DE102019134432A1

DE102019134432A1 - Aktoreinrichtung für eine Parksperre

Info

Publication number: DE102019134432A1
Application number: DE102019134432.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Greb; Laszlo Man
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-07-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung (1) für eine Parksperre (11), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- einen Sperrenantrieb (3);- ein Betätigungsmittel (4) zum Betätigen einer Sperrklinke (5), wobei das Betätigungsmittel (4) in eine die Sperrklinke (5) sperrende Stellung und in eine die Sperrklinke (5) öffnende Stellung überführbar ist. Die Aktoreinrichtung (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Haltemagnet (6) vorgesehen ist, mittels welchem das Betätigungsmittel (4) in einer der beiden Stellungen haltbar ist.Die hier vorgeschlagene Aktoreinrichtung erlaubt eine stromlos-gesperrte Ausführungsform einer Parksperrenvorrichtung bei einem geringen Bauraumbedarf und geringer elektrischer Leistungsaufnahme.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung für eine Parksperre, eine Parksperre mit einer solchen Aktoreinrichtung, eine Parksperrenvorrichtung zum Unterbinden eines Wegrollens eines stehenden Kraftfahrzeugs mit einer solchen Parksperre, sowie ein Fahrzeuggetriebe mit einer solchen Parksperrenvorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Fahrzeuggetriebe.
Aus dem Stand der Technik sind Parksperrenvorrichtungen bekannt, welche sicherstellen sollen, dass ein geparktes, also in der Regel verlassenes, Kraftfahrzeug nicht wegrollen kann. Beispielsweise wirkt die Parksperrenvorrichtung formschlüssig, indem ein Sperrnocken in eine Zahnlücke eines Parksperrenrads eingreift. Diese Stellung des Sperrnockens wird als Eingriffstellung bezeichnet. Ist das Parksperrenrad frei rotierbar, so wird dies als Freistellung bezeichnet. Eine solche Sperrung für Kraftfahrzeuge mit Automatikgetriebe oder mit elektrifiziertem Betätigungsantrieb, beispielsweise Hybrid-Fahrzeuge, ist gesetzlich vorgeschrieben. Beispielsweise ist eine solche Parksperrenvorrichtung aus der DE 10 2017 102 804 A1 bekannt.
Angesichts der Vielzahl an Komponenten in einem Kraftfahrzeug, ist es erforderlich, eine besonders hohe Kompaktheit der Komponenten zu erreichen. Daher ist es angestrebt, einen Sperrenantrieb in ein Fahrzeuggetriebe zu integrieren, wobei möglichst wenig, bevorzugt bereits vorhandener, Bauraum genutzt werden soll. Kundenseitig, beispielsweise von den OEM [engl.: Original Equipment Manufacturer; wird im Fahrzeugbau als ein Hersteller der konsumentenbekannten Automarken verstanden], wird häufig eine Parksperrenvorrichtungen verlangt, bei welcher bei einem Systemausfall, beispielsweise bei einem Stromausfall, die Sperrstellung vorliegt, also die Sperrstellung die normale Stellung ist. Die Sperrstellung ist also als Rückfallposition eingerichtet und verhindert auch bei einem Stromausfall, dass das Kraftfahrzeug wegrollen kann. Aus dieser Forderung folgt, dass die Freistellung nur aktiv, also unter Bestromung eines Sperrenantriebs, vorliegen darf. Bei konventionellen Parksperrenvorrichtungen ist der Stromverbrauch bei der Freistellung zu hoch, insbesondere, weil die Freistellung im Betrieb des Kraftfahrzeugs die Hauptstellung darstellt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft eine Aktoreinrichtung für eine Parksperre, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- einen Sperrenantrieb; und
- ein Betätigungsmittel zum Betätigen einer Sperrklinke, wobei das Betätigungsmittel in eine die Sperrklinke sperrende Stellung und in eine die Sperrklinke öffnende Stellung überführbar ist.

