Kolben in seiner zweiten Kolbenstellung von der Rastiereinrichtung freigegeben wird und gleichzeitig der Druckraum im Wesentlichen entlüftet ist. Dies ist der Fall, da die Feder dann beide Kolben gemeinsam in Richtung ihrer ersten Kolbenstellungen axial verschiebt, ohne dass an den Kolben eine wesentliche Kraft anliegt, die der Federkraft der Feder entgegengerichtet an den Kolben angreift. Ist der Druckraum hingegen mit Druckmittel befüllt, wird das Druckmittel bei einer Verstellung der Kolben in Richtung der ersten Kolbenstellungen aus dem Druckraum ausgeschoben, wodurch die Rückstellung der Kolben gedämpft wird.
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Eine dauerhafte Befüllung des Druckraumes mit Druckmittel ist jedoch nur mit hohem konstruktiven Aufwand gewährleistbar, der Herstellkosten erhöht. Um ohne aufwändige Dichtmaßnahmen dauerhaft eine Befüllung des Druckraums mit Druckmittel gewährleisten zu können, könnte der Druckraum mit einem Druckmittelreservoir verbunden werden und unterhalb eines Befüllniveaus des Druckmittelreservoirs anordnet werden, wenn der Druckraum hydraulisch mit Druck beaufschlagt wird. Eine solche Anordnung der Parksperre ist jedoch aufgrund begrenzt zur Verfügung stehender Bauräume in einem Fahrzeug nicht immer möglich.
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Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine konstruktiv einfache und kostengünstige Parksperrenvorrichtung bereitzustellen, die durch eine hohe Lebensdauer gekennzeichnet ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Parksperrenvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die Erfindung geht aus von einer Parksperrenvorrichtung, insbesondere einer Parksperrenvorrichtung eines Automatgetriebes eines Fahrzeuges, mit einem hydraulisch oder pneumatisch ansteuerbaren Aktuator. Der Aktuator umfasst zwei auf gleicher Längsachse in einem Gehäuse des Aktuators axial verschiebbar angeordnete Kolben. Der erste Kolben ist zum Betätigen der Parksperre mit Druckmittel beaufschlagbar. Bei Druckbeaufschlagung des ersten Kolbens verstellt dieser den zweiten Kolben gegen die Federkraft einer Feder axial aus einer ersten Kolbenstellung, in welcher die Parksperre eine erste Schaltstellung einnimmt, in eine zweite Kolbenstellung, in welcher die Parksperre eine zweite Schaltstellung einnimmt. Der erste Kolben wird dabei ebenfalls aus einer ersten Kolbenstellung in eine zweite Kolbenstellung überführt. Die beiden Kolben liegen zumindest während der Verschiebung des zweiten Kolbens durch den ersten Kolben im Bereich von einander zugewandten axialen Stirnflächen aneinander an. Der erste Kolben ist mittels einer Arretiereinrichtung zumindest in der ersten Kolbenstellung mechanisch fixierbar.
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Definiert die erste Schaltstellung der Parksperre den ausgelegten Zustand der Parksperre, so definiert die zweite Schaltstellung der Parksperre den eingelegten Zustand der Parksperre. Definiert die erste Schaltstellung der Parksperre hingegen den eingelegten Zustand der Parksperre, so definiert die zweite Schaltstellung der Parksperre den ausgelegten Zustand der Parksperre.
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Ein axialer Abstand zwischen den Stirnseiten der Kolben, wenn beide Kolben in den ersten Kolbenstellungen vorliegen, ist kleiner ist als ein axialer Abstand zwischen den Stirnseiten der Kolben, wenn der erste Kolben in der ersten Kolbenstellung und der zweite Kolben in der zweiten Kolbenstellung angeordnet ist. Zusätzlich ist der zweite Kolben mit einem Sperrelement verbunden oder wirkverbunden.
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Zudem ist eine Notentriegelungseinrichtung vorgesehen, mittels der der zweite Kolben gegen die Federkraft der Feder axial gegenüber dem ersten Kolben aus der ersten Kolbenstellung in die zweite Kolbenstellung verstellbar ist.
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Die Parksperrenvorrichtung kann über die Notentriegelungseinrichtung beispielsweise manuell betätigbar ausgeführt sein, ohne dass der erste Kolben des Aktuators beim manuellen Betätigen der Parksperre seine mechanisch fixierte Kolbenstellung verlässt.
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Erfindungsgemäß ist eine Anschlageinrichtung vorgesehen, die den zweiten Kolben gegen die Federkraft der Feder in seiner ersten Kolbenstellung hält.
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Damit wird gewährleistet, dass der zweite Kolben beispielsweise nach einer manuellen Betätigung über die Notbetätigungseinrichtung von der Feder in seine erste Kolbenstellung überführt wird und von der Anschlageinrichtung abgebremst sowie in der ersten Kolbenstellung gehalten wird. Dadurch wird auf einfache Art und Weise verhindert, dass der zweite Kolben mit seiner Stirnfläche auf die Stirnfläche des ersten Kolbens auftrifft und einen unerwünscht hohen Impuls in den ersten Kolben einleitet, der die Funktion der Parksperrenvorrichtung und damit auch die Lebensdauer der Parksperrenvorrichtung beeinträchtigt.
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Eine derartige Notbetätigungseinrichtung ist üblicherweise als eine Notentriegelungseinrichtung ausgebildet, um im Falle eines Defektes in der Aktuatoransteuerung das Kraftfahrzeug, das mittels der Parksperrenvorrichtung zuvor festgesetzt worden ist, notfalls wieder bewegen zu können. Im Falle einer solchen Notentriegelungseinrichtung befindet sich die Parksperre in ihrer ersten Schaltstellung im ausgelegten Zustand, in ihrer zweiten Schaltstellung hingegen im eingelegten Zustand.
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Alternativ kann die Notbetätigungseinrichtung als eine Notverriegelungseinrichtung ausgebildet sein, um im Falle eines Defektes in der Aktuatoransteuerung das Kraftfahrzeug mittels der Parksperrenvorrichtung notfalls festsetzen zu können. Im Falle einer solchen Notverriegelungseinrichtung befindet sich die Parksperre in ihrer ersten Schaltstellung im eingelegten Zustand, in ihrer zweiten Schaltstellung hingegen im ausgelegten Zustand.
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Die Anschlageinrichtung ist konstruktiv einfach umsetzbar, da je nach Ausführung der Anschlageinrichtung jeweils nur Toleranzketten mit einer geringen Anzahl an Einzeltoleranzen zu berücksichtigen sind. Dies vereinfacht einen Fertigungsprozess wesentlich, womit die erfindungsgemäße Parksperrenvorrichtung auch kostengünstig herstellbar ist.
