CN111828625B - 驻车锁止齿轮和驻车锁止装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轮、尤其是驻车锁止齿轮和驻车锁止装置。对于齿轮(10)，尤其是用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮，该齿轮包括环体，该环体具有：布置在环体(1)的外周上的径向作用的用于嵌接棘爪(20)的第一齿部(2)、布置在环体的端侧处的轴向作用的第二齿部(3)，该第二齿部(3)具有多个带倾斜齿侧(5a、5b)的齿(5)，以便嵌接轴(40)的相协作的轴向作用的第三齿部(42)，该第三齿部(42)具有带倾斜齿侧(44a、44b)的齿(44)。本发明还涉及一种具有构造为驻车锁止齿轮的齿轮的驻车锁止装置。

Description

驻车锁止齿轮和驻车锁止装置

技术领域

本发明涉及一种齿轮、尤其是驻车锁止齿轮和驻车锁止装置。

背景技术

驻车锁止器是变速器输出轴到变速器壳体的机械锁定机构。为此，通常将紧固至壳体的棘爪嵌合到输出轴的啮合的轮中。对于具有电动牵引驱动器的公路车辆，常需机械驻车锁止器，当车辆处于停止状态时，该机械驻车锁止器会卡锁驱动器，以防车辆意外滑行。

这通常通过能致动的棘爪来实现，该棘爪嵌接到齿轮、尤其是驻车锁止齿轮的凹槽中。当棘爪嵌合时，如果驻车锁止器并未在停车状态而是在车辆低速时嵌合，则驻车锁止器可能发生冲击。例如，车辆停在缓坡上就会出现这种情况。如果驻车锁止器嵌合时存在“齿对齿姿态”，并且棘爪仅在车辆滑行后才能闭锁，则也会出现这种情况。如果驾驶员在车辆完全停车之前将驻车锁止器嵌合，则也会出现这种情况。驻车锁止器、尤其是棘爪和驻车锁止齿轮的尺寸必须设计成使得它们能够承受这种负荷。

就电动牵引驱动器而言，电动马达的转子具有相当大的惯性矩。当在低速下嵌合驻车锁止器时，不仅车辆必须制动，而且电动马达的转子也须制动，这对驻车锁止器造成相当大的冲击负荷。冲击能量通过后续的扭转振动过程消减，这会给系统带来更多负担，并使乘员感到不适。

轴向平移的环形弹簧称为吸收且衰减冲击的构件，例如，铁路车辆中的缓冲弹簧。

发明内容

本发明的任务是，提供一种替代的齿轮、尤其是驻车锁止齿轮和替代的驻车锁止装置。

该任务通过具有以下所述特征的齿轮解决。

本发明提出一种用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮齿轮，尤其是用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮，所述齿轮包括环体，所述环体具有：

-布置在所述环体的外周上的径向作用的用于嵌接棘爪的第一齿部，

-布置在所述环体的端侧处的轴向作用的第二齿部，所述第二齿部具有多个带倾斜齿侧的齿，以便嵌接第二轴的相应的轴向作用的第三齿部，所述第三齿部具有带倾斜齿侧的齿。

该任务还通过具有以下所述特征的驻车锁止装置解决。有利的技术方案参阅从属权利要求。

本发明提出一种驻车锁止装置，其包括：

-第一轴，所述第一轴以能相对于壳体转动的方式支承，

-根据上述任一项所述的用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮驻车锁止齿轮，所述驻车锁止齿轮以能转动的方式支承在所述第一轴处，

-第二轴，所述第二轴具有轴向作用的用于嵌接到所述驻车锁止齿轮的第二齿部中的第三齿部，

-轴向支撑在所述第一轴处的弹簧元件，所述弹簧元件配置成使得所述第二轴或所述驻车锁止齿轮轴向支撑在所述第一轴处，

-其中，所述第一轴、所述第二轴、所述驻车锁止齿轮和所述弹簧元件配置成，当将所述棘爪嵌合到旋转的驻车锁止齿轮的第一齿部时，使得所述第二轴或所述驻车锁止齿轮借助轴向作用的齿部在轴向方向上沿行程压靠到支撑在所述第一轴处的弹簧元件上。

所述齿轮、尤其可以是用于自动变速器、自动化变速器或电驱动器的驻车锁止装置的驻车锁止齿轮，其包括环体。环体具有布置在环体的外周处的径向作用的用于嵌接棘爪的第一齿部。环体还具有布置在环体的端侧处的轴向作用的第二齿部，该第二齿部具有多个带倾斜齿侧的齿，以便嵌接到轴的相协作的轴向作用的第三齿部。其他关于驻车锁止齿轮的术语是驻车锁止环、驻车齿轮。

