DE102015006323A1

DE102015006323A1 - Parksperre mit Verriegelung

Info

Publication number: DE102015006323A1
Application number: DE102015006323.5A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Schonlau; Marc Leinweber; Diehl Matthias
Original assignee: Thomas Magnete GmbH
Current assignee: Thomas Magnete GmbH
Priority date: 2015-05-16
Filing date: 2015-05-16
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2035-05-17
Also published as: DE102015006323B4

Abstract

Aufgabe: Eine Parksperre soll sich sowohl in der Arbeitsstellung als auch in der Ruhestellung verriegeln lassen, sie soll sich durch einen sicheren Betrieb auch bei Störungen der elektrischen oder der hydraulischen Signale auszeichnen und sie soll kostengünstig herstellbar sein. Lösung: Die Parksperre enthält eine Kolbenbaugruppe (17), die ein Verbundbauteil ist, bestehend aus Metall und Kunststoff, wobei die Kolbenbaugruppe (17) mit einem Sensorträger fest verbunden ist, der einen Permanentmagneten (30) trägt Anwendung: Parksperren dieser Gattung findet man vorzugsweise in automatischen Getrieben von Fahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Parksperre mit Verriegelung entsprechend dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs. Parksperren dieser Gattung findet man vorzugsweise in automatischen Getrieben von Fahrzeugen.
Stand der Technik
Parksperren in automatischen Getrieben als solche sind bekannt, zum Beispiel aus den Druckschriften DE 1 800 164 A und DE 10 2013 009 747 A1 .
Die bekannten Parksperren mit Verriegelung sind aufwendig aus metallischen Werkstoffen hergestellt und bieten daher ein Verbesserungspotential hinsichtlich der Herstellkosten.
Aufgabe:
Es soll eine Parksperre beschrieben werden, die sich sowohl in der Arbeitsstellung als auch in der Ruhestellung verriegeln lässt, die sich durch einen sicheren Betrieb auch bei Störungen der elektrischen oder der hydraulischen Signale auszeichnet und die kostengünstig herstellbar ist.
Lösung:
Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Anspruchs angegeben, vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung:
Die Parksperre enthält die Baugruppen Gehäuse, Hubmagnet, Kolbenbaugruppe und Sensorträger.
Der Hubmagnet besteht aus der Spule, der Polscheibe mit einem eingezogenen Joch, dem Rollmantel als Eisenrückschluss und der vormontierten Kernbaugruppe, die selbst aus dem Anker, der Ankerstange, dem Polkern und der Tiefziehhülse besteht.
Die Kolbenbaugruppe besteht aus einem Kolben, einer Hülse, einem Ring, zwei Dichtungsbauteilen, einem Betätigungsstößel und einer Umspritzung aus Kunststoff, die die Kolbenbaugruppe teilweise umfasst. Durch die Umspritzung wird die Kolbenbaugruppe zu einem Verbundbauteil aus Metall und Kunststoff.
Die Baugruppe Sensorträger besteht aus dem eigentlichen Sensorträger aus Kunststoff und einem Permanentmagneten, wobei der Sensorträger vorteilhafterweise aus Kunststoff besteht und mit der Umspritzung der Kolbenbaugruppe stofflich verbunden ist.
In das Gehäuse sind außer der Kolbenbaugruppe, dem Sensorträger und dem Hubmagneten noch folgende Bauteile eingebaut: Ein Führungsblech, eine Klinke, eine Klinkenfeder, eine Achse zur Befestigung der Klinke und ein Entriegelungskolben.
Die Kolbenbaugruppe ist in einem ersten Zylinder dichtend gelagert, der in das Gehäuse eingeformt ist, und durch einen Deckel verschlossen ist, an dem sich eine Rückstellfeder abstützt, die die Kolbenbaugruppe in ihre Ruhelage bringt. Eine weitere Feder drückt den Betätigungsstößel gegen den Kolben der Kolbenbaugruppe.
Der Entriegelungskolben ist in einem zweiten Zylinder dichtend gelagert, der in das Gehäuse eingeformt ist.
Funktionsbeschreibung:
Das Gehäuse der Parksperre wird im Getriebe gelagert und lagert alle anderen Bauteile. Das Gehäuse bildet einen ersten Zylinder aus, der durch eine Leitung mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird.
Im Zylinder ist eine Kolbenbaugruppe dichtend gelagert, die durch die Druckflüssigkeit gegen die Kraft einer ersten Feder in eine Arbeitsstellung gebracht wird. Die erste Feder drückt die Kolbenbaugruppe in die Ruhelage. Die Kolbenbaugruppe wird durch zwei Dichtungsbauteile im Zylinder abgedichtet.