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Der zweite Kolben kann eine Kolbenstange aufweisen und ein Absatz der Anschlageinrichtung kann fest mit der Kolbenstange verbunden sein. Der Absatz kann dann in der ersten Kolbenposition des zweiten Kolbens an einer gehäuseseitigen Anschlagfläche der Anschlageinrichtung anliegen und den zweiten Kolben auf konstruktiv einfache Art und Weise gegen die Federkraft der Feder in der ersten Kolbenstellung des zweiten Kolbens an der Anschlagfläche abstützen.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung umfasst die Wirkverbindung zwischen dem zweiten Kolben und dem Sperrelement der Parksperre einen Schalthebel. Der Schalthebel steht mit dem zweiten Kolben und dem Sperrelement in Wirkverbindung und wird während einer axialen Verstellung des zweiten Kolbens vom zweiten Kolben verschwenkt, wodurch das Sperrelement in gewünschtem Umfang bestätigt wird.
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Der Schalthebel liegt bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung, die bauraumgünstig ist und mit geringem Aufwand in bestehende Parksperrensysteme integierbar ist, in der ersten Kolbenstellung des zweiten Kolbens an einer gehäusefesten Anschlagfläche der Anschlageinrichtung an und hält den zweiten Kolben gegen die Federkraft der Feder in seiner ersten Kolbenstellung.
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Die Notbetätigungseinrichtung kann einen vorzugsweise manuell betätigbaren Stellhebel aufweisen, mittels dem der Schalthebel auf konstruktiv einfache Art und Weise gegen die Federkraft der Feder, die am zweiten Kolben angreift, aus einer ersten Schwenkposition, die der ersten Kolbenposition des zweiten Kolbens zugeordnet ist, in eine zweite Schwenkposition überführt werden kann. Die zweite Schwenkposition des Schalthebels ist der zweiten Kolbenposition des zweiten Kolbens zugeordnet. Der Stellhebel kann in der ersten Schwenkposition an einer gehäuseseitigen Anschlagfläche der Anschlageinrichtung anliegen und den zweiten Kolben über den Schalthebel gegen die Federkraft der Feder in der ersten Kolbenstellung halten.
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Eine solche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung benötigt im Vergleich zu bekannten Parksperren wenig zusätzlichen Bauraum und ist mit geringem konstruktiven Aufwand in bestehende Parksperrensysteme integierbar.
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Die gehäuseseitige Anschlagfläche der Anschlageinrichtung kann mit geringem Aufwand im Bereich des Gehäuses des Aktuators vorgesehen sein.
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So besteht beispielsweise bei einer Ausführung des Gehäuses des Aktuators aus Kunststoff die Möglichkeit, die Anschlagfläche durch Anspritzen eines zusätzlichen Bereiches am Gehäuse des Aktuators herzustellen. Dabei kann der zusätzliche Bereich des Gehäuses durch einen so genannten eingespritzten Metalleinleger belastungsgerecht gestaltet werden.
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Des Weiteren kann die Anschlagfläche der Anschlageinrichtung jeweils auch im Bereich metallisch ausgeführter Gehäuse bekannter Parksperrensysteme mittels eines geeigneten Gussverfahrens mit geringem Aufwand vorgesehen werden.
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Ein axiales Ende des ersten Kolbens, das dem zweiten Kolben abgewandt ist, ist bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung in der ersten Kolbenstellung des ersten Kolbens in axialer Richtung vom Gehäuse des Aktuators beabstandet. Dadurch ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass kein unerwünscht großer Impuls vom zweiten Kolben über den ersten Kolben in das Gehäuse des Aktuators eingeleitet wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung ist zwischen den Kolben eine Endlagendämpfungseinheit vorgesehen. Mittels der Endlagendämpfungseinheit ist eine Stellgeschwindigkeit des zweiten Kolbens vor Erreichen der ersten Kolbenstellung des zweiten Kolbens reduzierbar und damit eine Belastung des Aktuators begrenzbar.
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In konstruktiv einfacher Weise kann die Endlagendämpfungseinheit ein Fluid zur Dämpfung der Verstellbewegung des zweiten Kolbens in Richtung der Anschlageinrichtung und auch des ersten Kolbens nutzen. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der zweite Kolben während seiner axialen Bewegung in Richtung seiner ersten Kolbenstellung ein Fluid aus einem Speicherraum ausschiebt und dadurch seine Stellgeschwindigkeit abgebremst wird. Alternativ hierzu oder auch in Kombination dazu kann durch die Stellbewegung des zweiten Kolbens in Richtung seiner ersten Kolbenstellung auch ein Fluid aus einem Fluidreservoir vorzugsweise über eine Blende angesaugt werden, wobei durch das Ansaugen des Fluides ein Unterdruck entsteht, der die Stellbewegung des zweiten Kolbens in Richtung der ersten Kolbenstellung des zweiten Kolbens dämpft bzw. der Federkraft der Feder entgegenwirkt.
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Die Arretiereinrichtung kann bei einer bauraumgünstigen Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung einen Elektromagnet und von dessen Ankerstange betätigbare Rastierelemente umfassen.
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Wenn der mit Druckmittel beaufschlagbare erste Kolben mittels der Arretiereinrichtung mechanisch fixiert ist, kann es vorgesehen sein, dass sich die Rastierelemente direkt an einer Abstützfläche des ersten Kolbens axial gegen die Federkraft der Feder abstützen.
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Des Weiteren kann es auch vorgesehen sein, dass sich die Rastierelemente an einer Abstützfläche einer Hülse abstützen, die ihrerseits axial verschieblich an dem ersten Kolben gelagert ist und sich dann, wenn der erste Kolben mittels der Arretiereinrichtung mechanisch fixiert ist, an einer Anlageschulter des ersten Kolbens axial gegen die Federkraft der Feder abstützt.
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Vorzugsweise setzt die Arretiereinrichtung den mit Druck beaufschlagbaren ersten Kolben des Aktuators in der jeweils vorliegenden Kolbenstellung dann mechanisch fest, wenn der Elektromagnet der Arretiereinrichtung elektrisch nicht bestromt ist. In diesem Fall muss der Elektromagnet zum Lösen der Kolbenfixierung in der jeweiligen Kolbenstellung elektrisch bestromt werden, sodass der erste Kolben des Aktuators nur dann seine Kolbenstellung ändern kann, wenn der Elektromagnet elektrisch bestromt ist.
