CN102121532A - 一种无驻车齿轮的驻车制动装置 - Google Patents

一种无驻车齿轮的驻车制动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无驻车齿轮的驻车制动装置,通过将呈弯曲状结构的弧形棘爪一端设计成与差速器齿圈内啮合的齿形头,使其能与差速器齿圈配合的方法,即该齿形头直接与驻车的传动齿轮呈径向可分离啮合,使棘爪机构通过锁止机构的铰接连杆机构以径向直接推入传动齿轮的齿槽中,实现驻车制动的功能,这样就使整个驻车制动装置省去了一个驻车齿轮的零件,节省了产品的成本,也节约了变速器的布置空间。

Description

一种无驻车齿轮的驻车制动装置
技术领域
本发明专利涉及一种驻车制动装置,更具体地说是一种汽车自动变速器中的无驻车齿轮的驻车制动装置。
背景技术
自动变速器一般都至少有前进档、空档、倒档和P档四个档位,与手动变速器相比,P档是自动变速器增加的一个档位。这个档位的功能是实现汽车停车时的制动。驻车制动是自动变速器中不可缺少的一套装置。
自动变速器的驻车制动装置必须实现以下几个功能:
1、在换档拉索的推拉下实现锁死与解除驻车制动轮的功能;
2、在换档推拉索保持自由状态(不推也不拉)时,驻车制动必须严格地保持松开的状态,不能在外部震动等正常条件的影响下将制动齿轮锁死;
3、当驻车棘爪将驻车齿轮锁死后,在汽车正常震动或具有运动趋势的情况下,也能保持锁死的状态;
4、由于驻车棘爪的头是方形的,有一定的宽度,它进入驻车齿轮要受到角度上的限制。也就是说,当换档杆挂入P档时,驻车棘爪向驻车齿轮方向运动。但很多时候驻车棘爪并不能恰好完全进入驻车齿轮的齿槽中。在这种情况下,要保证P档能挂上,且当驻车齿轮转动一个角度时,驻车棘爪能自动地迅速进入驻车齿轮的齿槽,实现驻车齿轮的锁死。
在现行技术中,例如专利号为US6994650的美国专利文件公开了一种小型变速器的驻车制动机构(Park Brake Mechanism for Integrated Transmission and Transfer Case),在该机构中,当换档组件位于P档时,驻车推杆组件上的预紧弹簧推动一楔形构件将驻车棘爪组件中的棘爪与驻车齿轮的齿槽啮合,达到驻车制动的作用。
再比如本申请人前不久申请的同族专利,其名称为一种驻车制动装置,通过控制铰链的弯曲与伸直,实现驻车棘爪的上下运动,使驻车棘爪能进入和退出驻车齿轮。通过一个棘爪回位弹簧,使驻车棘爪在向下运动过程中不能恰好进入驻车齿轮的情况下也能保证驻车功能的实现。通过铰链的自锁功能,使驻车棘爪在进入驻车齿轮后能牢牢地保持状态,不会自动退出。通过向左推动驻车铰链使驻车棘爪能顺利地退出驻车齿轮,实现驻车制动的解除。
上述美国专利和上述本申请人前不久申请的专利都需要一个部件“驻车齿轮”,其一定程度上增大了变速器的布置空间,而且给驻车制动装置的安装提出了更高的技术要求,其成本也相应的提高不少,这还是本领域当中的一个普遍存在的未解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术因必需要配有驻车齿轮而带来的安装麻烦,以及增大变速器布置空间为代价等不足,提供一种体积小、安装灵活、结构简单、安全可靠的无驻车齿轮的驻车制动装置。
为了达到以上目的,本发明是通过以下技术方案实现:一种无驻车齿轮的驻车制动装置,由推杆机构、锁止机构和棘爪机构构成,其特征在于,所述的棘爪机构包括弧形棘爪、棘爪回位弹簧和棘爪支座;弧形棘爪一端设有齿形头,该齿形头直接与驻车的传动齿轮在传动齿轮的径向上为可分离啮合;另一端铰接在棘爪支座上,棘爪支座设于变速器壳体上;棘爪回位弹簧设于弧形棘爪和棘爪支座的铰接处;  所述的锁止机构为铰链机构,其上端铰接到变速器壳体上,下端铰接在弧形棘爪的外侧弧形面上;所述的推杆机构为伸缩机构,其一端铰接到锁止机构上,另一端与变速器换档拉索相连。
本发明通过将呈弯曲状结构的弧形棘爪一端设计成与差速器齿圈内啮合的齿形头,使其能与差速器齿圈配合的方法,即驻车棘爪能直接利用一个传动齿轮,实现驻车制动的功能,这样就使整个驻车制动装置省去了一个驻车齿轮的零件,节省了产品的成本,也节约了变速器的布置空间。
