DE10040077C2

DE10040077C2 - Aktuator zur Betätigung einer mit einem Hydraulik-Wählschieber gekoppelten Parksperreneinrichtung

Info

Publication number: DE10040077C2
Application number: DE10040077A
Authority: DE
Inventors: Thomas Benda
Original assignee: United Parts FHS Automobil Systeme GmbH
Current assignee: Kongsberg Automotive AB
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2020-08-17
Also published as: DE10040077A1; US6537171B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktuator entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Die Wählbetätigung in einem Automobil hat die Aufgabe, die vom Fahrer eingestellte Wählstufe an das Automatgetriebe weiterzuleiten. Ein Automatgetriebe hat mindestens die Wählstufen "P - R - N - D". Weiterhin kann es noch Wählstufen wie "L" oder "3, 2, 1" geben. Das Betätigen ist mechanisch oder elektrisch möglich. Bei elektrischen Wähleinrichtungen im Fahrzeuginnenraum ist nur ein elektrischer Schalter oder Sensor vorgesehen, der die Wählstufenwahl des Fahrers an den Getriebecontroller weitergibt.

Der Getriebecontroller enthält einen Mikroprozessor der die Aufgabe hat, die Wählposition des Automatgetriebes mit der der Wählstufenwahl zu vergleichen und im Falle einer Differenz einen Aktuator zur Betätigung eines Hydraulik-Wählschiebers am Getriebe so anzusteuern, dass der Wählschieber am Getriebe und Wählstufenauswahl, wieder die gleiche Wählstufe aufweisen.

Automatgetriebe weisen eine Parksperreneinrichtung zur mechanischen Verriegelung des Getriebes auf, die in der Wählstellung "P" eingerückt wird und ein Wegrollen des Fahrzeuges, z. B. am Hang, verhindert.

Wird ein Fahrzeug mit einem derartigen Automatgetriebe an einem Hang abgestellt, verspannt sich durch die Hangabtriebskraft die mechanische Blockierung des Getriebes in der Schaltstellung "P". Damit ist ein sehr hoher Kraftaufwand nötig, um das Getriebe aus der Schaltstellung "P" herauszubekommen. Für Fahrzeuge mit elektrischer Wähleinrichtung und mittels Aktuator betätigter Parksperreneinrichtung bedeutet dies, dass der betreffende, z. B. elektrische Antrieb ausgesprochen leistungsstark ausgelegt werden muß, was aber zur Folge hat, dass der Antrieb sehr träge reagiert und ein hohes Gewicht aufweist. Darüber hinaus sind derartige Antriebe platzaufwendig und teuer. Für das Durchschalten der übrigen Wählpositionen des gekoppelten Hydraulik-Wählschiebers benötigt man nur einen sehr schwachen Antrieb, der sehr schnell reagiert, da das Durchschalten nicht länger als einige Sekunden dauern sollte. Desweiteren muß das Positionieren des Hydraulik-Wählschiebers des Automatgetriebes sehr genau erfolgen. Für diese Aufgaben ist ein kräftiger und träger Antrieb, wie er bei großen Elektromotoren vorhanden ist, ungeeignet. Diese Aussage trifft prinzipiell auf alle Antriebe oder Aktuatoren zu.

Im Getriebe ist eine Rastierung angeordnet, die dazu dient, den Hydraulik- Wählschieber genau zu positionieren. Da bei einer mechanischen Betätigung die Toleranzkette zwischen Antrieb und Wählschieber zu groß ist, um genau zu positionieren, wird ein Spiel benötigt. Andernfalls müßte über den Aktuator die exakte Positionierung gegenüber der Rastierung vorgenommen werden.

Aus DACH, Hans-Jörg: PKW-Automatgetriebe (Landsberg, Verlag Moderne Industrie, 1994, Seiten 24 u. 25) geht eine Parksperre mit Automatgetriebe mit gekoppeltem Wählschieber hervor, bei der in der Stellung "P" einer Wählwelle eine Klinke in das Parksperrenrad einrastet.

Am DE 44 47 512 A1 geht eine Fahrstufenwähleinrichtung mit einem einzigen Elektromotor zur Betätigung einer mit dem Hydraulik-Wählschieber gekoppelten Parksperreneinrichtung hervor, bei der ein besonderer Hohlspindel-Elektromotor als Antrieb mit einem aufwendigen Spindeltrieb vorgesehen ist.