Die erste Feder stützt sich an einem Deckel ab, der sich im Gehäuse abstützt. Der Kolben überträgt die hydraulische Kraft auf die Hülse und auf den Betätigungsstößel.
Der Betätigungsstößel ist mit einem Konus verbunden und wird von der zweiten Feder gegen den Kolben gedrückt
Der Konus ist über ein Führungsblech im Gehäuse gelagert.
Die Hülse ist mit einem Ring fest verbunden, und dieser Ring wirkt mit der Klinke zusammen als Verriegelung.
Die Klinke wird von der Klinkenfeder in die Sperrstellung gedrückt und von dem Hubmagneten in die offene Stellung gedrückt.
Alternativ wird die Klinke von dem Entriegelungskolben in die offene Stellung gedrückt. Durch die elektrische oder hydraulische Entriegelung wird eine hohe Betriebssicherheit erreicht.
In der offenen Stellung der Klinke ist die Kolbenbaugruppe frei beweglich, aber in der Sperrstellung der Klinke wird die Kolbenbaugruppe entweder in ihrer Arbeitsstellung oder in ihrer Ruhestellung festgehalten.
Die Klinke verriegelt die Kolbenbaugruppe in ihrer Ruhestellung (vorn), indem die Klinke hinter dem Ring einfährt und die hintere Seitenfläche des Rings berührt, wenn die Hydraulikkraft am Kolben nicht ausreicht. Dabei ist hinten die Kolbenseite und vorn die Konusseite.
Die Klinke verriegelt die Kolbenbaugruppe in ihrer Arbeitsstellung (hinten), indem die Klinke vor dem Ring einfährt und die vordere Seitenfläche des Rings berührt, wenn die Kraft der Feder gegen die hydraulische Kraft nicht ausreicht. Die Klinke wird durch die Achse relativ zum Gehäuse gelagert, dabei nehmen die Führungsflächen am Gehäuse axiale Kräfte der Klinke auf.
Der Sensorträger ist mit der Kolbenbaugruppe fest verbunden und trägt einen Magneten mit permanenter Magnetisierung. Im Zusammenwirken mit einem nicht gezeigten Hallsensor ermöglicht dieser Magnet eine Überwachung der Position der Kolbenbaugruppe.
Verfahren zum Betrieb:
Der Betätigungsstößel wird von einer Kolbenbaugruppe bewegt, und zwar in die Ruhestellung durch die Wirkung einer ersten Feder und in die Arbeitsstellung durch die Wirkung des ersten gesteuerten hydraulischen Drucks auf den Kolben, wobei in beiden Stellungen der Kolbenbaugruppe eine Verriegelung erfolgt, wenn der an der Kolbenbaugruppe feste Ring die Klinke überfährt, weil die Klinke von der Klinkenfeder in den Raum vor oder hinter dem Ring gedrückt wird.
Die eigentliche Sperrwirkung als Parksperre geschieht in der Ruhestellung der Kolbenbaugruppe.
Die jeweilige Verriegelung der Kolbenbaugruppe wird aufgehoben wird, wenn entweder der Hubmagnet wegen der Beaufschlagung mit einem elektrischen Strom oder der Entriegelungskolben wegen der Beaufschlagung mit einem hydraulischen Druck die Klinke gegen die Kraft der Klinkenfeder in die offene Stellung zurückdrückt.
Anwendung:
Die Parksperre findet vorzugsweise in einem Automatikgetriebe eines Kraftfahrzeugs ihre Anwendung, kann aber bei entsprechender Bemaßung auch in fahrenden Arbeitsmaschinen eingesetzt werden.
Bilder:
1 zeigt einen ersten Schnitt durch die Parksperre, der den Hubmagneten sichbar macht.
2 zeigt einen zweiten Schnitt durch die Parksperre, der den Entriegelungskolben sichtbar macht.
3 seigt eine Ansicht der Parksperre von der Seite der Sperre.
Beispielhafte Ausführung
Die Parksperre (1) mit einer Verriegelung durch einen elektromagnetischen Hubmagneten (4) gemäß 1 und 2 enthält ein Gehäuse (2), das einen ersten Zylinder (31) enthält, eine in dem Zylinder (31) dichtend gelagerten Kolbenbaugruppe (17) und einen Betätigungsstößel (24), der die Hauptfunktion der Parksperre, nämlich das eigentliche Sperren einer Drehbewegung bewirkt. Die Kolbenbaugruppe (17) enthält einen Kolben (18), der über eine Hülse (19) mit einem Ring (20) fest verbunden ist.
Der Ring (20) und eine von einer Klinkenfeder (13) bewegte Klinke (15) bewirken die Verriegelung von zwei alternativen Stellungen der Kolbenbaugruppe (17), nämlich sowohl die durch die Kraft einer Feder (27) bewirkte Ruhestellung als auch die wegen eines hydraulischen Drucks auf den Kolben (18) eingenommene Arbeitsstellung.