本发明的无驻车齿轮的驻车制动装置,利用传动系统中的一个传动齿轮代替了驻车齿轮的功能,使棘爪机构通过锁止机构的铰接连杆机构以径向直接推入传动齿轮的齿槽中,达到驻车制动的功能,为在轴向空间较紧张紧凑的变速器上布置驻车制动装置提供了一种新的解决方案。由于铰接连杆机构的特性,当锁止机构在自由弯曲状态和驻车自锁弯曲状态时,不会因为振动等因素,使弧形棘爪从传动齿轮中滑出,保证了汽车在驻车或自由状态的制动可靠性。
作为优选,所述锁止机构包括上铰链、下铰链和铰链支座,该机构具有一个自由弯曲状态和一个自锁弯曲状态;上铰链上端铰接在铰链支座上,铰链支座设于变速器壳体上;下铰链上端与上铰链相铰接,下端铰接在弧形棘爪的外侧弧形面上。
由于锁止机构的铰接连杆机构的特性,当驻车锁止机构在自由弯曲状态和驻车自锁弯曲状态时,不会因为振动等因素,使驻车棘爪从传动齿轮中滑出,保证了汽车在驻车或自由状态的制动可靠性。下铰链上端与上铰链相铰接,下端铰接在弧形棘爪的外侧弧形面上的凸耳上,铰链连杆机构推动弧形棘爪绕棘爪支座转动,使得铰链连杆机构推杆力度平缓平稳,最大限度的满足了人们操作手感的舒适度。
作为优选,所述锁止机构在自锁弯曲位置时,其上铰链与下铰链的夹角为160到175度。使所述驻车锁止机构具有一个最佳自锁状态。
作为优选,所述推杆机构包括拉杆、铰链、缓冲弹簧和止推螺母;拉杆一端端部设有呈“U”形的连接件,其通过该连接件铰接到上铰链和下铰链的铰接处;另一端可伸缩的延伸入呈“U”形的铰链内部;拉杆在铰链内部的杆体上套设有缓冲弹簧,并由止推螺母固定。
通过本发明的这种驻车推杆机构,当弧形棘爪未对准传动齿轮齿槽的时候,缓冲弹簧的蓄能能保证一当弧形棘爪对准传动齿轮齿槽时及时与之啮合,保证了驻车制动的可靠性。
作为优选,所述下铰链的上端设有限位机构。所述限位机构为下铰链侧面延伸出的一个凸块,该凸块位于锁止机构在自锁弯曲位置时的凸角一侧。
通过该限位机构,使锁止机构到达自锁弯曲状态时,限定在一个最佳的自锁角度。
作为优选,齿形头的齿面呈弧形且齿个数范围在3到5个。齿形头的齿面呈弧形便于齿形头与传动齿轮啮合,齿个数至少为3个保证齿形头与传动齿轮啮合有一个较大的重合度不宜打滑。
作为优选,所述棘爪支座与变速器壳体一体压铸成型的。所述铰链支座与变速器壳体一体压铸成型的。因为在实际操作中该装置的使用频率较高,上述一体式设计能够最大限度的保证驻车制动装置的稳定性,而且能够延长装置的使用的寿命。
有益效果:(1)本发明通过将呈弯曲状结构的弧形棘爪一端设计成与差速器齿圈内啮合的齿形头,使其能与差速器齿圈配合的方法,即驻车棘爪能直接利用一个传动齿轮,实现驻车制动的功能,这样就使整个驻车制动装置省去了一个驻车齿轮的零件,节省了产品的成本,也节约了变速器的布置空间。
(2)本发明的无驻车齿轮的驻车制动装置,利用传动系统中的一个传动齿轮代替了驻车齿轮的功能,使棘爪机构通过锁止机构的铰接连杆机构以径向直接推入传动齿轮的齿槽中,达到驻车制动的功能,为在轴向空间较紧张紧凑的变速器上布置驻车制动装置提供了一种新的解决方案。由于铰接连杆机构的特性,当锁止机构在自由弯曲状态和驻车自锁弯曲状态时,不会因为振动等因素,使弧形棘爪从传动齿轮中滑出,保证了汽车在驻车或自由状态的制动可靠性。
(3)通过本发明的这种驻车推杆机构,当弧形棘爪未对准传动齿轮齿槽的时候,缓冲弹簧的蓄能能保证一当弧形棘爪对准传动齿轮齿槽时及时与之啮合,保证了驻车制动的可靠性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的结构分解图;
图3为本发明驻车制动处于非工作状态时的示意图;
图4为本发明驻车过程中弧形棘爪不能恰好完全进入传动齿轮时的示意图;
图5为本发明弧形棘爪完全进入传动齿轮时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1:如图1和图2所示,一种无驻车齿轮的驻车制动装置,由推杆机构1、锁止机构2和棘爪机构3构成,利用传动系统中的一个传动齿轮4代替了驻车齿轮的功能。