In US 5 827 149 A ist eine Wähleinrichtung beschrieben, bei der zwei E-Motoren vorhanden sind, wobei dir eine den Hydraulik-Wählschieber des Getriebes verstellt und mit einem Gestänge versehen ist, und der andere zum Lösen der Klinke einer Parksperreneinrichtung dient. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist, dass zwei E-Motoren erforderlich sind.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und einen Aktuator zur Betätigung einer mit einer Hydraulik- Wählschieber gekoppelten Parksperreneinrichtung für ein Kraftfahrzeug- Automatgetriebe anzugeben, mit dem zum einen sehr hohe Kräfte auf die Parksperreneinrichtung in Stellung "P" übertragen werden können und zum anderen die Möglichkeit besteht, das Positionieren sehr genau und schnell vorzunehmen, wobei ein Antrieb mit geringem Gewicht und Abmaß zum Einsatz kommen soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Der erfindungsgemäße Aktuator zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen seinem Antrieb und der Parksperreneinrichtung ein Viergelenkgetriebe angeordnet ist. Dieses Viergelenkgetriebe hat auf Grund der Anordnung der Hebelarme und der Koppelglieder ein nicht konstantes Übersetzungsverhältnis, welches dazu genutzt wird, dass in der Stellung "P" mit viel Kraft, aber geringer Geschwindigkeit und in den anderen Stellungen (R, N, D . . .) mit geringer Kraft und bei höherer Geschwindigkeit das Drehmoment des Antriebes des Aktuators auf das Automatgetriebe übertragen wird.

Als Aktuatorantrieb ist ein Elektromotor mit Übersetzungsgetriebe vorteilhaft. Es ist es vorteilhaft, den Elektromotor mit einem selbsthemmenden Schneckengetriebe so zu koppeln, daß dieses auf das Viergelenkgetriebe wirkt. Das ist erforderlich, um die Drehzahl des E-Motors entsprechend abzusenken. Ebenso denkbar ist aber auch ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder als Aktuatorantrieb.

Denkbar sind aber auch Planeten, Zahnstangen oder Kegelradgetriebe. Damit besteht die Möglichkeit mit dem Antrieb geringer Leistung zugunsten eines langen Weges auch hohe Kräfte auf die Parksperreneinrichtung zu übertragen und in einer anderen Stellung des Viergelenkgetriebes schnell mit geringer Kraft zu schalten.

Das Viergelenkgetriebe besteht bei einer drehbaren Betätigungswelle für die Parksperreneinrichtung und einem Drehantrieb des Aktuators in seiner einfachsten Weise aus zwei Kurbeln, wobei die eine fest mit der Betätigungswelle für die Parksperreinrichtung und den daran gekoppelten Wählschieber und die andere mit dem Aktuatorantrieb verbunden ist, und derart angeordnet, dass in Stellung "P" am Antrieb ein kleinerer Hebelarm als in den übrigen Stellungen wirksam ist. Die an der Betätigungswelle angeordnete Kurbel ist größer als die Kurbel am Aktuatorantrieb. Beide Kurbeln sind miteinander mit einer Koppelstange verbunden, wobei die Koppelstange spielbehaftet ausgeführt ist.

Das Spiel der Koppelstange kann in einfachster Ausführung dadurch erreicht werden, dass an ihr ein Langloch angeordnet ist, in das ein Bolzen einer Kurbel eingreift. Denkbar sind aber auch ineinandergreifende Klauen, die zueinander ein Spiel aufweisen, so dass es zu einer Verzögerung beziehungsweise einem Spiel kommt. Eine andere Maßnahme wäre ein Spiel an einem beliebigen Teil zwischen Aktuatorantrieb und Parksperreneinrichtung vorzunehmen.

Im Folgenden wird die Erfindung an zwei Figuren und einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 Den erfindungsgemäßen Aktuator in schematischer Darstellung in einer Position, in dem die Koppelstangen und die Kurbel am Schneckengetriebe sich nahe eines Totpunktes für die Wählstufe "P" befinden

Fig. 2 Den erfindungsgemäßen Aktuator in einer Stellung in der der Totpunkt überwunden wurde.

Die Fig. 1 zeigt den erfindungsgemäßen Aktuator, dessen elektrischer Antrieb 1 aus einem verhältnismäßig kleinen und nicht sehr drehmomentstarken Motor 1 besteht. Dieser Motor 1 ist mit dem selbsthemmenden Schneckengetriebe 2 gekoppelt.