齿轮的环体就具有两个齿部。第一齿部径向作用，即，齿在径向方向上延伸并配置成以公知的方式和方法与驻车锁止装置的棘爪相互作用。第二齿部轴向作用，即，其在齿轮的轴向方向上延伸并配置成以形状锁合的(formschlüssig)方式嵌接到变速器的轴中。为此，所描述的轴具有第三齿部，该第三齿部与齿轮的第二齿部相协作。

第二齿部和第三齿部配置成将驻车锁止齿轮相对于轴的旋转运动转化为轴相对于驻车锁止齿轮的轴向运动。当第二齿部和第三齿部彼此相对扭转时，齿轮与轴之间的轴向距离增大。相反，轴与驻车锁止齿轮之间在轴向方向上的接近导致驻车锁止齿轮的旋转转动。

齿部应理解为成型构件、尤其是环体或具有尖角、尖齿或楔形件的轴，以建立连接和/或增加摩擦。术语“齿部”可以指齿的形状和结构及其制造。

第二齿部和第三齿部的齿侧优选设计为螺旋面。角度α则表示靠外的直径上相邻齿侧之间的角度。螺旋面的螺距确定驻车锁止齿轮相对于轴的平移运动与旋转运动之间的传动比。

优选的是，两个相邻齿的两个彼此邻接的齿侧限定出角度α，该角度介于120°≤α≤160°之间，特别优选介于150°≤α≤156°之间。更小的角度能够实现在相同的平移运动中使驻车锁止齿轮相对于轴的很大的扭转或更大的扭转。但该角度至少应大到避免自动联锁，这样会使轴与驻车锁止齿轮的平移的轴向的接近引起驻车锁止齿轮扭转。

根据本发明的第二方面，提供一种驻车锁止装置。如上所述，所述布置包括以能相对于壳体转动的方式支承的第一轴以及以能转动的方式支承在第一轴处的驻车锁止齿轮。该装置还包括第二轴，该第二轴具有轴向作用的用于嵌接到驻车锁止齿轮的第二齿部中的第三齿部。第二轴以旋转固定的方式支承在第一轴上，即以抗相对转动的方式与该第一轴连接。第二轴或驻车锁止齿轮以能轴向移位的方式支承在第一轴上。该装置还包括轴向支撑在第一轴处的弹簧元件，该弹簧元件配置成使得第二轴或驻车锁止齿轮轴向支撑在第一轴处。

第一轴、第二轴、驻车锁止齿轮和弹簧元件配置成当将棘爪嵌合到旋转的驻车锁止齿轮的第一齿部时，使得第二轴或驻车锁止齿轮借助轴向作用的齿部在轴向方向上沿行程压靠到支撑在第一轴处的弹簧元件上。

在驻车锁止装置的组装状态下，该装置的第二齿部和第三齿部轴向以形状锁合方式彼此嵌接的齿侧相对置地布置。换而言之，存在一种轴到轴的连接方式，其中，由齿侧传递扭矩。齿部可以例如由螺旋面组成。其可以在驻车锁止齿轮与第二轴之间传递扭矩和轴向力。

所述齿轮可以组装到变速器的不同轴上。这样，第一轴尤其可以是变速器输入轴、在输出轴上的或在与相应的轴连接的轴上的变速器中间轴。该轴特别优选是电动马达的转子轴，因为变速器通过传动可以相应地减小来自齿轮的扭矩。这样齿轮的尺寸就能设计得特小。

如果在轴转动期间，驻车锁止装置的棘爪卡合到齿轮的第一齿部中，则将齿轮或第二轴轴向压靠到弹簧元件上。在此，通过将棘爪嵌合到齿轮的齿部中而所产生的旋转冲击能量的第一部分被弹簧元件吸收。换而言之，齿轮在缓冲扭矩冲击的同时吸收冲击能量。另外，大幅减少棘爪上的负荷。在吸收冲击之后，弹簧元件将第二轴或驻车锁止齿轮压回到其初始姿态。

优选一种装置，其中第二轴与第一轴同轴布置、以抗相对转动的方式与第一轴连接并以能轴向移位的方式布置在第一轴上。第二轴可以借助花键或插接、例如以轴毂连接的形式与第一轴连接。