Die Aktoreinrichtung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Haltemagnet vorgesehen ist, mittels welchem das Betätigungsmittel in einer der beiden Stellungen haltbar ist.
Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
Die hier vorgeschlagene Aktoreinrichtung ist für eine Parksperre eingerichtet, welche bei Stromausfall (zumindest an der Aktoreinrichtung) eine Rückfallposition sicherstellt. Dabei ist als Rückfallposition entweder eine Eingriffstellung (Parksperrenrad gesperrt) oder eine Freistellung (Parksperrenrad frei drehbar) der Sperrklinke möglich. Zum Antreiben des Betätigungsmittels ist ein Sperrenantrieb vorgesehen, beispielsweise einen Elektromotor oder ein hydrostatischer Kolbentrieb. Das Betätigungsmittel wirkt mittelbar oder unmittelbar auf eine Sperrklinke, sodass die Sperrklinke mittels des Betätigungsmittels aktiv von einer Stellung, beispielsweise der Eingriffstellung, in die andere Stellung, beispielsweise die Freistellung, überführbar ist. Bei der sperrenden Stellung des Betätigungsmittels ist die Sperrklinke in der Eingriffstellung beziehungsweise kann die Eingriffstellung einnehmen; also ist beziehungsweise wird das Parksperrenrad gesperrt. In der öffnenden Stellung des Betätigungsmittels ist die Sperrklinke in der Freistellung beziehungsweise kann die Freistellung einnehmen; also ist beziehungsweise wird eine Drehbewegung des Parksperrenrad freigegeben.
Bei dieser Aktoreinrichtung ist nun vorgeschlagen, dass ein Haltemagnet vorgesehen ist, mittels welchem das Betätigungsmittel (bei einer stromlos offenen Konfiguration) in der sperrenden Stellung oder (bei einer stromlos geschlossenen Konfiguration) in der öffnenden Stellung haltbar ist.
Der Haltemagnet ist beispielsweise derart ausgeführt, dass er in der Lage ist, das Betätigungsmittel in der vorbestimmten Stellung nur dann zu halten, wenn zusätzlich der Sperrenantrieb eine minimale Betätigungskraft abgibt, bei welcher eine geringe elektrische Leistungsaufnahme vorliegt. Dies hat den Vorteil, dass der Haltemagnet einfach ausführbar ist und keine zusätzliche Steuerungselektronik notwendig ist.
In einer anderen Ausführungsform ist der Haltemagnet als (an und aus) schaltbarer Magnet ausgeführt, beispielsweise mit einem Eisenkern mit Spule oder als derart bewegbarer oder magnetisch-abschirmbarer Permanentmagnet, dass eine Haltekraft des Haltemagnets auf das Betätigungsmittel veränderbar ist. Die Beschaltung des Haltemagnets ist vorteilhafter Weise so ausgeführt, dass die magnetische Haltekraft bei einem Stromausfall aufgehoben oder ausreichend weit reduziert ist, sodass das Betätigungsmittel aus der mittels des Haltemagnets haltbaren Stellung, beispielsweise öffnenden Stellung, in die jeweils andere Stellung, beispielsweise sperrenden Stellung, zurückkehrt.
Die Sperrklinke ist hierbei gedrückt oder gezogen betätigt. Das heißt, die Krafteinleitung mittels des Betätigungsmittels ist mittels einer Druckkraft, also Druckspannung in dem Betätigungsmittel, oder mittels einer Zugkraft, also Zugspannung in dem Betätigungsmittel, (zumindest mittelbar) auf die Sperrklinke übertragbar.
Die zumindest mittelbar zu betätigende Sperrklinke selbst ist von einem (unter Umständen separaten) Freistellenergiespeicher und/oder der Schwerkraft derart vorgespannt, dass die (freie) Sperrklinke aus dieser Eingriffstellung heraus bewegt wird, sodass mit dem Betätigungsmittel in der öffnenden Stellung das zugehörige Parksperrenrad frei drehbar ist; das ist die Freistellung des Sperrnockens beziehungsweise der Sperrklinke. Der die Sperrklinke in die Freistellung vorspannende Freistellenergiespeicher, beispielsweise in um eine Sperrenachse verschwenkbarer Ausführungsform mittels einer an der Sperrenachse gelagerten Schenkelfeder, wirkt dem Schließmechanismus entgegen, beispielsweise ein separater Parkmechanismus oder unmittelbar das Betätigungsmittel, ist aber schwächer als die Schließkraft des Schließmechanismus.
Für die meisten Anwendungen ist es erwünscht, dass eine Sperrung gegen ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs erst bei einer vorbestimmten Einlegegeschwindigkeit, beispielsweise erst bei einer Geschwindigkeit unterhalb von 2 km/h [zwei Kilometern pro Stunde], des betreffenden Kraftfahrzeugs einlegbar ist. Oberhalb einer vorbestimmten Auswurfgeschwindigkeit, beispielsweise von 4 km/h, soll eine Sperrung selbsttätig verhindert werden. Dies wird hier gelöst, indem ein Sperrnocken von dem rotierenden Parksperrenrad frühestens oberhalb einer der Einlegegeschwindigkeit und spätestens ab einer der Auswurfgeschwindigkeit entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit abgewiesen wird. Dazu sind die Geometrie des Sperrnockens, die Schließkraft des Schließmechanismus und die Vorspannung des Schließenergiespeichers auf die Sperrklinke und eine an der Sperrklinke vorgesehene Sperrkulisse zum Übersetzen der Bewegung des Schließmechanismus in eine Bewegung von der Freistellung in die Eingriffstellung des Sperrnockens entsprechend ausgelegt.
Ist allerdings die Sperrstellung von dem Schließmechanismus eingenommen, ist der Sperrnocken mittels Formzwang in der Eingriffstellung gehalten. Bei betriebsgemäßer Betätigung des Kraftfahrzeugs ist dann der Sperrnocken infolge des Formzwangs nicht mehr aus der Zahnlücke auswerfbar.
Für einige Anwendungen einer normal-gesperrten beziehungsweise stromlos-gesperrten Ausführungsform einer Parksperrenvorrichtung ist es erwünscht, dass ein Übergang von der Freistellung in die Eingriffstellung des Sperrnockens bei einem Stromausfall sehr schnell stattfindet. Mit der hier vorgeschlagenen Aktoreinrichtung ist dies mit einfachen Mitteln umsetzbar, und zwar zugleich mit einem geringen Leistungsbedarf im Fahrtbetrieb, also bei leistungsaufnehmender öffnenden Stellung des Betätigungsmittels. Der geringe Leistungsbedarf resultiert daraus, dass der Haltemagnet die notwendige Haltekraft mit einer deutlich geringeren Leistungsaufnahme erzeugt als beispielsweise eine elektrische Maschine mit Spindeltrieb. Eine Leistungsaufnahme reduziert sich auf 50 % [fünfzig Prozent] bis 20 %, ist also bis zu 80 % geringer als bei einer konventionellen Ausführungsform einer Aktoreinrichtung.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Haltemagnet nur bei einer (auslegungsgemäßen) Bestromung beziehungsweise leistungsaufnehmenden Beschaltung eine Haltekraft erzeugt und einzig dann, und unter Umständen einzig unter Einsatz einer zusätzlichen (minimalen) Betätigungskraft von dem Betätigungsmittel, das Betätigungsmittel in der zu haltenden Stellung halten kann. Bei Stromausfall liegt keine, zumindest keine ausreichende, Haltekraft vor, sodass das Betätigungsmittel in die Nulllage zurückkehrt und die Sperrklinke die Rückfallposition einnehmen kann beziehungsweise in die Rückfallposition gezwungen werden kann. Daher ist das Betätigungsmittel in der von dem Haltemagnet haltbaren Stellung einzig dann gehalten, wenn die Haltekraft in ausreichender Höhe vorliegt, und unter Umständen die zusätzliche (minimale) Betätigungskraft von dem Betätigungsmittel aufgebracht ist.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass die Aktoreinrichtung weiterhin zumindest eine der folgenden Komponenten umfasst:

- einen Betätigungsenergiespeicher, welcher antagonistisch zu dem Haltemagnet auf das Betätigungsmittel wirkend angeordnet ist; und
- ein separat bewegbares Antriebselement, welches zwischen dem Betätigungsmittel und dem Sperrenantrieb angeordnet ist, wobei das Antriebselement zum Übertragen einer Antriebskraft des Sperrenantriebs auf das Betätigungsmittel ausgeführt ist, wobei bevorzugt das Betätigungsmittel mittels eines Halteflanschs von dem Haltemagnet in der vorbestimmten Stellung haltbar ist.

Es wird also in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass die Aktoreinrichtung einen Betätigungsenergiespeicher umfasst, welcher antagonistisch zu dem Haltemagnet auf das Betätigungsmittel wirkend angeordnet ist.
Ein Energiespeicher ist beispielsweise eine Schraubenfeder, eine Blattfeder, ein Gasdruckspeicher oder ähnliches, mittels welchem mechanische Energie einspeicherbar und (nahezu verlustfrei) wieder als mechanische Energie ausgebbar ist. Bei dieser Ausführungsform mit einem Betätigungsenergiespeicher, welcher mit seiner Speicherkraft der Haltekraft des Haltemagnets entgegenwirkt, ist ein schneller Übergang von einer Stellung in die andere Stellung sicherstellbar. Beispielsweise wird, mit der Sperrstellung als Rückfallposition bei einem Stromausfall, so gewährleistbar, dass ein Wegrollen eines Kraftfahrzeugs innerhalb einer ausreichend kurzen Zeit unterbunden wird und jedenfalls bevor eine vorbestimmte einer Auswurfgeschwindigkeit entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit des zugehörigen Parksperrenrads erreicht ist.
Es wird also in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass die Aktoreinrichtung ein separat bewegbares Antriebselement umfasst, welches zwischen dem Betätigungsmittel und dem Sperrenantrieb angeordnet ist, wobei das Antriebselement zum Übertragen einer Antriebskraft des Sperrenantriebs auf das Betätigungsmittel ausgeführt ist.
Bei einer Ausführungsform mit einem zusätzlichen Antriebselement zwischen dem Betätigungsmittel und dem Sperrenantrieb, wobei unter Umständen auch eine Übersetzung einer Drehbewegung in eine axiale Bewegung oder umgekehrt stattfindet, ist die Bewegung des Betätigungsmittels von der Bewegung des Sperrenantriebs separiert. Hierbei ist es möglich, das separat bewegbare Betätigungsmittel in die von dem Haltemagnet haltbare Stellung zu überführen und anschließend das Antriebselement wieder in eine Nulllage zurückzuführen, wobei die Nulllage der jeweils anderen Stellung der Sperrklinke entspricht. Tritt nun (mit dem Antriebselement in der Nullstellung) ein Stromausfall auf, so kann das Betätigungsmittel frei in die jeweils andere Stellung zurückfallen und muss dabei nicht entgegenstehende interne Reibungskräfte (beispielsweise eine Getriebereibung) des Sperrenantriebs überwinden. Damit ist bei Stromausfall eine sehr schnelle Einnahme der Rückfallposition sichergestellt.
Es wird in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass die Aktoreinrichtung die folgenden Komponenten umfasst:

- einen Betätigungsenergiespeicher, welcher antagonistisch zu dem Haltemagnet auf das Betätigungsmittel wirkend angeordnet ist; und
- ein separat bewegbares Antriebselement, welches zwischen dem Betätigungsmittel und dem Sperrenantrieb angeordnet ist, wobei das Antriebselement zum Übertragen einer Antriebskraft des Sperrenantriebs auf das Betätigungsmittel ausgeführt ist, wobei das Betätigungsmittel mittels eines Halteflanschs von dem Haltemagnet in der vorbestimmten Stellung haltbar ist.