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Hierzu alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Arretiereinrichtung den ersten Kolben des Aktuators in der jeweils vorliegenden Kolbenstellung dann mechanisch festsetzt, wenn der Elektromagnet der Arretiereinrichung elektrisch bestromt ist. Der Elektromagnet muss zum Lösen der Kolbenfixierung in der jeweiligen Kolbenstellung elektrisch abgeschaltet werden, sodass der erste Kolben des Aktuators nur dann seine Kolbenstellung ändern kann, wenn der Elektromagnet elektrisch nicht bestromt ist.
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Vorzugsweise wirkt die Arretiereinrichtung beim Arretieren bzw. beim axialen Fixieren des ersten Kolbens des Aktuators direkt bzw. unmittelbar auf diesen ersten Kolben. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Arretiereinrichtung beim Arretieren des ersten Kolbens des Aktuators indirekt bzw. mittelbar auf diesen ersten Kolben wirkt, beispielsweise über eine mit diesem ersten Kolben verbundene Kolbenstange.
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Wie bereits angedeutet, eignet sich der Aktuator als Betätigungselement für Parksperrenvorrichtungen unterschiedlichster - an sich beliebiger - Bauart. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Druckkraft des Aktuators in Auslegerichtung der Parksperre wirkt, wohingegen die Federkraft der Feder in Einlegerichtung der Parksperre wirkt. Alternativ hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Druckkraft des Aktuators in Einlegerichtung der Parksperrenvorrichtung wirkt, wohingegen die Federkraft der Feder in Auslegerichtung der Parksperrenvorrichtung wirkt.
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Auch ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung nicht beschränkt auf einen speziellen Anwendungsfall. So kann die erfindungsgemäße Parksperrenvorrichtung beispielsweise sowohl einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs als auch einer elektromotorisch angetriebenen Antriebsache eines Kraftfahrzeugs zugeordnet werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Darin zeigen:
- 1 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung einer Parksperrenvorrichtung mit einem Aktuator in ausgelegtem Betriebszustand;
- 2 die Parksperrenvorrichtung gemäß 1 in eingelegtem Betriebszustand in einer 1 entsprechenden Darstellung;
- 3 eine schematisierte Teillängsschnittansicht einer Weiterbildung der Parksperrenvorrichtung gemäß 1 mit einer Endlagendämpfungseinheit;
- 4a eine vergrößerte Ansicht eines in 3 näher gekennzeichneten Bereiches IV der Parksperrenvorrichtung gemäß 3, der die Endlagendämpfungseinheit umfasst, wobei die Endlagendämpfungseinheit in einem nicht aktiven Betriebszustand dargestellt ist;
- 4b eine 4a entsprechende Darstellung des Bereiches IV und die Endlagendämpfungseinheit in aktivem Betriebszustand, in dem sie eine Stellbewegung eines zweiten Kolbens des Aktuators in Richtung eines ersten Kolbens des Aktuators verzögert;
- 5 eine dreidimensionale Teilunteransicht eines Getriebes und eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Parksperrenvorrichtung; und
- 6 eine Längsschnittansicht des Aktuators der Parksperrenvorrichtung gemäß 5.
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1 und 2 zeigen jeweils eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung einer Parksperrenvorrichtung 100 mit einem hydraulisch betätigbaren Aktuator 10 zum Betätigen der Parksperrenvorrichtung 100. Dabei ist die Parksperrenvorrichtung 100 in 1 in ausgelegtem Betriebszustand bzw. in der Schaltstellung „Parksperre ausgelegt“ dargestellt, die durch das Bezugszeichen P_aus gekennzeichnet ist. Im Unterschied dazu zeigt 2 die Parksperrenvorrichtung 100 in 1 in eingelegtem Betriebszustand bzw. in der Schaltstellung „Parksperre eingelegt“ dargestellt, die durch das Bezugszeichen P_ein gekennzeichnet ist.
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Die Parksperrenvorrichtung 100 umfasst eine auf einem Klinkenbolzen 3 schwenkbar gelagerte Sperrklinke 2. Ein Klinkenzahn 2a der Sperrklinke 2 rastet je nach Schaltstellung der Parksperrenvorrichtung 100 in eine Zahnlücke 1a einer Sperrverzahnung eines Parksperrenrades 1 ein oder aus dieser aus. Das Parksperrenrad 1 ist mit einer hier nicht näher dargestellten Getriebewelle eines Kraftfahrzeug-Getriebes drehfest verbunden. Zusätzlich umfasst die Parksperrenvorrichtung 100 ein Sperrelement 6, das auf einer Verbindungsstange 5 angeordnet ist. Die Verbindungsstange 5 ist mit einem Schalthebel 4 verbunden. Das Sperrelement 6 ist über ein Federelement 7 angefedert und ist im gesperrten Zustand, also im eingelegten Schaltzustand der Parksperrenvorrichtung 100, zwischen der Sperrklinke 2 und einer getriebegehäusefesten Führungsplatte 8 eingeklemmt. Damit wird ein Herausdrücken des Klinkenzahns 2a aus der entsprechenden Zahnlücke 1a des Parksperrenrades 1 verhindert. Das Sperrelement 6 ist hierbei beispielhaft als Sperrkegel ausgebildet.
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Der Schalthebel 4 ist auch auf dem Klinkenbolzen 3 verdrehbar gelagert, sodass die Klinkenbolzen-Längsachse 3a, die Sperrklinken-Schwenkachse und die Schalthebel-Drehachse identisch sind. Das dem Sperrelement 6 abgewandte Ende der Verbindungsstange 5 ist gelenkig mit dem Schalthebel 4 verbunden. Um die Parksperrenvorrichtung 100 ein- und auslegen zu können, weist der Schalthebel 4 einen Mitnehmer 4a auf, der mit dem hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Aktuator 10 verbunden ist. Mittels des Aktuators 10 ist die Schaltstellung der Parksperrenvorrichtung 100 vorgebbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Parksperrenvorrichtung 100 mittels einer Druckkraft des Aktuators 10 ausgelegt und mittels einer Federkraft einer Feder 9 eingelegt. Daher kann die Feder 9 hier auch als „Einlegefeder“ bezeichnet werden. Beim Auslegen der Parksperrenvorrichtung 100 arbeitet die Druckkraft des Aktuators 10 hier also gegen die Federkraft der Feder 9.