第二轴和齿轮可以例如布置成使得齿轮轴向固定并且第二轴能轴向移动。于是当棘爪嵌合时，在齿轮轴向固定的情况下将第二轴轴向压入弹簧元件中。

替代地，第二轴和齿轮也可以布置成使得第二轴轴向固定并且齿轮能轴向移动。于是当棘爪嵌合时，在第二轴轴向固定的情况下将齿轮轴向压入弹簧元件中。

还优选一种装置，其中第二齿部和第三齿部的齿侧的彼此接触的面形成摩擦面。在此情形下，由棘爪嵌合到齿轮的齿部中而所产生的旋转冲击能量的第二部分通过第二齿部和第三齿部的接触齿侧的摩擦而消失在这些齿侧和弹簧元件中，并转化为热量。

由此减少由弹簧元件吸收的能量，弹簧元件的尺寸可以相应地设计得更小。所产生的扭转振动也通过第二齿部的摩擦而衰减，从而扭转振动系统的后续扭转振动消减得更快。

弹簧元件优选构造为环形弹簧组。它尤其是可以与第一轴同轴布置。环形弹簧组尤其是可以在一个轴向端部与第二轴或齿轮相接触，并在其另一个轴向端部与第一轴、尤其是槽的边沿相接触，或与另外的元件相接触。重点仅在于，弹簧轴向支撑在第一轴处。当弹簧元件设计为环形弹簧组时，有利的是，冲击能量的其他部分通过环形弹簧组中的摩擦而消减。这样进一步减少弹簧元件通过弹性变形吸收的能量，弹簧元件的尺寸可以相应地设计得更小。

优选一种装置，其中第二轴和第一轴的元件在横截面中均具有L形轮廓，并且环形弹簧组在其相应的轴向端部处分别抵靠在该L形轮廓的侧边的表面上。

作为替代优选一种装置，其中第二轴和第一轴的元件在横截面中均具有L形轮廓，并且环形弹簧组在其相应的轴向端部处分别抵靠在该L形轮廓的侧边的表面上。L形轮廓的作用是增进可控地轴向导引待移动的部件、即齿轮或第二轴。代替两个轴向相对置的L型轮廓地，也可以仅使用一个L型轮廓。

优选的是，行程小于第二齿部的齿的轴向伸展。这确保第二齿部和第三齿部不会“跳出”扭转方向，并且当将第二轴或驻车锁止齿轮压入弹簧元件时，弹簧元件不会突然弹开。这可以例如通过相应地选择弹簧强度来实现。

作为替代优选的是，行程并不受限于小于齿高的路程，即，当将第二轴或驻车锁止齿轮压入弹簧元件时，第一轴与第二轴之间可能存在接触。当装置过载时，齿部跳出扭转方向。这种效应用来防止装置过载。

优选的是，弹簧元件如下地预紧，即，在棘爪未嵌合的状态下，使得第二齿与第三齿彼此压靠。

在第二齿部与第三齿部之间传递的扭矩随着弹簧元件的轴向力增大而增高。如果未受预紧，则当棘爪嵌合时，制动扭矩在开始时等于零，然后增高。即，转子的减速也从零开始，然后增高到最大值。

预紧的作用是，当棘爪嵌合时，第二齿部和第三齿部偏转之后立即传递的扭矩在开始时大于零，然后增高到最大值。

这样的优点在于，弹簧可以相应地更软地设计，以便在相同的轴向路程下获得与未预紧情况下相同的最大力。这样平均减速显著大于未预紧的情况(因为平均减速更均匀)。

换而言之，在所提供的最大扭转角相同的情况下，棘爪和第一齿部上的负荷由于在嵌合时的冲击而进一步减少，这时因为所需的最大减速更小。因此棘爪和第一齿部的尺寸能设计得更小。

本发明不限于独立权利要求或其从属权利要求的特征的指定组合。参阅本发明的权利要求、下面对优选实施方式的描述或直接参阅附图得出的单个特征也可以相互组合。权利要求中使用附图标记来引用附图，这不应限制权利要求的保护范围。