Die Klinke (15) fällt in ihre Sperrstellung, wenn der Ring (20) jeweils die Klinke (15) in die Ruhestellung oder in die Arbeitsstellung passiert hat.
Die Klinke (15) ist sowohl von dem Hubmagneten (4) als auch von einem hydraulisch betätigten Entriegelungskolben (14) gegen die Kraft der Klinkenfeder (13) aus ihrer Sperrstellung in eine offene Stellung bewegbar. In der offenen Stellung der Klinke ist dann die Verriegelung aufgehoben.
Die Verriegelung der Ruhestellung der Kolbenbaugruppe (17) wird eingeleitet, wenn aufgrund der Kraft der Feder (27), die die Kraft des hydraulischen Drucks auf den Kolben (18) überwiegt, die Kolbenbaugruppe (17) in die Ruhestellung fährt und die Klinkenfeder (13) die Klinke (15) auf der dem Kolben (18) zugewandten Seite des Rings (20) in den Bewegungsraum des Rings einfährt. Die Verriegelung der Ruhestellung der Kolbenbaugruppe (17) entfaltet ihre Wirkung, wenn die Kraft des hydraulischen Drucks auf den Kolben (18) die Kraft der Feder (27) überwiegt, wobei sich der Ring (20) mit seiner dem Kolben zugewandten Seite an die Klinke (15) anlegt und wobei sich die Klinke (15) an der Führungsfläche (42) des Gehäuses (2) abstützt.
Die Verriegelung der Arbeitsstellung der Kolbenbaugruppe (17) wird eingeleitet, wenn aufgrund der Kraft des hydraulischen Drucks auf den Kolben (18), die die Kraft der Feder (27) überwiegt, die Kolbenbaugruppe (17) in die Arbeitsstellung fährt und die Klinkenfeder (13) die Klinke (15) auf der von dem Kolben (18) abgewandten Seite des Rings (20) in den Bewegungsraum des Rings einfährt. Die Verriegelung der Arbeitsstellung der Kolbenbaugruppe (17) entfaltet ihre Wirkung, wenn die Kraft der Feder (27) die Kraft des hydraulischen Drucks auf den Kolben (18) überwiegt, wobei sich der Ring (20) mit seiner von dem Kolben abgewandten Seite an die Klinke (15) anlegt und wobei sich die Klinke (15) an der Führungsfläche (43) des Gehäuses (2) abstützt.
Die Verriegelung ist durch ein elektrisches Signal aufhebbar. Dabei fließt ein elektrischer Strom durch eine Spule (5), wodurch ein Magnetfluss durch einen variablen Luftspalt zwischen einem Polkern (11) und einem Anker (10) erzeugt wird. Das bewirkt dann eine Kraft auf den Anker (10), der über eine Ankerstange (44) auf die Klinke drückt und die Klinke gegen die Kraft der Klinkenfeder (13) in die offene Stellung bringt.
Der Hubmagnet (4) enthält eine Spule (4), eine Polscheibe (6), einen Rollmantel (7), einen Polkern (11) und einen in einer Tiefziehhülse (12) gelagerten Anker (10) sowie eine Ankerstange (44).
Dabei bilden die Tiefziehhülse (12), der Anker (10), die Ankerstange (44) und der Polkern (11) eine vormontierbare Kernbaugruppe.
Alternativ zur elektromagnetischen Entriegelung ist die Verriegelung durch einen zweiten hydraulischen Druck aufhebbar. Der genannte Druck wird über eine Leitung auf einen zweiten Zylinder (32) geleitet, in dem der Entriegelungskolben (14) dichtend gelagert ist, wobei der Entriegelungskolben die Klinke (15) in die offene Stellung bringt.
Die Kolbenbaugruppe (17) ist vorteilhafterweise teilweise mit Kunststoff umspritzt, was eine kostengünstige und sichere Verbindung der Einzelteile der Baugruppe bewirkt.
Der Betätigungsstößel (24) ist vorteilhafterweise mit einem Konus (26) verbunden, der in einem Führungsblech (3) geführt ist. Das Führungsblech besteht aus besonders verschleißfestem Material und ist im Gehäuse (3) gelagert.
Das Führungsblech (3) wird nur von radialen Kräften mit einer vorbekannten Richtung beaufschlagt, deshalb überstreicht es, wie in 3 dargestellt, nur einen Winkel zwischen 90° und 180°, damit wird Gewicht, Bauraum und ein Kostenanteil eingespart.
Die Kolbenbaugruppe (17) ist mit einem Sensorträger (29) fest verbunden, der einen Permanentmagneten (30) trägt, wobei der Permanentmagnet im Zusammenwirken mit einem Hallsensor eine elektrische Überwachung der Lage der Kolbenbaugruppe ermöglicht.
Bezugszeichenliste