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Der Aktuator 10 weist zwei separate, auf gleicher Längsachse 13 in einem Gehäuse 16 des Aktuators 10 axial verschiebbar angeordnete Kolben 11 und 12 auf, von denen nur der erste Kolben 11 zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung 100 hydraulisch mit Druck beaufschlagbar ist. Bei Druckbeaufschlagung verschiebt der erste Kolben 11 den zweiten Kolben 12 in axialer Richtung gegen die Federkraft der Feder 9. Das Gehäuse 16 des Aktuators 10 weist vorliegend zwei Gehäuseteile 161 und 162 auf, die fest miteinander verbunden sind. Damit ist die Parksperrenvorrichtung 100 mit geringem Aufwand montierbar.
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Die Feder 9 ist als eine Druckfeder ausgeführt, die axial zwischen dem zweiten Kolben 12 und dem ersten Gehäuseteil 161 des Aktuator-Gehäuses 16 eingespannt ist und dabei eine Kolbenstange 12a des zweiten Kolbens 12 konzentrisch umschließt. Die Kolbenstange 12a des zweiten Kolbens 12 ist im Bereich einer Bohrung 161 a des ersten Gehäuseteils 161 längsverschieblich geführt und ist teilweise auch außerhalb des Gehäuses 16 angeordnet. Der zweite Kolben 12 ist über einen Stift 12c mechanisch mit dem Schalthebel 4 verbunden. Der Stift 12c ist außerhalb des ersten Gehäuseteils 161 in die Kolbenstange 12a eingesetzt und greift in den Mitnehmer 4a des Schalthebels 4 ein. Damit bewirkt eine Axialbewegung des zweiten Kolbens 12 eine Verdrehung des Schalthebels 4 um die Schalthebel-Drehachse 3a. Umgekehrt bewirkt eine Verdrehung des Schalthebels 4 um seine Drehachse 3a eine Axialbewegung des zweiten Kolbens 12.
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Zusätzlich weist der Aktuator 10 für seinen ersten Kolben 11 eine so genannte bistabile Arretiereinrichtung 14 auf, die beispielhaft innerhalb des ersten Gehäuseteils 161 des Aktuator-Gehäuses 16 - hierbei beispielhaft zentrisch innerhalb des ersten Kolbens 11 - angeordnet ist. Die Arretiereinrichtung 14 ist von einem Elektromagnet 14a, der im zweiten Gehäuseteil 162 des Aktuator-Gehäuses 16 angeordnet ist, elektromagnetisch aktuierbar. Dabei fixiert die Arretiereinrichtung 14 den ersten Kolben 11 mechanisch in axialer Richtung entweder in einer ersten Kolbenstellung, die dem eingelegten Zustand P_ein der Parksperrenvorrichtung 100 zugeordnet ist, oder in einer zweiten Kolbenstellung, die dem ausgelegten Zustand P_aus der Parksperrenvorrichtung 100 zugeordnet ist, wenn der Elektromagnet 14a nicht bestromt ist. Um den ersten Kolben 11 jeweils axial verstellen zu können, muss der Elektromagnet 14a daher bestromt werden, um die Sperrwirkung der Arretiereinrichtung 14 aufzuheben.
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Eine Ankerstange 14b des Elektromagnets 14a wirkt auf hier beispielhaft als Kugeln ausgebildete Rastierelemente 14c. Im arretierten Zustand des ersten Kolbens 11 stützen sich diese Rastierelemente 14c in der in 1 und 2 dargestellten Art und Weise axial und radial an einer Abstützfläche 11c des ersten Kolbens 11 ab.
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Das Aktuator-Konzept mit den beiden Kolben 11, 12 ermöglicht trotz Vorhandensein einer bi-stabilen Verrastung des mit Druck beaufschlagbaren ersten Kolbens 11 des Aktuators 10 eine manuell bedienbare Notentriegelungseinrichtung 19. Mittels der Notentriegelungseinrichtung 19 ist die Parksperrenvorrichtung 100 bei Ausfall der hydraulischen und/oder elektrischen Ansteuerung des Aktuators 10 mechanisch aus der Schaltstellung P_ein in die Schaltstellung P_aus überführbar ist. Hierzu ist die Notentriegelungseinrichtung 19 mechanisch mit dem Schalthebel 4 in Wirkverbindung bringbar. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Parksperrenvorrichtung 100 umfasst die Notentriegelungseinrichtung 19 einen außen am Getriebegehäuse des Automatgetriebes angeordneten Außenhebel 19a und einen im Innenraum des Getriebegehäuses angeordneten Innenhebel 19b, der über einen das Getriebegehäuse durchdringenden Bolzen 19d verdrehfest mit diesem Außenhebel 19a verbunden ist. Der Innenhebel 19b weist einen Schenkel 19c auf, der im Falle einer Betätigung der Notentriegelungseinrichtung 19 mechanisch direkt auf einen Schenkel 4b des Schalthebels 4 wirkt, wodurch sich der Schalthebel 4 um seine Drehachse 3a in die zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung 100 vorgesehene Drehrichtung verdreht. Im Falle einer Betätigung der Notentriegelungseinrichtung 19 wird der zweite Kolben 12 des Aktuators 10 von dem Schalthebel 4 axial verschoben, ohne dass der erste Kolben 11 des Aktuators 10 dabei seine dem eingelegten Zustand P_ein der Parksperrenvorrichtung 100 entsprechende Kolbenstellung verlässt.
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Um die Parksperrenvorrichtung 100 im Normalbetrieb bei gesicherter Versorgung des Aktuators 10 hydraulisch auslegen zu können, weist der Aktuator 10 einen Druckraum 16a auf, der über einen nicht näher dargestellten Druckanschluss mit Druckmittel bzw. Hydraulikfluid beaufschlagbar ist. In der Schaltstellung P_ein der Parksperrenvorrichtung 100 ist dieser Druckraum 16a entlüftet und die beiden Kolben 11 und 12 des Aktuators 10 befinden sich in ihren ersten Endlagen bzw. ersten axialen Kolbenstellungen, in den die Kolben 11 und 12 in Richtung des Elektromagnets 14a verstellt sind. Der erste Kolben 11 ist von der Arretiereinrichtung 14 mechanisch gegen eine Axialbewegung fixiert - also arretiert - und der Elektromagnet 14a ist stromlos geschaltet.