附图说明

在附图中示出下面说明的本发明的有利实施方式。其中：

图1以分解图示出优选实施方案中的齿轮和驻车锁止装置；

图2以纵向剖图和组合的方式示出图1中的齿轮和驻车锁止装置；以及

图3利用第二齿部的优选角度下的视图示出图1中的齿轮；

图4示出另一优选实施方式中的齿轮和驻车锁止装置。

具体实施方式

图1示出优选实施方式中的驻车锁止装置100。驻车锁止装置100包括以能相对于壳体(未示出)转动的方式支承的第一轴30。该轴30是电动马达的转子轴。

该驻车锁止装置还包括以能转动的方式支承在第一轴30处或其上的驻车锁止齿轮10，该驻车锁止齿轮具有环体1。环体1具有布置在其外周处的径向作用的用于嵌接棘爪20的第一齿部2。第一齿部2以公知的方式具有齿4，这些齿4带有成直齿的齿侧4a、4b。相邻的齿4之间存在相应的凹部。此外，环体具有布置在环体的端侧处的轴向作用的第二齿部3，该第二齿部3具有数个带倾斜齿侧5a、5b的齿5。第二齿部3或第三齿部42的齿侧5a、5b和44a、44b的彼此邻接的表面形成摩擦面。

驻车锁止装置还包括第二轴40，该第二轴40具有轴向作用的用于嵌接到驻车锁止齿轮10的第二齿部3中的第三齿部42。第二轴40与第一轴30同轴布置、以抗相对转动的方式与第一轴30连接并以能轴向移位的方式布置于第一轴30上。第三齿部42具有带倾斜齿侧44a、44b的齿44，这些齿侧与齿5的齿侧5a、5b相协作。同一齿部的相邻齿的彼此邻接的齿侧之间的角度优选介于130°≤α≤160°之间。

驻车锁止装置还包括轴向支撑在第一轴30处的弹簧元件50，在本例中，该弹簧元件50构造为环形弹簧组。环形弹簧组50配置成将第二轴40或驻车锁止齿轮10轴向支撑在第一轴30处。

在该实施方式中，驻车锁止齿轮10借助止动垫圈60来轴向固定。

驻车锁止齿轮10与轴线98同轴布置。棘爪20与轴线99同轴布置。两个轴线98、99彼此轴线平行地布置。

第一轴30、第二轴40、驻车锁止齿轮10和弹簧元件50配置成当将棘爪20嵌合到旋转的驻车锁止齿轮10的第一齿部2时，使得第二轴40借助轴向作用的齿部3、42在轴向方向97上沿行程压靠到支撑在第一轴30处的弹簧元件50上。换而言之，当棘爪20嵌合时，齿部3和42以它们的倾斜齿侧彼此相对扭转，以便产生轴向运动。该运动又被导引到环形弹簧组50中。

由此提供了显著减少棘爪上负荷的用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮以及驻车锁止装置。

图2以纵向剖视图示出图1中的实施方案。驻车锁止齿轮10旋转，棘爪未嵌合。

还可看出，环形弹簧组50轴向布置在第一轴30与第二轴40之间，其中，环形弹簧组以一端部51与第二轴40相接触，并且以另一端部52与第一轴30相接触。导环55布置在弹簧组50的端部52与轴30之间，这为弹簧组给予更佳的导引和更佳的保持。

还可清楚地看出，第二轴40和导环55在横截面中均具有L形轮廓。因此，环形弹簧组50可以在其相应的轴向端部51、52处分别抵靠在L形轮廓的侧边的表面上。

还可看出，在该优选实施方式中，第二轴的轴向行程小于第二齿部3的齿的轴向伸展，因此，当棘爪嵌合并将轴40压入弹簧组50时，轴40可以不与导环55接触。

图3以俯视图示出图1、图2中的组装的装置。该图中标记出齿侧之间的角度。

图4示出另一优选实施方式中的装置。区别于上述实施方式，驻车锁止齿轮10和第二轴40的轴向排列互换。第二轴40在轴30处轴向止动，而驻车锁止齿轮以能轴向移动的方式支承在第一轴30上。如果棘爪嵌合，则通过轴向作用的齿部将驻车锁止齿轮10压入弹簧组50中。

另一区别在于不存在任何导引元件55，而是环形弹簧组50以其轴向端部52与轴30直接接触。除此之外，该实施方式对应于图1至图3的实施方式，为此参阅上述内容。

已结合附图和说明书对本发明予以全面的描述和说明。该描述和说明应理解为示例性而非限制性。本发明不限于所公开的实施例。利用本发明并详细分析附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员容易想到其他实施方式或变型方案。

在权利要求中，词语“包括”和“具有”不排除存在其他元件或步骤。未定义的冠词“一”不排除存在多个。单个元件或单个单元可以执行权利要求中提及的多个单元的功能。在几个不同的从属权利要求中仅提及某些措施，这不应理解为无法同样有利地使用这些措施的组合。