Für den Einsatz eines relativ schwachen Haltemagnets ist es vorteilhaft, einen Halteflansch zur axial wirkenden magnetischen Zugkraft auf das Betätigungsmittel (mit möglichst großer magnetisch wirksamer Flanschfläche) vorzusehen, sodass die magnetische Gesamtkraft groß ist.
Bei dieser Ausführungsform ist sowohl der oben beschriebene Betätigungsenergiespeicher als auch das Antriebselement vorgesehen und der Betätigungsenergiespeicher ist zum (unmittelbaren) Einwirken auf das Betätigungsmittel, beispielsweise auf den (optionalen) Halteflansch, eingerichtet und angeordnet. Der Betätigungsenergiespeicher wirkt dann nicht oder nur mittelbar (über das Betätigungsmittel) gegen das Antriebselement der Aktoreinrichtung. Der Betätigungsenergiespeicher erzeugt bei der maximal gespannten Stellung, bei welcher das Betätigungsmittel von dem Haltemagnet haltbar ist, eine geringere Kraft als die Haltekraft des Haltemagnets. In einer anderen Ausführungsform muss das Betätigungsmittel zusätzlich von dem Antriebselement in der von dem Haltemagnet haltbaren Stellung mit einer geringen Leistungsaufnahme gehalten werden.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass der Haltemagnet abschaltbar gestaltet ist und/oder das Betätigungsmittel, und bevorzugt das Antriebselement nach vorhergehender Beschreibung, selbsthemmungsfrei ausgeführt ist.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass der Haltemagnet abschaltbar gestaltet ist.
Bei der hier vorgeschlagenen Ausführungsform ist der Haltemagnet abschaltbar gestaltet, beispielsweise als Spulenmagnet, dessen Magnetkraft bei einem Stromausfall entfällt beziehungsweise auf ein vernachlässigbares Maß absinkt. Hierbei ist es nicht notwendig, einen Betätigungsenergiespeicher vorzusehen. Alternativ ist es möglich einen Betätigungsenergiespeicher mit einer großen Speicherkraft auszuführen, wobei die mittels Anschalten des Haltemagnets in der Halteposition erzeugbare Haltekraft entsprechend größer als die Speicherkraft ist. Damit wird bei einem Stromausfall ein schnelles Rückfallen in die jeweils andere Stellung begünstigt. Zudem ist die erzeugbare Haltekraft derart groß auslegbar, dass ein zusätzliches Halten mittels einer Antriebskraft des Sperrenantriebs nicht notwendig ist, um das Betätigungsmittel in angeschaltetem Zustand des Haltemagnets in der haltbaren Stellung zu fixieren.
Es wird also in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass das Betätigungsmittel selbsthemmungsfrei ausgeführt ist.
Zusätzlich oder alternativ ist das Betätigungsmittel selbsthemmungsfrei ausgeführt, sodass bei einem Stromausfall das Betätigungsmittel in die Nullposition zurückzwingbar ist, beispielsweise mittels des Betätigungsenergiespeichers nach vorhergehender Beschreibung. Damit ist eine Ausführungsform erzielt, bei welcher das Betätigungsmittel auch bei einer Zwischenstellung zwischen der öffnenden und schließenden Stellung wieder in die Rückfallposition zurückbewegbar ist.
Es wird also in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass das Antriebselement nach vorhergehender Beschreibung selbsthemmungsfrei ausgeführt ist.
Zusätzlich oder alternativ ist das Antriebselement selbsthemmungsfrei ausgeführt, sodass bei einem Stromausfall, wenn das Antriebselement nicht voll eingefahren ist, dies in die Nullposition zurückzwingbar ist, beispielsweise mittels des Betätigungsmittels beziehungsweise mittelbar über das Betätigungsmittel oder unmittelbar mittels des Betätigungsenergiespeichers nach vorhergehender Beschreibung. Damit ist eine Ausführungsform erzielt, bei welcher das Antriebselement auch bei einem Zwischenzustand zwischen der öffnenden und schließenden Stellung wieder in die Rückfallposition zurückbewegbar ist.
Eine Selbsthemmung ist ein Blockieren beziehungsweise Halten eines Betätigungsmittels beziehungsweise Antriebselements in einer Stellung, beispielsweise in einer aktuell eingestellten Stellung, des Betätigungsmittels beziehungsweise Antriebselements (im weiteren Element). Das selbsthemmende Element ist von einer (auslegungsgemäßen) äußeren Kraft, bei einem Spindeltrieb einer Axialkraft, (über ein intrinsisches Spiel hinaus) nicht bewegbar, aber mittels des Sperrenantriebs, bei einem Spindeltrieb einem Drehmoment, frei bewegbar. Beispielsweise ist bei einem Element, welches mittels eines Spindeltriebs angetrieben ist, eine Spindel mit einem geeigneten Trapezgewinde oder der Spindeltrieb mit zusätzlich zumindest einer Schlingbandfeder selbsthemmend ausführbar. Eine Aussage über den Reibungswiderstand, also lediglich eine der Bewegungsrichtung entgegenstehende (Reibungs-) Kraft ist unter dem Begriff der Selbsthemmung nicht enthalten. Der Reibungswiderstand ist also grundsätzlich unabhängig von einer Selbsthemmung hoch oder niedrig. Beispielsweise bei einer Spindel mit einem selbsthemmenden Trapezgewinde ist der Reibungswiderstand abhängig von einer auslegungsgemäßen (axialen) Haltekraft zur Selbsthemmung des Spindeltriebs und somit hoch, wenn eine hohe Haltekraft zum Blockieren des Elements in der eingestellten Stellung erwünscht ist. Beispielsweise bei dem Einsatz zumindest einer Schlingbandfeder ist der Reibungswiderstand unabhängig von der gewünschten Haltekraft. Daher ist ein mittels zumindest einer Schlingbandfeder selbsthemmender Spindeltrieb reibungsarm ausführbar. Ist ein Element also selbsthemmungsfrei ausgeführt, so ist dieses Element in einem Betriebszustand, zumindest bei der jeweils aktiven Stellung (beispielsweise die öffnende Stellung bei einer stromlos gesperrten Konfiguration der Parksperrenvorrichtung) nicht blockiert. Das Element ist dann aus einer eingestellten Stellung mittels Aufbringen einer äußeren Kraft, bei einem Spindeltrieb einer Axialkraft, in eine andere Stellung überführbar, wenn der Sperrenantrieb nicht aktiv, beispielsweise mittels Bestromung, eine entgegengerichtete Kraft, bei einem Spindeltrieb ein Drehmoment, aufbringt. Für einige Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, den Reibungswiderstand möglichst gering zu halten, sodass die notwendigen Kräfte im Gesamtsystem geringgehalten werden können und/oder hohe Stellgeschwindigkeiten erreicht werden können.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Aktoreinrichtung vorgeschlagen, dass der Haltemagnet abschaltbar gestaltet ist, und das Betätigungsmittel sowie das Antriebselement nach vorhergehender Beschreibung selbsthemmungsfrei ausgeführt ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperre in einer stromlos-gesperrten Konfiguration zum Integrieren in ein Fahrzeuggetriebe vorgeschlagen, wobei die Parksperre zumindest die folgenden Komponenten aufweist:

- eine Sperrklinke mit einem Sperrnocken, wobei der Sperrnocken in eine Zahnlücke eines Parksperrenrads derart einbringbar ist, dass eine Drehbewegung des zugeordneten Parksperrenrads mittels formschlüssigen Eingriffs in die Zahnlücke gesperrt ist, wobei die Sperrklinke derart bewegbar ist, dass der Sperrnocken aus der Zahnlücke soweit heraushebbar ist, dass eine Drehbewegung des zugeordneten Parksperrenrads freigegeben ist;
- einen Parkmechanismus, welcher sich ohne äußere Betätigung in einer Sperrstellung befindet und in der Sperrstellung die Sperrklinke von dem Parkmechanismus in die Zahnlücke eines Parksperrenrads gezwungen ist; und
- eine Aktoreinrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, dessen Betätigungsmittel zum Übertragen einer dem

Parkmechanismus entgegengerichteten Betätigungskraft eingerichtet ist, sodass der Parkmechanismus mittels der Aktoreinrichtung einzig aktiv aus der Sperrstellung in eine Offenstellung überführbar ist und in der Offenstellung der Sperrnocken aus der Zahnlücke heraushebbar ist.
Die hier vorgeschlagenen Parksperre, beziehungsweise die gesamte Parksperrenvorrichtung, lässt sich auf besonders wenig Bauraum in ein Fahrzeuggetriebe integrieren. Ein solches Fahrzeuggetriebe ist beispielsweise ein Übersetzungsgetriebe, ein Differential, eine Reibkupplung oder ein Drehmomentwandler zum Übertragen eines Drehmoments von einer Antriebsmaschine, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine und/oder einer elektrische Maschine, auf zumindest ein Fahrzeugrad.
Der Sperrnocken der Sperrklinke ist dazu eingerichtet, formschlüssig in eine Zahnlücke eines Parksperrenrads einzugreifen, wobei in einer Normalstellung der Parksperre, also in einem nicht bestromten Zustand des Sperrenantriebs, sich der Parkmechanismus in der Sperrstellung befindet. Der sich in der Sperrstellung befindende Parkmechanismus zwingt den Sperrnocken in die Zahnlücke des Parksperrenrads (Eingriffstellung).
In der Eingriffstellung ist das Parksperrenrad an einer Drehbewegung gehindert, also gesperrt, weil der formschlüssige Eingriff des Sperrnockens in eine Zahnlücke bewirkt, dass das Parksperrenrad sich nicht mehr oder nur in gesetzlich zulässigen Rahmen um seine Radachse verdrehen kann. Damit ist das zugehörige Fahrzeugrad in diesem Antriebsstrang festgestellt und das Kraftfahrzeug kann nicht mehr wegrollen.
Die Sperrklinke selbst ist wie zuvor beschrieben von einem (unter Umständen separaten) Freistellenergiespeicher und/oder der Schwerkraft in Richtung Freistellung, also aus der Eingriffstellung heraus, vorgespannt.
Mittels des Parkmechanismus ist eine Sperrkraft auf die Sperrklinke ausgeübt, welche die Sperrklinke in die Engriffstellung zwingt. Hierzu ist beispielsweise eine Sperrfeder vorgesehen. Die Sperrklinke ist aber mit dem sperrbaren Parksperrenrad derart eingerichtet, dass bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung von Sperrnocken und Parksperrenrad, und bevorzugt oberhalb einer der Einlegegeschwindigkeit oder ab einer der Auswurfgeschwindigkeit entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit des Parksperrenrads, die Sperrklinke nicht in die Eingriffstellung überführbar ist und eine Krafteinwirkung auf das Parksperrenrad zumindest so gering ist, dass daran bei betriebsgemäßer Betätigung keine Beschädigung auftritt.
Ist allerdings die Sperrstellung von dem Parkmechanismus eingenommen, ist der Sperrnocken mittels Formzwang in der Eingriffstellung gehalten. Bei betriebsgemäßer Betätigung des Kraftfahrzeugs ist dann der Sperrnocken infolge des Formzwangs nicht mehr aus der Zahnlücke auswerfbar.
Der Parkmechanismus ist beispielsweise axial bewegbar, beispielsweise als Sperrstift ausgeführt, welcher unter einer Vorspannlast in axialer Richtung eines (unter Umständen weiteren) Schließenergiespeichers, beispielsweise einer Schraubenzugfeder oder Schraubendruckfeder, dauerhaft derart gegen die Sperrklinke wirkt, sodass diese, gegebenenfalls erst bei Vorliegen einer ausreichend geringen Fahrzeuggeschwindigkeit, in die Eingriffstellung überführt wird. Der Sperrstift beziehungsweise eine Traverse des Parkmechanismus wirkt gegen die Sperrklinke. Infolge eines Axialhubs des Sperrstifts, also ein Abfahren des Sperrwegs, wird die Sperrklinke, sofern von dem Parksperrenrad ausgehend keine zu große Gegenkraft auf den Sperrnocken einwirkt, in die Eingriffstellung gezwungen. In einer alternativen Ausführungsform ist der Parkmechanismus drehbar als Nocken ausgeführt, wobei die Sperrklinke dann korrespondierend für das zuvor genannte Zusammenwirken ausgeführt ist. Mittels des Parkmechanismus, bevorzugt mittels einer Traverse, wird bei einem beispielsweise axialen Sperrweg des Parkmechanismus diese axiale Bewegung in die Schließbewegung der Sperrklinke übersetzt, bei einer Sperrklinke ausgeführt als Schwenkhebel, in eine Schwenkbewegung und bei einer Sperrklinke als Stift in eine axiale Bewegung mit unter Umständen abweichender axialer Ausrichtung. Dafür ist beispielsweise eine geeignete Rampenpaarung vorgesehen.
In einer Ausführungsform ist zum Freistellen der Sperrklinke sowie zum Überführen des Parkmechanismus in die Sperrstellung ein einziger, also gemeinsamer, Energiespeicher, beispielsweise eine Schraubendruckfeder, vorgesehen. Dieser Freistell-Schließ-Energiespeicher wirkt in einer Richtung gegen einen (Freistell-) Anschlag der Sperrklinke und in der Gegenlagerrichtung gegen einen (Schließ-) Anschlag des Parkmechanismus. Ist der Parkmechanismus frei bewegbar, so ist die effektive (Schließ-) Kraft auf den Parkmechanismus größer als die effektive (Freistell-) Kraft auf die Sperrklinke, sodass der Parkmechanismus in die Sperrstellung gedrückt wird.
Das Betätigungsmittel ist dazu eingerichtet, dem Parkmechanismus entgegenzuwirken, und zwar einzig aktiv, also bei, beispielsweise elektrischer, Leistungsaufnahme des Sperrenantriebs. Dazu ist das Betätigungsmittel derart eingerichtet, dass es im inaktiven Zustand, also ohne Bestromung des Sperrenantriebs und des Haltemagnets, von dem Parkmechanismus überwunden wird und/oder eine zusätzliche Vorspannlast, beispielsweise der oben beschriebene Betätigungsenergiespeicher, das Betätigungsmittel in die Nullposition überführt, sodass der Parkmechanismus freigestellt ist. Der Parkmechanismus ist dann mittels des Schließenergiespeichers ausreichend vorgespannt, um die Sperrklinke in die Eingriffstellung zu bewegen, wenn das Parksperrendrad ausreichend langsam rotiert oder (mit einer Zahnlücke in korrespondierender Stellung, also in Zahn-auf-Lücke-Stellung) steht. Das bedeutet, dass die Reibung in dem Betätigungsmittel (und unter Umständen des Antriebselements und des Sperrenantriebs) vergleichsweise gering sein muss. Daher ist das Betätigungsmittel als (unter technisch möglicher beziehungsweise kosteneffizienter Maßgabe) statisch und dynamisch selbsthemmungsfrei ausgeführt.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass das Betätigungsmittel zum Ausüben einer als Druckkraft ausgeübten Betätigungskraft auf den Parkmechanismus zum Überführen des Parkmechanismus aus der Sperrstellung in die Offenstellung eingerichtet ist.
Eine solche Ausführungsform ermöglicht für viele Anwendungsfälle einen sehr kompakten Aufbau der Parksperre beziehungsweise der Parksperrenvorrichtung, weil eine als Schwenkhebel ausgeführte Sperrklinke und ein axial bewegbarer Parkmechanismus miteinander entlang der Ausrichtung des Sperrwegs, also der Vorspannachse, des Parkmechanismus beziehungsweise der Betätigungsachse des Betätigungsmittels, zueinander überlappend ausführbar sind. Zudem oder alternativ ist dadurch ein einfacherer Aufbau, sowie eine einfachere Handhabung, Montage und Demontage (beispielsweise bei Aktorversagen) erreicht.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Parksperre vorgeschlagen, dass die Sperrklinke um eine Sperrenachse derart verschwenkbar ist, dass der Sperrnocken aus der Zahnlücke herausschwenkbar ist, wobei bevorzugt der Parkmechanismus rein axial bewegbar ist.
Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist die Sperrklinke um eine Sperrenachse derart verschwenkbar gestaltet, dass der Sperrnocken um die Sperrenachse aus der Zahnlücke herausschwenkbar ist. Eine solche Ausführungsform ist besonders vorteilhaft für die Anforderung, dass das Parksperrenrad bei einer Auswurfgeschwindigkeit die Sperrklinke auswerfen kann und zugleich unterhalb einer Einlegegeschwindigkeit die Kräfte auf das Parksperrenrad so hoch sind, dass das Parksperrenrad die Sperrklinke nicht auswerfen kann. Bei einer schwenkbaren Sperrklinke wird der Sperrnocken bei geeigneter Auslegung vielmehr in der Eingriffstellung tiefer in die Zahnlücke eingezogen beziehungsweise gedrückt, sodass ein solches System selbstsichernd ausgeführt ist. Damit können die Betätigungskräfte auf die schwenkbare Sperrklinke zum Überführen von der Freistellung in die Sperrstellung gering ausgelegt werden. Damit sind die Kräfte auf die Zähne des Parksperrenrads bei einer Auswurfsituation gering und damit tritt ein geringer oder kein Verschleiß auf.
Alternativ ist die Sperrklinke beispielsweise als Stift ausgeführt, welcher entlang einer Stiftachse bewegbar ist und mit einem Ende, dem Sperrnocken, in die Zahnlücke absenkbar und daraus heraushebbar ist. Der Parkmechanismus ist beispielsweise wie oben beschrieben als axial bewegbarer, beispielsweise als Sperrstift, ausgeführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Parksperrenvorrichtung zum Unterbinden eines Wegrollens eines stehenden Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- ein Parksperrenrad für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt getriebeausgangsseitig in einem Fahrzeuggetriebe; und
- eine Parksperre nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei das Parksperrenrad bei formschlüssigem Eingriff des Sperrnockens an einer Drehbewegung gehindert ist.

Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung umfasst eine Parksperre und ein Parksperrenrad. Das Parksperrenrad ist in den Antriebstrang eines Kraftfahrzeugs, bevorzugt in ein Fahrzeuggetriebe, integriert und gemäß vorhergehender Beschreibung schaltbar zwischen einer Offenstellung und einer Sperrstellung, sodass das Parksperrenrad in der Sperrstellung des Parkmechanismus an einer Drehbewegung gehindert ist.
In einer Ausführungsform bilden die Parksperre und das Parksperrenrad eine Baueinheit. Eine solche Baueinheit ist für den Einbau als zusammenhängendes Bauteil auslieferbar und ohne die Notwendigkeit, diese Baueinheit wieder auseinanderzunehmen, am vorgesehenen Montageort, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, montierbar.
In einer Ausführungsform bilden die Sperrklinke und der Parkmechanismus, und in einer Ausführungsform auch das Parksperrenrad, eine Baueinheit, während das Betätigungsmittel und die Aktoreinrichtung separat gebildet sind, welche in einer Ausführungsform eine separate weitere Baueinheit bilden. Die Aktoreinrichtung ist beispielsweise mit einer konventionellen Sperrklinke und/oder einem konventionellen Parkmechanismus verwendbar.
Das Parksperrenrad ist im Einbau in ein Kraftfahrzeug derart angeordnet, dass zumindest eines der Fahrzeugräder nicht mehr bewegbar ist, wenn sich der Sperrnocken in der Eingriffstellung befindet, also das Parksperrenrad nicht mehr drehbar ist. Hierbei sind in dieser Betrachtung die Verbindungssteifigkeit und Spiel zwischen dem Parksperrenrad und dem Sperrnocken, sowie hin zu dem betreffenden Fahrzeugrad, nicht berücksichtigt, sodass das Fahrzeugrad in der technischen Umsetzung unter Umständen innerhalb eines kleinen Drehwinkels weiterhin bewegbar ist. Für diese Bewegbarkeit des Kraftfahrzeugs sind jedoch die gesetzlichen Rahmenbedingungen einhaltbar.
In einer besonders einfachen Ausführungsform ist das Parksperrenrad dauerhaft mit dem Antriebstrang mitrotierend ausgeführt und in einer anderen Ausführungsform ist das Parksperrenrad zumindest in der Sperrstellung (mittelbar) mit dem zumindest ein Fahrzeuggrad drehmomentübertragend fest verbunden.
In einer Ausführungsform der Parksperrenvorrichtung ist das Parksperrenrad im Drehmomentfluss getriebeausgangsseitig in einem Fahrzeuggetriebe angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeuggetriebe für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

- einen Drehmomenteingang zum Aufnehmen eines Drehmoments von einer Antriebsm aschine;
- einen Drehmomentausgang zum Abgeben eine aufgenommenen Drehmoments an zumindest ein Fahrzeugrad; und
- eine Parksperrenvorrichtung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zum Sperren des Parksperrenrads, wobei das Parksperrenrad ein Rad des Fahrzeuggetriebes bildet.