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Um die Parksperrenvorrichtung 100 ausgehend von der Schaltstellung P_ein auslegen zu können, ist zunächst der Elektromagnet 14a zu bestromen. Durch die Bestromung des Elektromagnets 14a wird die Sperrwirkung der Arretiereinrichtung 14 deaktiviert. Etwa zeitgleich wird der zuvor drucklose Druckraum 16a des Aktuators 10 mit Druckmittel befüllt. Dies hat zur der Folge, dass der erste Kolben 11 durch die Druckkraft, die dann am ersten Kolben 11 anliegt, in Richtung des zweiten Kolbens 12 axial verschoben wird. Der erste Kolben 11 verschiebt den zweiten Kolben 12 gegen die Federkraft der Feder 9 ebenfalls in axialer Richtung aus seiner ersten Kolbenstellung heraus, sobald der erste Kolben 11 mit einer Stirnfläche 11a an einer Stirnfläche 12b des zweiten Kolbens 12 anliegt. Die Kolben 11 und 12 werden solange verschoben, bis diese ihre vordefinierten zweiten Endlagen bzw. zweiten axialen Kolbenstellungen erreichen.
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Die Axialbewegung des zweiten Kolbens 12 wird über den Schalthebel 4 in eine Drehbewegung des Schalthebels 4 um die Drehachse 3a umgesetzt, die ein Auslegen der Parksperrenvorrichtung 100 bewirkt. Die Drehbewegung des Schalthebels 4 wird über die Verbindungsstange 5 auf das Sperrelement 6 übertragen, wodurch das Sperrelement 6 mechanisch aus seiner Sperrstellung gezogen wird. Dies führt dazu, dass die Sperrklinke 2 verschwenkt und dabei der Klinkenzahn 2a aus dem Eingriff mit der Zahnlücke 1a der Sperrverzahnung des Parksperrenrades 1 geführt wird. Die Parksperrenvorrichtung 100 befindet sich nun im Schaltzustand P_aus.
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Im ausgelegten Betriebszustand P_aus der Parksperrenvorrichtung 100 wird der Elektromagnet 14a stromlos geschaltet. Dadurch wird die Arretiereinrichtung 14 aktiviert und der erste Kolben 11 in seiner zweiten Kolbenstellung mechanisch arretiert. Diese mechanische Arretierung des ersten Kolbens 11 sichert die Parksperrenvorrichtung 100 gegen ein ungewolltes Einlegen der Parksperrenvorrichtung 100 ab. So wird beispielsweise bei einem situativ nicht ausreichenden Druckniveau im Druckraum 16a oder bei einem Defekt in der Druckzuführung zum Druckraum 16a des Aktuators 10 ein unerwünschtes Einlegen der Parksperrenvorrichtung 100 verhindert.
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Soll nun ausgehend vom Schaltzustand P_aus der Parksperrenvorrichtung 100, in dem die Parksperrenvorrichtung 100 ausgelegt ist, die Parksperrenvorrichtung 100 im Normalbetrieb bei gesicherter Versorgung des Aktuators 10 eingelegt werden, ist der Druckraum 16a des Aktuators 10 zu entlüften. Zusätzlich ist die Sperrwirkung der Arretiereinrichtung 14 durch elektrisches Bestromen des Elektromagnets 14a aufzuheben, damit die Arretiereinrichtung 14 den ersten Kolben 11 freigibt.
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Wenn Druckmittel aus dem Druckraum 16a ausgeschoben und der Druckraum 16a entlüftet werden kann und der Elektromagnet 14a bestromt wird, können der erste Kolben 11 und der zweite Kolben 12 von der Feder 9 axial in Richtung des Elektromagnets 14a bewegt werden. Dann werden die Kolben 11 und 12 in ihre ersten Kolbenstellungen überführt und der Schalthebel 4 wird um die Drehachse 3a in die zum Einlegen der Parksperre vorgesehene Drehrichtung verdreht. Diese Drehbewegung des Schalthebels 4 wird über die Verbindungsstange 5 auf das Sperrelement 6 und von dem Sperrelement 6 auf die Sperrklinke 2 übertragen.
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Wenn der Klinkenzahn 2a auf eine Zahnlücke 1a der Sperrverzahnung des Parksperrenrades 1 trifft und nicht durch eine zu große Drehzahl des Parksperrenrades 1 vom Außendurchmesser der Sperrverzahnung wieder abgewiesen wird, greift der Klinkenzahn 2a in die Sperrverzahnung im Bereich einer der Zahnlücken 1a formschlüssig ein und setzt dabei das Parksperrenrad 1 fest. Die Parksperrenvorrichtung 100 befindet sich nun im Schaltzustand P_ein. Im eingelegten Betriebszustand P_ein der Parksperrenvorrichtung 100 wird der Elektromagnet 14a wieder stromlos geschaltet, sodass die Arretiereinrichtung 14 den ersten Kolben 11 in seiner dem Elektromagnet 14a zugewandten Endlage bzw. in seiner ersten Kolbenstellung mechanisch arretiert.
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Ein Ausfall der Ansteuerung des Aktuators 10 im ausgelegten Zustand P_aus der Parksperrenvorrichtung 100 stellt kein Problem dar, da die Parksperre ihre Schaltstellung infolge der noch immer gegebenen mechanischen Arretierung des ersten Kolbens 11 selbsttätig nicht verändern kann.
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Fällt die Ansteuerung des Aktuators 10 im eingelegten Zustand P_ein der Parksperrenvorrichtung 100 aus und ist die Arretiereinrichtung 14 nach wie vor aktiviert, ist die Parksperrenvorrichtung 100 nicht mehr in gewohntem Umfang auslegbar. Für solche Funktionsausfälle ist die Notentriegelungseinrichtung 19 vorgesehen, mittels der die Parksperrenvorrichtung 100 auch ohne die vorbeschriebene Betätigung des Aktuators 10 manuell ausgelegt werden kann.
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Eine manuelle Betätigung der Notentriegelungseinrichtung 19 initiiert ein Verschwenken der verdrehfest miteinander verbundenen Hebel 19a und 19b der Notentriegelungseinrichtung 19. Bei diesem Verschwenken drückt der Schenkel 19c des Innenhebels 19a auf den Schenkel 4b des Schalthebels. Dies bewirkt eine Verdrehung des Schalthebels 4 um die Drehachse 3a in der zum Auslegen der Parksperrenvorrichtung 100 vorgesehenen Drehrichtung. Dadurch wird das Sperrelement 6 wie im Normalbetrieb der Parksperrenvorrichtung 100 über die Verbindungsstange 5 aus seiner Sperrstellung gezogen und die Parksperrenvorrichtung 100 ausgelegt.