Eine mittels Rastierung 5 und Rastiernocken 6 verrastbare Betätigungswelle 3 für die nicht dargestellte Parksperreinrichtung und den ebenfalls nicht dargestellten, daran gekoppelten Wählschieber ist mit einem Viergelenkgetriebe an das Schneckengetriebe 2 gekoppelt. Das Viergelenkgetriebe besteht jeweils aus einer Kurbel an der Betätigungswelle 3 bzw. am Schneckengetriebe 2 und einer Koppelstange 4. Das Fahrzeug, welches sich in Parkposition befindet und an einem Hang abgestellt wurde, hat durch die Hangabtriebskraft eine Kraft auf das Getriebe, in dem Fall auf das Automatikgetriebe ausgeübt. Durch die Hangstellung ist nach dem Parken eine hohe Kraft erforderlich, um die Klinke wieder aus einer verrasteten Parksperreneinrichtung einem Parksperrenrad im Getriebe zu entfernen. Das Viergelenkgetriebe ist so ausgelegt, dass in Parkposition die Kurbeln 8, 9 am Automatikgetriebe und am Schneckengetriebe 2 über die Koppelstange 4 so verdreht, daß die Koppelstange 4 mit der Kurbel 9 am Schneckengetriebe 2 einen sehr spitzen Winkel einnimmt. Die Hebelverhältnisse zwischen A1 und A2 werden damit sehr groß, so dass nur ein kleines Drehmoment erforderlich ist, um mit dem Motor 1 die Betätigungswelle 3 zu bewegen, um aus der Position "P" des Schalthebels in eine andere Stellung zu schalten. Das Viergelenkgetriebe bestehend aus den beiden Kurbeln 8, 9 und der Koppelstange 4, weist wegen der Anordnung und Lage der Kurbeln eine veränderliche Übersetzung auf, wobei die Koppelstange 4 aus zwei Teilen besteht, die mit einer Klaue 7 verbunden sind, welche ein Spiel aufweist. Das ermöglicht das Einrasten der Rastierung 5 in die Rastiernocken 6 auch in Zwischenstellungen.

Bei Betätigung eines nicht gezeigten Wählhebels einer nicht gezeigten elektrischen Wähleinrichtung aus der Stellung "P" in eine andere Schaltstellung setzt sich der Motor 1 zur Betätigung der Betätigungswelle 3 in Funktion und fährt mit Hilfe des Schneckengetriebes 2 die Kurbel 9 und somit die Kurbel 8 an der Betätigungswelle 3 über die Koppelstange 4 in eine andere, nämlich die gewählte Position (Fig. 2). Die Betätigungskräfte des Automatikgetriebes sind in den Positionen R, N und D wesentlich kleiner. Damit wird die Übersetzung B1 zu B2 immer kleiner, womit die Betätigungsgeschwindigkeit größer wird. Für die exakte Positionierung wird die Rastierung 5 der Betätigungswelle 3 genutzt. Dadurch, daß die Koppelstange 4 des Viergelenks spielbehaftet ist, kann die Betätigungswelle 3 in Positionen verrasten, ohne dass sich der Antrieb 3 bewegt.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

1

E-Motor, Antrieb

2

Schneckengetriebe

3

Betätigungswelle

4

Koppelstange

5

Rastierung

6

Rastiernocken

7

Spielelement

8

Kurbel an

3

9

Kurbel an

2

Claims

1. Aktuator zur Betätigung einer mit einem Hydraulik-Wählschieber gekoppelten Parksperreneinrichtung für ein Kraftfahrzeug- Automatgetriebe mit elektrischer Wähleinrichtung, mit einer Rastvorrichtung zur Verrastung des Wählschiebers in den Wählstellungen für die Wählstufen (P, R, N, D), dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator aus einem Antriebsmotor und einem ungleich übersetzenden, spielbehafteten Viergelenkgetriebe besteht, wobei dessen Hebelarme und das Koppelglied derart angeordnet sind, dass in der Wählstellung "P" mit betätigter Parksperre am Antrieb ein kleinerer Hebelarm und am Abtrieb ein größerer Hebelarm als in den übrigen Wählstellungen wirksam ist.

2. Aktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kurbel (8) als Hebelarm an einer drehbaren Betätigungswelle (3) der Parksperreneinrichtung fest angeordnet ist, der zweite Hebelarm als Kurbel (9) an einer drehbaren Welle des Antriebs angeordnet ist und das Koppelglied als spielbehaftete Koppelstange (4) ausgeführt ist.

3. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb (1) ein pneumatischer - oder hydraulischer Zylinder angeordnet ist.

4. Aktuator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb ein Elektromotor angeordnet ist und dass zwischen Elektromotor und Viergelenk (4, 8, 9) ein selbsthemmendes Schneckengetriebe (2) angeordnet ist.