Das Fahrzeuggetriebe, beispielsweise ein Automatikgetriebe, umfasst das Parksperrenrad. Beispielsweise bildet das Parksperrenrad ein dauerhaft oder schaltungsabhängig angetriebenes Rad, beispielsweise ein Stirnrad, eines schaltbaren Übersetzungsgetriebes, wobei bevorzugt die zumindest eine Zahnlücke für den Eingriff des Sperrnockens (vergleiche nachfolgende Beschreibung) als separater Rücksprung gebildet ist, also nicht Teil einer das Motordrehmoment übertragenden Stirnradverzahnung ist.
Das Fahrzeuggetriebe weist einen Drehmomenteingang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeeingangswellen auf und einen Drehmomentausgang, beispielsweise eine oder mehrere Getriebeausgangswellen auf. Im Fahrzeuggetriebe wird das Drehmoment umgelenkt, untersetzt, übersetzt und/oder abnahmegerecht verteilt (als Differential). In einer Ausführungsform ist das Fahrzeuggetriebe eine Kupplung, beispielsweise eine Reibkupplung oder Klauenkupplung im Drehmomentfluss. Der Drehmomenteingang ist antriebsmaschinenseitig und der Drehmomentausgang ist antriebsradseitig angeordnet. Die Drehmomentrichtung ist jedoch auch umgekehrt von einem Fahrzeugrad hin zu einer Antriebsmaschine beziehungsweise einem Generator möglich.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Fahrzeuggetriebes vorgeschlagen, dass die Parksperre, bevorzugt ohne den Sperrenantrieb, besonders bevorzugt ohne die Aktoreinrichtung, in einen von einem Getriebegehäuse gebildeten Getrieberaum des Fahrzeuggetriebes integriert ist,
wobei bevorzugt die Parksperre und der Sperrenantrieb beziehungsweise die Aktoreinrichtung separat voneinander montierbar sind, und/oder wobei bevorzugt der Sperrenantrieb beziehungsweise die Aktoreinrichtung außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist.
Aufgrund der Zunahme an Komponenten und dem ständigen Bedarf die Baugröße beziehungsweise das benötigte Bauvolumen von Komponenten in einem Kraftfahrzeug zu reduzieren ist es vorteilhaft, die Parksperre in das Fahrzeuggetriebe zu integrieren. Hierzu ist hier vorgeschlagen, dass die Parksperrenvorrichtung im Getrieberaum des Gehäuses untergebracht und abgestützt ist. Das Fahrzeuggetriebe ist zudem in einer Ausführungsform als Baueinheit mit der Parksperrenvorrichtung im Kraftfahrzeug montierbar, wodurch der Montageaufwand für einen OEM reduzierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist aber der Sperrenantrieb oder die gesamte Aktoreinrichtung außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet, sodass eine Montageöffnung und/oder eine Betätigungsöffnung in dem Getriebegehäuse klein ausführbar ist, weil die übrigen Komponenten der Parksperrenvorrichtung bereits bei der Montage des Fahrzeuggetriebes integriert werden, wenn das Getriebegehäuse noch nicht geschlossen ist. Das Getriebegehäuse muss dann einzig für das (Antriebs-) Element des Sperrenantriebs beziehungsweise für das Betätigungsmittel der Aktoreinrichtung eine derart große Öffnung aufweisen, dass die jeweilige Betätigungsbewegung ausführbar ist. Alternativ weist der Sperrenantrieb oder die Aktoreinrichtung eine Verbindungseinrichtung auf, welche in eine korrespondierende Öffnung des Getriebegehäuses dichtend verbindend einsetzbar ist. Der Nassraum des von dem Getriebegehäuse eingeschlossenen Getrieberaums und der Aktoreinrichtung sind bevorzugt dann miteinander verbunden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest eine Antriebsmaschine, zumindest ein Fahrzeugrad, sowie einen die Antriebsmaschine und das Fahrzeugrad drehmomentübertragend verbindenden Antriebsstrang mit zumindest einem Fahrzeuggetriebe nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung,
wobei das Parksperrenrad der Parksperrenvorrichtung zumindest in einer Parkschaltstellung derart in den Drehmomentfluss geschaltet ist, dass das zumindest eine Fahrzeugrad zu dem Parksperrenrad rotatorisch fixiert ist, sodass das betreffende Fahrzeugrad nur dann rotierbar ist, wenn das Betätigungsmittel den Parkmechanismus aktiv in die Offenstellung zwingt.
Das Kraftfahrzeug ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein motorisiertes Zweirad. Das Kraftfahrzeug weist einen Antriebsstrang auf, welcher zumindest ein Antriebsaggregat umfasst, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine und/oder eine elektrische Antriebsmaschine. Das von dem Antriebsaggregat abgebbare Drehmoment wird über ein Fahrzeuggetriebe an zumindest ein Fahrzeugrad, das Antriebsrad, abgegeben. Das hier bezeichnete Fahrzeuggetriebe ist bevorzugt ein schaltbares Übersetzungsgetriebe. Alternativ ist das Fahrzeuggetriebe beispielsweise ein festes Übersetzungsgetriebe, also mit unveränderbarer Übersetzung, oder ein Differential oder eine Rutschkupplung. Die hier vorgeschlagene Parksperrenvorrichtung ist bevorzugt wie oben beschrieben ausgeführt und in das Fahrzeuggetriebe integriert.
Eine Drehbewegung des zumindest einen Fahrzeugrads ist in einer Parkschaltstellung nur möglich, wenn die Parksperre (und die gesetzlich vorgeschriebene Parkbremse) gelöst sind. Im Übrigen wird auf die obige Beschreibung zur Parksperrenvorrichtung verwiesen.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

1: in einem seitlichen Schnitt eine Parksperrenvorrichtung mit Sperrklinke in Eingriffstellung;
2: in einem seitlichen Schnitt die Parksperrenvorrichtung mit Sperrklinke in Freistellung; und
3: ein Kraftfahrzeug mit einer in das Fahrzeuggetriebe integrierten Parksperrenvorrichtung in schematischer Ansicht.