1: Parksperre
2: Gehäuse
3: Führungsblech
4: Hubmagnet
5: Spule
6: Polscheibe
7: Rollmantel
9: Kernbaugruppe
10: Anker
11: Polkern
12: Tiefziehhülse
13: Klinkenfeder
14: Entriegelungskolben
15: Klinke
16: Achse
17: Kolbenbaugruppe
18: Kolben
19: Hülse
20: Ring
21: Umspritzung
22: Dichtung
23: Dichtung
24: Betätigungsstößel
25: Feder
26: Konus
27: Feder
28: Deckel
29: Sensorträger
30: Permanentmagnet
31: Zylinder
32: Zylinder
41: Leitung
42: Führungsfläche
43: Führungsfläche
44: Ankerstange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1800164 A [0002]
DE 102013009747 A1 [0002]

Claims

Parksperre (1) mit einer Verriegelung durch eine Klinke (15), betätigt durch einen elektromagnetischen Hubmagneten (4) oder einen Entriegelungskolben (14), wobei die Parksperre ein Gehäuse (2) aufweist, das einen ersten Zylinder (31) enthält, einer in dem Zylinder (31) dichtend gelagerten Kolbenbaugruppe (17) mit einem Betätigungsstößel (24), der die Hauptfunktion der Parksperre bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbaugruppe (17) ein Verbundbauteil ist, bestehend aus Metall und Kunststoff, und wobei die Kolbenbaugruppe (17) mit einem Sensorträger fest verbunden ist, der einen Permanentmagneten (30) trägt.
Parksperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (24) mit seinem Konus (26) in einem Führungsblech (3) geführt ist, das einen Winkel zwischen 90° und 180° überstreicht, bezogen auf die Achse des Betätigungsstößels.
Parksperre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsblech (3) aus einem besonders verschleißfesten Material besteht und mit dem Gehäuse (2) kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbunden ist.
Parksperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbaugruppe (17) einen Kolben (18) enthält, der über eine Hülse (19) mit einem Ring (20) fest verbunden ist, wobei der Ring (20) und eine von einer Klinkenfeder (13) bewegte Klinke (15) die Verriegelung von zwei alternativen Stellungen der Kolbenbaugruppe (17), nämlich sowohl die durch die Kraft einer Feder (27) bewirkte Ruhestellung als auch die wegen eines ersten hydraulischen Drucks auf den Kolben (18) eingenommene Arbeitsstellung bewirkt.
Parksperre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelung durch ein elektrisches Signal an den Hubmagneten (4) aufhebbar ist, wobei ein elektrischer Strom eine Spule (5) durchfließt, wodurch ein Magnetfluss durch einen variablen Luftspalt zwischen einem Polkern (11) und einem Anker (10) erzeugt wird, was dann eine Kraft auf den Anker (10) bewirkt, die über eine Ankerstange (44) auf die Klinke geleitet wird und die Klinke gegen die Kraft der Klinkenfeder (13) in die offene Stellung bringt.
Parksperre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubmagnet (4) eine Spule (4), eine Polscheibe (6), einen Rollmantel (7), einen Polkern (11) und einen in einer Tiefziehhülse (12) gelagerten Anker (10) sowie eine Ankerstange (44) enthält, wobei die Tiefziehhülse (12), der Anker (10), die Ankerstange (44) und der Polkern (11) eine vormontierbare Kernbaugruppe bilden.