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Da der Schalthebel 4 auch mechanisch mit der Kolbenstange 12a verbunden ist, bewirkt das Betätigen der Notentriegelungseinrichtung 19 auch ein axiales Verschieben des zweiten Kolbens 12 bis in seine zweite Kolbenstellung. Der nach wie vor durch die aktivierte Arretiereinrichtung 14 in axialer Richtung arretierte erste Kolben 11 des Aktuators 10 verbleibt in seiner ersten Kolbenstellung. Die Parksperrenvorrichtung 100 befindet sich nun im sogenannten notentriegelten Betriebszustand.
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Wird die Betätigung der Notentriegelungseinrichtung 19 im notentriegelten Betriebszustand der Parksperrenvorrichtung 100 beendet, schwenken die beiden drehfest miteinander verbundenen Hebel 19a und 19b der Notentriegelungseinrichtung 19 infolge der Rückstellkraft einer hier beispielhaft vorgesehenen Schenkelfeder 19e zurück in ihre Ausgangslage. Dies führt dazu, dass der zweite Kolben 12 von der Feder 9 in Richtung seiner ersten Kolbenstellung verschoben wird und das Einlegen der Parksperrenvorrichtung 100 initiiert wird.
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Ein „reguläres“ Verschwenken des Schalthebels 4 im Normalbetrieb - also mit voll funktionsfähigem Aktuator 10 - hat keinerlei mechanische Wirkung auf den Innenhebel 19b und den Außenhebel 19a der Notentriegelungseinrichtung 19.
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Unter Berücksichtigung der vorstehend näher beschriebenen Funktionsweise der Parksperrenvorrichtung 100 besteht sowohl im sogenannten Normalbetrieb, während dem der Aktuator 10 sowohl hydraulisch als auch elektrisch mit vollen Funktionsumfang betätigbar ist, als auch beim Verlassen des notentriegelten Betriebszustandes der Parksperrenvorrichtung 100, in dem die Parksperrenvorrichtung 100 über die Notentriegelungseinrichtung 19 gegen die Federkraft der Feder 9 manuell ausgelegt ist, die Möglichkeit, dass der zweite Kolben 12 von der Feder 9 im Wesentlichen ungebremst aus seiner zweiten Kolbenstellung in seine erste Kolbenstellung überführt wird.
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Im Normalbetrieb der Parksperrenvorrichtung 100 ist dies der Fall, wenn der Druckraum 16a nicht ausreichend mit Druckmittel befüllt ist und die Sperrwirkung der Arretiereinrichtung 14 im ausgelegten Betriebszustand der Parksperrenvorrichtung 100 durch Bestromen des Elektromagnets 14a deaktiviert wird. Dann überführt die Feder 9 die beiden Kolben 11 und 12 gemeinsam aus den zweiten Kolbenstellungen ungebremst in Richtung der ersten Kolbenstellungen.
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Wird die Betätigung der Notentriegelungseinrichtung 19 beendet, führt die Feder 9 den zweiten Kolben 12 aus seiner zweiten Kolbenstellung in Richtung seiner ersten Stellung, ohne dass dieser Stellbewegung eine wesentliche Kraft entgegenwirkt.
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Um durch die ungebremste Rückstellbewegung des zweiten Kolbens 12 unzulässige Belastungen im Bereich des Aktuators 10 auf konstruktiv einfache Art und Weise zu verhindern, ist die Parksperrenvorrichtung 100 mit einer Anschlageinrichtung ausgeführt. In 1 und 2 sind beispielhaft verschiedene Ausführungen der Anschlageinrichtung gezeigt, die jeweils in verschiedenen Bereichen der Parksperrenvorrichtung 100 vorgesehen und auch unterschiedlich ausgeführt sind sowie unter den Bezugszeichen 20a, 20b, 20c, 20d näher gekennzeichnet sind.
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Mittels der Anschlageinrichtungen 20a, 20b, 20c, 20d wird jeweils der Stellweg des zweiten Kolbens 12 in Richtung des Elektromagnets 14a und des ersten Kolbens 11 so begrenzt, dass die Stellbewegung des zweiten Kolbens 12 im Bereich der Anschlageinrichtung 20a, 20b, 20c, 20d gestoppt wird und vom zweiten Kolben 12 kein Impuls in den ersten Kolben 11 eingeleitet wird. Dies wird über die Anschlageinrichtungen 20a, 20b, 20c, 20d jeweils unabhängig davon erreicht, ob der zweite Kolben 12 in seiner ersten Kolbenstellung mit seiner Stirnfläche 12b an der Stirnfläche 11a des ersten Kolbens 11 anliegt oder ob die beiden Stirnflächen 12b und 11a in den ersten Kolbenstellungen der Kolben 11 und 12 in axialer Richtung zueinander beabstandet sind.
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Die Parksperrenvorrichtung 100 ist in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles so ausgelegt, dass der zweite Kolben 12 in seiner ersten Kolbenstellung mit seiner Stirnfläche 12b entweder an der Stirnfläche 11a des ersten Kolbens anliegt oder die beiden Stirnflächen 12b und 11a in axialer Richtung zueinander beabstandet sind. Die Auslegung erfolgt auf jeden Fall so, dass durch eine ungebremste Rückstellung des zweiten Kolbens 12 aus seiner zweiten Kolbenstellung in seine erste Kolbenstellung kein Impuls in den ersten Kolben 11 eingeleitet wird, der über den ersten Kolben 11 gehäuseseitig oder im Bereich des Elektromagnets 14a abgestützt werden muss. Dadurch wird erreicht, dass insbesondere die Funktionen der Arretiereinrichtung 14 und auch des Elektromagnets 14a nicht beeinträchtigt werden .
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Zusätzlich kann der erste Kolben 11 in seiner ersten Kolbenstellung in axialer Richtung so positioniert und mit einer solchen axialen Länge ausgeführt sein, dass eine dem Elektromagnet 14a zugewandte weitere Stirnfläche 11c des ersten Kolbens 11 axial von einer Stirnfläche 162a des zweiten Gehäuseteils 162 des Gehäuses 16, die der weiteren Stirnfläche 11c des ersten Kolbens 11 zugewandt ist, beabstandet ist. Dadurch wird für den Fall, dass der zweite Kolben 12 aufgrund von Fertigungstoleranzen doch ungebremst auf den ersten Kolben 11 auftrifft, mit geringem Aufwand verhindert, dass der dann dem ersten Kolben 11 aufgeprägte Impuls im Bereich der weiteren Stirnfläche 11c des ersten Kolbens 11 in das zweite Gehäuseteil 162 des Gehäuses 16 eingeleitet wird und die Wirkverbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen 161 und 162 damit beaufschlagt wird.