In 1 ist in seitlicher Schnittansicht eine Parksperrenvorrichtung 20 mit einem Parksperrenrad 15 und mit einer Parksperre 11 gezeigt, bei welcher der Parkmechanismus 17 von der Aktoreinrichtung 1 gedrückt betätigt ist. Die Sperrklinke 5 ist hier als Schwenkhebel ausgeführt, sodass deren Sperrnocken 13 um die Sperrenachse 19 verschwenkbar in eine Zahnlücke 14 des Parksperrenrads 15 hinein schwenkbar ist, sodass die Sperrklinke 5 in die gezeigte Eingriffstellung überführbar ist. Das Parksperrenrad 15 ist dann daran gehindert, eine Drehbewegung 16 um seine Radachse 48 auszuführen. Die Sperrklinke 5 selbst ist hier mittels eines als Schenkelfeder ausgeführten Freistellenergiespeichers 45 vorgespannt und hebt sich infolge der resultierenden Klinkenkraft 53 selbsttätig aus der Zahnlücke 14 heraus. Dem wirkt der Parkmechanismus 17 mit seiner Traverse 46 entgegen, welche rückseitig des Sperrnockens 13 auf die Sperrklinke 5 einwirkt. Dazu wird die Traverse 46, welche hier (optional) rückseitig beziehungsweise gegenüberliegend an einer Abstützfläche 47 abgestützt ist, von einem Sperrstift 50 in die gezeigte Eingriffstellung mittels der resultierenden Zwingkraft 56 gezwungen. Die Zwingkraft 56 resultiert aus der hier axialen Sperrkraft 52, welche von dem Schließenergiespeicher 51 entlang der Vorspannachse 44 mittels ihrer Traversenverbindung 55 auf die Traverse 46 übertragen wird. Mit dieser Anordnung sind die Funktionen sichergestellt, dass die Sperrklinke 5 in Eingriffstellung verbleibt, wenn auf den Parkmechanismus 17 keine aktiv-entgegenwirkende (Betätigungs-) Kraft einwirkt und zugleich das Parksperrenrad 15 ab einer vorbestimmten Auswurfgeschwindigkeit in der Lage ist, die Sperrklinke 5 auszuwerfen, sowie verhindert ist, dass das Parksperrenrad 15 und der Sperrnocken 13 bei einer Zahn-auf-Zahn-Stellung beschädigt werden können. Erst bei einer Zahn-auf-Lücke-Stellung, wie sie hier dargestellt ist, ist der Parkmechanismus 17 in der Lage, mit seiner Sperrkraft 52 die Sperrklinke 5 in die gezeigte Eingriffstellung zu zwingen.
Um der Sperrklinke 5 zu ermöglichen, in die Freistellung zu schwenken, ist eine Aktoreinrichtung 1 vorgesehen, welche hier einen über seine Rotorwelle 43 ein Drehmoment an einem Spindeltrieb 10 abgebenden Sperrenantrieb 3 umfasst. Der Spindeltrieb 10 weist eine rotierende Spindelmutter 8 und eine (hier mittels eines Querstifts 22 und einer Führungsschiene 49, vergleiche 2) rotatorisch fixierte sowie entlang der Betätigungsachse 42 axial bewegbare Spindel 9 auf, wobei die Spindel 9 hier das Antriebselement 7 bildet. Das Antriebselement 7 wirkt mit einer Antriebskraft 58 hierbei nicht unmittelbar auf den Parkmechanismus 17, sondern lediglich mittelbar über das separat bewegbare Betätigungsmittel 4, welches hier in unmittelbaren (axial) kraftübertragenden Kontakt mit der Traverse 46 steht. Wird das Antriebselement 7 gegen das Betätigungsmittel 4 (darstellungsgemäß nach links) verfahren, so wird das Betätigungsmittel 4, mit seinem optional vorgesehenen Halteflansch 41, gegen den Haltemagnet 6 geführt, welcher hier mittels einer Spule 12 abschaltbar ausgeführt ist, und der (antagonistische) Betätigungsenergiespeicher 40 wird gespannt. Dabei wirkt das Betätigungsmittel 4 nicht unmittelbar auf die Sperrklinke 5, sondern es wird die Betätigungskraft 18 auf die Traverse 46 übertragen (vergleiche 2). Der Haltemagnet 6 ist derart eingerichtet, dass eine ausreichende Betätigungskraft 18 auf die Traverse 46 eingehalten wird und zugleich die nun vorliegende (erhöhte) Speicherkraft 57 des Betätigungsenergiespeichers 40 überwunden wird, sodass das Betätigungsmittel 4 in der gehaltenen Position einzig mittels des Haltemagnets 6 gehalten werden kann (vergleiche 2). Das Antriebselement 7 kann in dieser Ausführungsform anschließend wieder in die gezeigte Nullposition zurückgefahren werden (vergleiche 2).
In 2 ist die Parksperrenvorrichtung 20 gemäß 1 in der Freistellung der Sperrklinke 5 gezeigt, wozu also der Parkmechanismus 17 von der Aktoreinrichtung 1 aktiv in die Offenstellung überführt ist. Das Antriebselement 7 ist hierbei wieder eingefahren, also in Nullposition) und das Betätigungsmittel 4 einzig mittels des Haltemagnets 6 über dessen Halteflansch 41 mit der magnetisch erzeugten Haltekraft 54 gehalten, die Speicherkraft 57 des Betätigungsenergiespeichers 40 überwunden und darüber hinaus die Betätigungskraft 18 erzeugt, welche wiederum die Sperrkraft 52 des Schließenergiespeichers 51 überwindet und den Parkmechanismus 17 in die gezeigte Offenstellung zwingt. Die Sperrklinke 5 ist hierbei einzig infolge der Klinkenkraft 53, hier erzeugt von der Schenkelfeder 45, in die Freistellung überführt und befindet sich nicht in einer mechanisch erzwungenen Stellung. Bei einem Stromausfall entfällt nun die Haltekraft 54 des Haltemagnets 6 und das Betätigungsmittel 4 fällt infolge der Speicherkraft 57 in die in 1 gezeigte Stellung zurück. Die Spindel 9 ist mittels eines Querstifts 22, welcher in einer Führungsschiene 49 des Motorgehäuses 21 der Aktoreinrichtung 1 geführt ist, rotatorisch fixiert. Die Speicherkraft 57 hält das Betätigungsmittel 4 in der in 1 gezeigten (Null-) Position. Sobald das Betätigungsmittel 4 in die in 1 gezeigte Position zurückgekehrt ist, wirkt die Sperrkraft 52 mittels der Traverse 46 auf die Sperrklinke 5 und überwindet die Klinkenkraft 53. Befindet sich die Sperrklinke 5 mit ihrem Sperrnocken 13 jedoch in einer Zahn-auf-Zahn-Stellung, oder (optional) rotiert das Parksperrenrad 15 schneller als eine der Auswurfgeschwindigkeit entsprechenden Rotationsgeschwindigkeit, so kann der Parkmechanismus 17 die Sperrklinke 5 nicht in die Eingriffstellung überführen. Erst bei ausreichend geringer Geschwindigkeit des Parksperrenrads 15 und einer Zahn-auf-Lücke-Stellung wird der Sperrnocken 13 in eine Zahnlücke 14 gezwungen.
In 3 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 23 gezeigt, bei welchem das linke vordere Fahrzeugrad 28 und das rechte vordere Fahrzeugrad 29 mittels der Parksperrenvorrichtung 20, beispielsweise wie in 1 und 2 gezeigt, blockierbar sind. Dazu ist die Parksperrenvorrichtung 20 mit der Parksperre 11, einer Aktoreinrichtung 1 und mit einem Parksperrenrad 15 in einem Fahrzeuggetriebe 2 (hier optional mit der Parksperre 11 innerhalb des Getrieberaums 33 in einem Getriebegehäuse 32 und der einer Aktoreinrichtung 1 außerhalb des Getriebegehäuses 32) im Drehmomentfluss 34 derart angeordnet, dass dadurch ein Wegrollen des Kraftfahrzeugs 23 verhinderbar ist. Zwischen der Antriebsmaschine 27 und den vorderen Fahrzeugrädern 28 und 29 ist ein Antriebstrang 24 für das Kraftfahrzeug 23 gebildet, wobei die Antriebsmaschine 27 über einen Drehmomenteingang 25, beispielsweise die Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine, mit dem Fahrzeuggetriebe 2 und wiederum das Fahrzeuggetriebe 2 über den Drehmomentausgang 26 (pars-pro-toto hier nur rechts gekennzeichnet) mit dem linken vorderen Fahrzeugrad 28 und dem rechten vorderen Fahrzeugrad 29 drehmomentübertragend verbunden ist.
Die Parksperrenvorrichtung 20 ist hier mit zumindest einem der folgenden Bedienelemente betätigbar:

- von einem Getriebeschalthebel 35, beispielsweise mittels einer Parkschaltstellung „P“,
- einem Parkhebel 36; und
- einem Zündknopf 37, auch beispielsweise mit einem konventionellen Zündschlüssel betreibbar.

Die Antriebsmaschine 27 ist hier als 3-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Das Fahrzeuggetriebe 2 ist oder umfasst beispielsweise ein schaltbares Übersetzungsgetriebe, welches mittels des Getriebeschalthebels 35 und/oder automatisch für eine unterschiedliche Übersetzung des Drehmoments schaltbar ist. In Richtung der Längsachse 39 hinter der Fahrerkabine 38 des Kraftfahrzeugs 23 sind weiterhin ein linkes hinteres Fahrzeugrad 30 und ein rechtes hinteres Fahrzeugrad 31 vorgesehen, welche in einer alternativen Ausführungsform, beispielsweise über eine Kardanwelle, in den Drehmomentfluss 34 geschaltet sind, sodass das Parksperrenrad 15 nur für die hinteren Fahrzeugräder 30 und 31 oder für alle Fahrzeugräder 28 bis 31 in der Sperrstellung der Parksperre 11 (vergleiche 1) im Drehmomentfluss 34 angeordnet ist, sodass eine Wegrollen des Kraftfahrzeug 23 verhindert ist. Alternativ ist der gezeigte Antriebsstrang 24 hinten im Kraftfahrzeug 23 angeordnet und/oder zum Antrieb der beiden hinteren Fahrzeugräder 30, 31 eingerichtet.
Die hier vorgeschlagene Aktoreinrichtung erlaubt eine stromlos-gesperrte Ausführungsform einer Parksperrenvorrichtung bei einem geringen Bauraumbedarf und geringer elektrischer Leistungsaufnahme.
Bezugszeichenliste