棘爪机构3包括弧形棘爪31、棘爪回位弹簧32和棘爪支座33;为了使得弧形棘爪31直接与传动齿轮4配合(传动齿轮4是差速器齿中的一部分属典型齿小),所以将弧形棘爪31一端设为与差速器齿圈内啮合的齿形头311,齿形头311的齿面呈弧形且齿个数为5个,该齿形头311直接与驻车的传动齿轮4在传动齿轮4的径向上为可分离啮合;另一端铰接在棘爪支座33上,棘爪支座33与变速器壳体一体压铸成型的;棘爪回位弹簧32设于弧形棘爪31和棘爪支座33的铰接处。
锁止机构2为铰链机构,锁止机构2包括上铰链21、下铰链22和铰链支座23,该机构具有一个自由弯曲状态和一个自锁弯曲状态,锁止机构2在自锁弯曲位置时,其上铰链21与下铰链22的夹角为160度。上铰链21上端铰接在铰链支座23上,铰链支座23与变速器壳体一体压铸成型的;为了使得该铰链机构推杆力度平缓平稳,下铰链22上端与上铰链21相铰接,下端铰接在弧形棘爪31的外侧弧形面上的凸耳312上。
下铰链22的上端设有限位机构221,限位机构221为下铰链22侧面延伸出的一个凸块,该凸块位于锁止机构2在自锁弯曲位置时的凸角一侧。
推杆机构1为伸缩机构与变速器换档拉索相连,推杆机构1包括拉杆11、铰链12、缓冲弹簧13和止推螺母14;拉杆11一端端部设有呈“U”形的连接件111,其通过该连接件111铰接到上铰链21和下铰链22的铰接处;另一端可伸缩的延伸入呈“U”形的铰链12内部;拉杆11在铰链12内部的杆体上套设有缓冲弹簧13,并由止推螺母14固定。
实施例2:锁止机构2在自锁弯曲位置时,上铰链21与下铰链22的夹角为175度。其余同实施例1。
实施例3:为了使得弧形棘爪31直接与传动齿轮4配合(传动齿轮4是差速器齿中的一部分属典型齿小),所以将弧形棘爪31一端设为与差速器齿圈啮合的齿形头311,齿形头311的齿面呈弧形且齿个数为3个,该齿形头311直接与驻车的传动齿轮4呈径向可分离啮合。其余同实施例1。
实际使用中:如图3所示,当变速器的换档杆不在P档位时,驻车制动装置的弧形棘爪31处于与传动齿轮4的分离状态,此时为驻车制动装置的非工作状态。
当变速器的换档杆挂入P档时,换档机构上的拉索将铰链12向右拉。此时有两种情况可能发生:第一种,弧形棘爪31恰好对准传动齿轮4的齿槽,弧形棘爪31顺利地完全进入传动齿轮4的齿槽,如图5所示;第二种,弧形棘爪31没有恰好对准传动齿轮4的齿槽,弧形棘爪31不能顺利地完全进入传动齿轮4的齿槽,如图4所示。驻车制动装置需要在这两种情况下都能保证驻车功能的实现。
第一种情况下的驻车比较简单,不需要特殊的装置就能实现此功能。在第二种情况下,驻车制动就需要利用一个特殊的装置辅助其完成驻车功能。当驻车时出现第二种情况,那么整个驻车过程可以用图3、图4和图5三个状态表示。图3状态为自由状态,当换档拉索将铰链12向右拉时,铰链12通过拉杆11将上铰链21、下铰链22从弯曲状态拉向伸直状态。当弧形棘爪31向下运动碰到传动齿轮4的轮齿部分时,弧形棘爪31不能再继续转动。此时,换档拉索仍然可以继续向右拉,而位于拉杆11与铰链12之间的缓冲弹簧13就会被压缩。此时的汽车并没有实现驻车制动。止推螺母14的功能是将缓冲弹簧13固定在拉杆11与铰链12之间。一旦汽车出现移动,传动齿轮4就会发生转动,当弧形棘爪31刚好对准传动齿轮4的齿槽部分时,弧形棘爪31在受到缓冲弹簧13所积蓄的弹性势能下会迅速地克服棘爪回位弹簧32的弹力进入正在转动的传动齿轮4的齿槽中,从而实现驻车制动的功能,如图5所示。
如图5所示,实现驻车制动后,上铰链21与下铰链22并不在同一直线上,而是呈现一定的角度。这个角度就是用来实驻车自锁的功能。这个角度是依靠下铰链22上的一个限位结构221实现的。此结构在图2中下铰链22中表示得较清晰。
当换档拉索将铰链12向左推时,铰链12的左端直接接触到拉杆11,将克服铰链的自锁力将上铰链21、下铰链22推到自由的弯曲状态。