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Die Anschlageinrichtung 20a weist einen Absatz 20a1 auf, der fest mit der Kolbenstange 12a des zweiten Kolbens 12 verbunden ist und der bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform als Federring ausgebildet ist, der in einer Nut der Kolbenstange 12a des zweiten Kolbens 12 in axialer Richtung unverschieblich montiert ist. Der Absatz 20a1 liegt in der ersten Kolbenposition des zweiten Kolbens 12 an einer gehäuseseitigen Anschlagfläche 20a2 der Anschlageinrichtung 20a an und stützt den zweiten Kolben 12 gegen die Federkraft der Feder 9 in der ersten Kolbenstellung des zweiten Kolbens 12 an der Anschlagfläche 20a2 ab. Die Anschlagfläche 20a2 ist im Bereich einer außenseitigen Stirnfläche 161b des ersten Gehäuseteils 161 des Gehäuses 16 des Aktuators 10 vorgesehen.
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Alternativ hierzu ist die Anschlageinrichtung 20b im Bereich des Schalthebels 4 vorgesehen. Der Schalthebel 4 liegt mit einem Bereich 20b1 seines Mitnehmers 4a in der ersten Kolbenstellung des zweiten Kolbens 12 an einer gehäusefesten Anschlagfläche 20b2 der Anschlageinrichtung 20B an und hält somit den zweiten Kolben 12 gegen die Federkraft der Feder 9 in seiner ersten Kolbenstellung. Die Anschlagfläche 20b2 ist eine Stirnfläche eines sich vorzugsweise fingerförmig vom ersten Gehäuseteil 161 des Gehäuses 16 des Aktuators 10 in axialer Richtung weg erstreckenden Bereiches, der mit geringem konstruktiven Aufwand an Gehäusen bekannter Parksperrensysteme vorgesehen werden kann.
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Eine Anschlagfläche 20c2 der Anschlageinrichtung 20c ist im Bereich eines Gehäuses des Getriebes vorgesehen, an der der Schenkel 4b des Schalthebels 4 in der in 2 näher gezeigten Art und Weise anliegt, um den zweiten Kolben 12 in seiner ersten Kolbenstellung gegen die Federkraft der Feder 9 zu halten.
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Im Unterschied hierzu wirkt eine Anschlagfläche 20d2 der Anschlageinrichtung 20d, die ebenfalls im Bereich des Getriebegehäuses ausgeführt ist, mit einem Bereich 20d1 des Innenhebels 19b der Notentriegelungseinrichtung 19 zusammen, um den zweiten Kolben 12 gegen die Federkraft der am zweiten Kolben 12 angreifenden Feder 9 in der ersten Kolbenstellung zu halten. Dabei begrenzt die Anschlageinrichtung 20d sowohl einen Schwenkwinkel des Innenhebels 19b als auch einen Schwenkwinkel des Schalthebels 4 in die Schwenkrichtung, die mit einer axialen Verstellung des zweiten Kolbens 12 in Richtung der ersten Kolbenstellung korrespondiert.
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3 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung einer weiteren Parksperrenvorrichtung 101, die im Wesentlichen den gleichen konstruktiven Aufbau wie die Parksperrenvorrichtung 100 aufweist und in einem Bereich IV zusätzlich zu einer der Anschlageinrichtungen 20a bis 20d eine Endlagendämpfungseinheit 30 umfasst. Die Endlagendämpfungseinheit 30 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4a und 4b näher beschrieben und ist radial innerhalb des zweiten Kolbens 12 angeordnet sowie in axialer Richtung zwischen dem ersten Kolben 11 und dem zweiten Kolben 12 wirkend vorgesehen. Bezüglich der weiteren Funktionsweise und des konstruktiven Aufbaus der Parksperrenvorrichtung 101 wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 1 und 2 verwiesen.
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Die Endlagendämpfungseinheit 30 umfasst ein Kolbenelement 30a, das axial längsverschieblich in einem Zylinderrohr 30b angeordnet ist. Das Kolbenelement 30a steht mit dem zweiten Kolben 12 in Wirkverbindung und wird vom zweiten Kolben 12 in axialer Richtung im Zylinderrohr 30b verschoben. 4a zeigt das Kolbenelement 30a in einer ersten axialen Kolbenposition, die das Kolbenelement 30a einnimmt, wenn der zweite Kolben 12 in seiner zweiten Kolbenposition angeordnet ist, in der die Parksperrenvorrichtung 101 ihren ausgelegten Betriebszustand P_aus aufweist.
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Das Zylinderrohr 30b, das Kolbenelement 30a und ein Zylinderdeckel 30c begrenzen einen Kolbenraum 30d, der über eine Radialbohrung 30e mit dem Inneren des zweiten Kolbens 12 in Verbindung steht und vorzugsweise mit Luft befüllt ist. Das Kolbenelement 30a ist gestuft ausgeführt und liegt mit einem Durchmesserbereich 30a1 an einer Innenseite 30b1 des Zylinderrohrs 30b an. Wenn der zweite Kolben 12 in Richtung seiner ersten Kolbenstellung verschoben wird, wird auch das Kolbenelement 30a in axialer Richtung verschoben, wobei sich dann das Volumen des Kolbenraumes 30d verringert und Luft aus dem Kolbenraum 30d über die Radialbohrung 30e ausgeschoben wird.
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Kurz vor Erreichen der ersten Kolbenstellung des zweiten Kolbens 12 taucht das Kolbenelement 30a mit einem weiteren Durchmesserbereich 30a2, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Durchmesserbereiches 30a1, in einen zylindrischen Innenbereich 30c1 des Zylinderdeckels 30c ein. Der Kolbenraum 30d ist dann vom Kolbenelement 30a und dem Innenbereich 30c1 des Zylinderdeckels 30c in einen ersten Kolbenraumbereich 30d1 und in einen zweiten Kolbenraumbereich 30d2 unterteilt.
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Der erste Kolbenraumbereich 30d1 steht nach wie vor über die Radialbohrung 30e mit der Umgebung des zweiten Kolbens 12 in Verbindung und es wird weiterhin Luft aus dem ersten Kolbenraumbereich 30d1 ungehindert über die Radialbohrung 30e ausgeschoben. Aus dem zweiten Kolbenraumbereich 30d2 ist die Luft dagegen nur noch über den Spalt zwischen der Außenseite des Durchmesserbereiches 30a2 des Kolbenelementes 30a und der Innenseite des Innenbereiches 30c1 des Zylinderdeckels 30c in den ersten Kolbenraumbereich 30d1 in stark eingeschränkter Art und Weise führbar, wodurch der Druck im zweiten Kolbenraumbereich 30d2 ansteigt und die Stellgeschwindigkeit des zweiten Kolbens 12 in Richtung seiner ersten Kolbenstellung dämpft.