1: Aktoreinrichtung
2: Fahrzeuggetriebe
3: Sperrenantrieb
4: Betätigungsmittel
5: Sperrklinke
6: Haltemagnet
7: Antriebselement
8: Spindelmutter
9: Spindel
10: Spindeltrieb
11: Parksperre
12: Spule
13: Sperrnocken
14: Zahnlücke
15: Parksperrenrad
16: Drehbewegung
17: Parkmechanismus
18: Betätigungskraft
19: Sperrenachse
20: Parksperrenvorrichtung
21: Motorgehäuse
22: Querstift
23: Kraftfahrzeug
24: Antriebsstrang
25: Drehmomenteingang
26: Drehmomentausgang
27: Antriebsmaschine
28: linkes vorderes Fahrzeugrad
29: rechtes vorderes Fahrzeugrad
30: linkes hinteres Fahrzeugrad
31: rechtes hinteres Fahrzeugrad
32: Getriebegehäuse
33: Getrieberaum
34: Drehmomentfluss
35: Getriebeschalthebel
36: Parkhebel
37: Zündknopf
38: Fahrerkabine
39: Längsachse
40: Betätigungsenergiespeicher
41: Halteflansch
42: Betätigungsachse
43: Rotorwelle
44: Vorspannachse
45: Freistellenergiespeicher
46: Traverse
47: Abstützfläche
48: Radachse
49: Führungsschiene
50: Sperrstift
51: Schließenergiespeicher
52: Sperrkraft
53: Klinkenkraft
54: Haltekraft
55: Traversenverbindung
56: Zwingkraft
57: Speicherkraft
58: Antriebskraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017102804 A1 [0002]

Claims

Aktoreinrichtung (1) für eine Parksperre (11), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Sperrenantrieb (3); und - ein Betätigungsmittel (4) zum Betätigen einer Sperrklinke (5), wobei das Betätigungsmittel (4) in eine die Sperrklinke (5) sperrende Stellung und in eine die Sperrklinke (5) öffnende Stellung überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Haltemagnet (6) vorgesehen ist, mittels welchem das Betätigungsmittel (4) in einer der beiden Stellungen haltbar ist.
Aktoreinrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Aktoreinrichtung (1) weiterhin zumindest eine der folgenden Komponenten umfasst: - einen Energiespeicher (40), welcher antagonistisch zu dem Haltemagnet (6) auf das Betätigungsmittel (4) wirkend angeordnet ist; und - ein separat bewegbares Antriebselement (7), welches zwischen dem Betätigungsmittel (4) und dem Sperrenantrieb (3) angeordnet ist, wobei das Antriebselement (7) zum Übertragen einer Antriebskraft (58) des Sperrenantriebs (3) auf das Betätigungsmittel (4) ausgeführt ist, wobei bevorzugt das Betätigungsmittel (4) mittels eines Halteflanschs (41) von dem Haltemagnet (6) in der vorbestimmten Stellung haltbar ist.
Aktoreinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Haltemagnet (6) abschaltbar gestaltet ist und/oder das Betätigungsmittel (4), und bevorzugt das Antriebselement (7) nach Anspruch 2, selbsthemmungsfrei ausgeführt ist.
Parksperre (11) in einer stromlos-gesperrten Konfiguration zum Integrieren in ein Fahrzeuggetriebe (2), wobei die Parksperre (11) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: - eine Sperrklinke (5) mit einem Sperrnocken (13), wobei der Sperrnocken (13) in eine Zahnlücke (14) eines Parksperrenrads (15) derart einbringbar ist, dass eine Drehbewegung (16) des zugeordneten Parksperrenrads (15) mittels formschlüssigen Eingriffs in die Zahnlücke (14) gesperrt ist, wobei die Sperrklinke (5) derart bewegbar ist, dass der Sperrnocken (13) aus der Zahnlücke (14) soweit heraushebbar ist, dass eine Drehbewegung (16) des zugeordneten Parksperrenrads (15) freigegeben ist; - einen Parkmechanismus (17), welcher sich ohne äußere Betätigung in einer Sperrstellung befindet und in der Sperrstellung die Sperrklinke (5) von dem Parkmechanismus (17) in die Zahnlücke (14) eines Parksperrenrads (15) gezwungen ist; und - eine Aktoreinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Betätigungsmittel (4) zum Übertragen einer dem Parkmechanismus (17) entgegengerichteten Betätigungskraft (18) eingerichtet ist, sodass der Parkmechanismus (17) mittels der Aktoreinrichtung (1) einzig aktiv aus der Sperrstellung in eine Offenstellung überführbar ist und in der Offenstellung der Sperrnocken (13) aus der Zahnlücke (14) heraushebbar ist.
Parksperre (11) nach Anspruch 4, wobei das Betätigungsmittel (4) zum Ausüben einer als Druckkraft ausgeübten Betätigungskraft (18) auf den Parkmechanismus (17) zum Überführen des Parkmechanismus (17) aus der Sperrstellung in die Offenstellung eingerichtet ist.
Parksperre (11) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Sperrklinke (5) um eine Sperrenachse (19) derart verschwenkbar ist, dass der Sperrnocken (13) aus der Zahnlücke (14) herausschwenkbar ist, wobei bevorzugt der Parkmechanismus (17) rein axial bewegbar ist.
Parksperrenvorrichtung (20) zum Unterbinden eines Wegrollens eines stehenden Kraftfahrzeugs (23), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - ein Parksperrenrad (15) für einen Antriebsstrang (24) eines Kraftfahrzeugs (23), bevorzugt getriebeausgangsseitig in einem Fahrzeuggetriebe (2); und - eine Parksperre (11) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Parksperrenrad (15) bei formschlüssigem Eingriff des Sperrnockens (13) an einer Drehbewegung (16) gehindert ist.
Fahrzeuggetriebe (2) für einen Antriebsstrang (24) eines Kraftfahrzeugs (23), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - einen Drehmomenteingang (25) zum Aufnehmen eines Drehmoments von einer Antriebsmaschine (27); - einen Drehmomentausgang (26) zum Abgeben eine aufgenommenen Drehmoments an zumindest ein Fahrzeugrad (28,29); und - eine Parksperrenvorrichtung (20) nach Anspruch 7 zum Sperren des Parksperrenrads (15), wobei das Parksperrenrad (15) ein Rad des Fahrzeuggetriebes (2) bildet.
Fahrzeuggetriebe (2) nach Anspruch 8, wobei die Parksperre (11), bevorzugt ohne den Sperrenantrieb (3), besonders bevorzugt ohne die Aktoreinrichtung (1), in einen von einem Getriebegehäuse (32) gebildeten Getrieberaum (33) des Fahrzeuggetriebes (2) integriert ist, wobei bevorzugt die Parksperre (11) und der Sperrenantrieb (3) beziehungsweise die Aktoreinrichtung (1) separat voneinander montierbar sind, und/oder wobei bevorzugt der Sperrenantrieb (3) beziehungsweise die Aktoreinrichtung (1) außerhalb des Getriebegehäuses (32) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (23), aufweisend zumindest eine Antriebsmaschine (27), zumindest ein Fahrzeugrad (28,29,30,31), sowie einen die Antriebsmaschine (27) und das Fahrzeugrad (28,29) drehmomentübertragend verbindenden Antriebsstrang (24) mit zumindest einem Fahrzeuggetriebe (2) nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Parksperrenrad (15) der Parksperrenvorrichtung (20) zumindest in einer Parkschaltstellung derart in den Drehmomentfluss (34) geschaltet ist, dass das zumindest eine Fahrzeugrad (28,29) zu dem Parksperrenrad (15) rotatorisch fixiert ist, sodass das betreffende Fahrzeugrad (28,29) nur dann rotierbar ist, wenn das Betätigungsmittel (4) den Parkmechanismus (17) aktiv in die Offenstellung zwingt.