在安全性的保证方面,棘爪回位弹簧32为扭转式的弹簧,其自由状态下是使弧形棘爪31保持远离传动齿轮4的状态。此外,在换档杆挂入除P档以外的任何档位时,拉杆11都会处于使上铰链21、下铰链22保持弯曲的状态,即使汽车受到较严重的振动,弧形棘爪31也不会进入传动齿轮4中。当换档杆挂入P档且弧形棘爪31完全进入传动齿轮4时,上下铰链22的自锁角使弧形棘爪31牢牢地卡在传动齿轮4中。即使汽车受到较严重的振动,弧形棘爪31也不会被退出传动齿轮4。所以,此装置从结构上保证了其有较高的安全系数。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域普通的技术人员来说,在不脱离本发明核心技术特征的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无驻车齿轮的驻车制动装置,由推杆机构、锁止机构和棘爪机构构成,其特征在于,所述的棘爪机构(3)包括弧形棘爪(31)、棘爪回位弹簧(32)和棘爪支座(33);弧形棘爪(31)一端设有齿形头(311),该齿形头(311)直接与驻车的传动齿轮(4)在传动齿轮(4)的径向上为可分离啮合;另一端铰接在棘爪支座(33)上,棘爪支座(33)设于变速器壳体上;棘爪回位弹簧(32)设于弧形棘爪(31)和棘爪支座(33)的铰接处;
所述的锁止机构(2)为铰链机构,其上端铰接到变速器壳体上,下端铰接在弧形棘爪(31)的外侧弧形面上;
所述的推杆机构(1)为伸缩机构,其一端铰接到锁止机构(2)上,另一端与变速器换档拉索相连。
2.根据权利要求1所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,所述锁止机构(2)包括上铰链(21)、下铰链(22)和铰链支座(23),该机构具有一个自由弯曲状态和一个自锁弯曲状态;上铰链(21)上端铰接在铰链支座(23)上,铰链支座(23)设于变速器壳体上;下铰链(22)上端与上铰链(21)相铰接,下端铰接在弧形棘爪(31)的外侧弧形面上。
3.根据权利要求2所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,所述锁止机构(2)在自锁弯曲位置时,其上铰链(21)与下铰链(22)的夹角为160到175度。
4.根据权利要求2所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,所述推杆机构(1)包括拉杆(11)、铰链(12)、缓冲弹簧(13)和止推螺母(14);拉杆(11)一端端部设有呈“U”形的连接件(111),其通过该连接件(111)铰接到上铰链(21)和下铰链(22)的铰接处;另一端可伸缩的延伸入呈“U”形的铰链(12)内部;拉杆(11)在铰链(12)内部的杆体上套设有缓冲弹簧(13),并由止推螺母(14)固定。
5.根据权利要求2或3或4所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,所述下铰链(22)的上端设有限位机构(221)。
6.根据权利要求5所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,所述限位机构(221)为下铰链(22)侧面延伸出的一个凸块,该凸块位于锁止机构(2)在自锁弯曲位置时的凸角一侧。
7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,齿形头(311)的齿面呈弧形且齿个数范围在3到5个。
8.根据权利要求5所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,齿形头(311)的齿面呈弧形且齿个数范围在3到5个。
9.根据权利要求1所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,所述棘爪支座(33)与变速器壳体一体压铸成型的。
10.根据权利要求4所述的无驻车齿轮的驻车制动装置,其特征在于,所述铰链支座(23)与变速器壳体一体压铸成型的。
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