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Um das Rückstellverhalten des zweiten Kolbens 12 nicht zu stark zu beeinflussen, steht der zweite Kolbenraumbereich 30d2 zusätzlich über eine sogenannte Drosselschraube 30f mit der Umgebung des zweiten Kolbens 12 in Verbindung, über die Luft aus dem zweiten Kolbenraumbereich 30d2 gedrosselt ausführbar ist. Damit ist die Stellbewegung des zweiten Kolbens 12 vor Erreichen der ersten Kolbenstellung dämpfbar und der Impuls, der jeweils von der Anschlageinrichtung 20A, 20B, 20C oder 20D aufzunehmen ist, ist kleiner als bei einer Parksperrenvorrichtung, die ohne die Endlagendämpfungseinheit 30 ausgeführt ist.
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5 zeigt eine weitere Parksperreneinheit 102, die die gleiche Funktionsweise wie die Parksperrenvorrichtung 100 aufweist und neben der Anschlageinrichtung 20C zusätzlich mit einer nachfolgend näher beschriebenen Endlagendämpfungseinheit 40 ausgeführt ist. Die Endlagendämpfungseinheit 40 unterscheidet sich zwar konstruktiv von der Endlagendämpfungseinheit 30, jedoch legt sie wie die Endlagendämpfungseinheit 30 vor Erreichen der ersten Kolbenstellung des zweiten Kolbens 12 am zweiten Kolben 12 ebenfalls eine Dämpfungskraft an, die der Federkraft der Feder 9 entgegenwirkt.
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Hierfür ist im Gehäuse 16 Aktuators 10 ein in 6 dargestellter und das Innere des Gehäuses 16 mit einem Fluidreservoir verbindender Kanal 40a vorgesehen. Der Kanal 40a wird freigegeben, wenn der zweite Kolben 12 in Richtung seiner ersten Kolbenstellung verschoben wird und wenn der zweite Kolben 12 dabei eine definierte axiale Position überfährt. Aus der axialen Verstellung des zweiten Kolbens 12 im Gehäuse 16 resultiert im ersten Gehäuseteil 161 ein Unterdruck. Um diesen auszugleichen, von Fluid aus dem Fluidreservoir angesaugt. Dies bewirkt eine Stellkraft, die der Federkraft der Feder 9 entgegengerichtet am zweiten Kolben 12 angreift und die Stellbewegung des zweiten Kolbens 12 in Richtung der ersten Kolbenstellung dämpft. Um diese Stellkraft in definierten Umfang und an den jeweils vorliegenden Anwendungsfall in definierter Art und Weise einstellen zu können, kann im Kanal 40a eine Drosseleinrichtung vorgesehen sein, die den angesaugten Volumenstrom und damit die der Feder 9 entgegenwirkende Stellkraft steuert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Parksperrenrad
- 1a
- Zahnlücke der Sperrverzahnung des Parksperrenrades
- 2
- Sperrklinke
- 2a
- Klinkenzahn der Sperrklinke
- 3
- Klinkenbolzen
- 3a
- Klinkenbolzen-Längsachse; Sperrklinken-Schwenkachse; Schalthebel-Drehachse
- 4
- Schalthebel
- 4a
- Mitnehmer des Schalthebels
- 4b
- Schenkel des Schalthebels
- 5
- Verbindungsstange
- 6
- Sperrelement; Sperrkegel
- 7
- Federelement des Sperrelementes
- 8
- Führungsplatte
- 9
- Feder; Einlegefeder
- 10
- Aktuator
- 11
- erster Kolben des Aktuators
- 11 a
- Stirnfläche des ersten Kolbens
- 11b
- weitere Stirnfläche des ersten Kolbens
- 11c
- Abstützfläche am ersten Kolben für die Rastierelemente
- 12
- zweiter Kolben des Aktuators
- 12a
- Kolbenstange des zweiten Kolbens
- 12b
- Stirnfläche des zweiten Kolbens
- 12c
- Stift
- 13
- Kolben-Längsachse
- 14
- Arretiereinrichtung des Aktuators
- 14a
- Elektromagnet der Rasteinrichtung
- 14b
- Ankerstange des Elektromagnets
- 14c
- Rastierelement; Kugel
- 16
- Gehäuse des Aktuators
- 16a
- Druckraum des Aktuators
- 161
- erstes Gehäuseteil des Gehäuses des Aktuators
- 161a
- Bohrung des ersten Gehäuseteils 161
- 161b
- außenseitige Stirnfläche des ersten Gehäuseteils 161
- 162
- zweites Gehäuseteil des Gehäuses des Aktuators
- 162a
- Stirnfläche des zweiten Gehäuseteils 162
- 19
- Notbetätigungseinrichtung; Notentriegelungseinrichtung
- 19a
- Außenhebel
- 19b
- Innenhebel
- 19c
- Schenkel des Innenhebels
- 19d
- Bolzen
- 19e
- Schenkelfeder
- 20a
- Anschlageinrichtung
- 20a1
- Absatz der Anschlageinrichtung 20a
- 20a2
- Anschlagfläche der Anschlageinrichtung 20a
- 20b
- Anschlageinrichtung
- 20b1
- Bereich des Mitnehmers
- 20b2
- Anschlagfläche der Anschlageinrichtung 20b
- 20c
- Anschlageinrichtung
- 20c2
- Anschlagfläche der Anschlageinrichtung 20c
- 20d
- Anschlageinrichtung
- 20d1
- Bereich des Innenhebels 19b
- 20d2
- Anschlagfläche der Anschlageinrichtung 20d
- 30
- Endlagendämpfungseinheit
- 30a
- Kolbenelement
- 30a1, 30a2
- Durchmesserbereich des Kolbenelementes
- 30b
- Zylinderrohr
- 30b1
- Innenseite des Zylinderrohrs
- 30c
- Zylinderdeckel
- 30c1
- Innenbereich des Zylinderdeckels
- 30d
- Kolbenraum
- 30d1, 30d2
- Kolbenraumbereich
- 30e
- Radialbohrung
- 30f
- Drosselschraube
- 40
- Endlagendämpfungseinheit
- 40a
- Kanal
- 100, 101, 102
- Parksperrenvorrichtung
- P_aus
- ausgelegter Zustand der Parksperre
- P_ein
- eingelegter Zustand der Parksperre
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017218748 A1 [0007, 0008]