附图标记列表

1 环体

2 第一齿部，外齿部

3 第二齿部，内齿部

4 齿，第一齿部的齿

4a、4b 齿侧

5 齿

5a、5b 齿侧，接合面

6 第一齿部的凹部

7 第二齿部的凹部

10 齿轮，驻车锁止齿轮

20 棘爪

30 第一轴，转子轴

40 第二轴

42 齿，第三齿部的齿

44 齿，第三齿部的齿

44a、44b 齿侧，接合面

50 弹簧元件，环形弹簧组，弹簧组

51 弹簧元件的轴向端部

52 弹簧元件的轴向端部

55 导环

60 止动环

96 轴向运动

97 轴向运动

98 齿轮的轴线，轴

99 棘爪的枢转轴线

Claims (13)

1.一种用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮(10)，所述齿轮包括环体，所述环体具有：

-布置在所述环体(1)的外周上的径向作用的用于嵌接棘爪(20)的第一齿部(2)，

-布置在所述环体的端侧处的轴向作用的第二齿部(3)，所述第二齿部(3)具有多个带倾斜齿侧(5a、5b)的齿(5)，以便嵌接第二轴(40)的相应的轴向作用的第三齿部(42)，所述第三齿部(42)具有带倾斜齿侧(44a、44b)的齿(44)。

2.根据权利要求1所述的用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮，其中，所述第二齿部(3)和第三齿部(42)的齿侧设计为螺旋面。

3.根据权利要求1或2所述的用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮，其中，两个相邻齿的两个彼此邻接的面之间限定出角度α，所述角度介于120°≤α≤160°之间。

4.根据权利要求3所述的用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮，其中，两个相邻齿的两个彼此邻接的面之间限定出角度α，所述角度介于150°≤α≤156°之间。

5.一种驻车锁止装置，其包括：

-第一轴(30)，所述第一轴(30)以能相对于壳体转动的方式支承，

-根据权利要求1至4中任一项所述的用于驻车锁止装置的驻车锁止齿轮(10)，所述驻车锁止齿轮(10)以能转动的方式支承在所述第一轴处，

-第二轴(40)，所述第二轴(40)具有轴向作用的用于嵌接到所述驻车锁止齿轮的第二齿部中的第三齿部(42)，

-轴向支撑在所述第一轴处的弹簧元件(50)，所述弹簧元件(50)配置成使得所述第二轴或所述驻车锁止齿轮轴向支撑在所述第一轴处，

-其中，所述第一轴、所述第二轴、所述驻车锁止齿轮和所述弹簧元件配置成，当将所述棘爪嵌合到旋转的驻车锁止齿轮的第一齿部时，使得所述第二轴或所述驻车锁止齿轮借助轴向作用的齿部在轴向方向(97)上沿行程压靠到支撑在所述第一轴处的弹簧元件上。

6.根据权利要求5所述的驻车锁止装置，其中，

-所述第二轴与所述第一轴同轴布置并以抗相对转动的方式与所述第一轴连接，且其中，

-所述第二轴或所述驻车锁止齿轮以能轴向移位的方式布置在所述第一轴上。

7.根据权利要求5或6所述的驻车锁止装置，其中，所述第二齿部和第三齿部的齿侧的彼此邻接的面形成摩擦面。

8.根据权利要求5或6所述的驻车锁止装置，其中，所述弹簧元件构造为环形弹簧组。

9.根据权利要求8所述的驻车锁止装置，其中，所述环形弹簧组至少部分地轴向布置在所述第一轴与所述第二轴之间，其中，所述环形弹簧组以一端部(51)与所述第二轴相接触，并且以另一端部(52)与所述第一轴相接触。

10.根据权利要求9所述的驻车锁止装置，其中，所述第二轴和所述第一轴的元件(55)在横截面中分别具有L形轮廓，并且所述环形弹簧组在其相应的轴向端部处分别抵靠在所述L形轮廓的侧边的表面上。

11.根据权利要求9所述的驻车锁止装置，其中，所述驻车锁止齿轮和所述第一轴的元件(55)在横截面中分别具有L形轮廓，并且所述环形弹簧组在其相应的轴向端部处分别抵靠在所述L形轮廓的侧边的表面上。

12.根据权利要求5、6、10、11中任一项所述的驻车锁止装置，其中，所述第二轴或所述齿轮的轴向行程小于所述第二齿部的齿的轴向伸展。

13.根据权利要求5、6、10、11中任一项所述的驻车锁止装置，其中，所述弹簧元件如下地预紧，即，在棘爪未嵌合的状态下，使得所述第二齿与所述第三齿彼此压靠。

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