CN112696493A - 机电式驻车锁致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于致动机动车辆中的驻车锁的机电式驻车锁致动器，包括：‑电动马达，‑可旋转或可枢转地安装的致动器轴，该致动器轴用于直接或间接驱动作用在驻车锁的锁定爪上的致动元件，‑齿轮机构，通过该齿轮机构将致动器轴可操作地连接至电动马达的输出轴，其中，所述齿轮机构包括位于电动马达的输出轴和致动器轴之间的可操作连接链中的两个齿轮元件，其中的第一齿轮元件安装成可在两个位置之间移动，所述第一齿轮元件可至少暂时从正常位置移动到紧急解锁位置，在正常位置，其直接可操作地连接到第二齿轮元件，在紧急解锁位置，将其从第二齿轮元件移开至少足够远，以使可操作连接断开。

Description

机电式驻车锁致动器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的机电式驻车锁致动器。该类型的驻车锁致动器用于致动布置在机动车辆中的驻车锁，该锁又设置成当所述锁处于锁定位置时防止机动车辆意外滑走。特别地，本发明涉及例如在电动机动车辆或在包括混合动力变速器、包括自动化变速器或包括汽车工业中的自动变速器的机动车辆中使用的类型的机电式驻车锁致动器。

背景技术

驻车锁是需要的，特别是当固定驱动器(马达)的抑制作用不足以将机动车辆保持在适当位置或例如由于常开的联接元件而不能使用时。那么，传动系通常通过驻车齿轮锁定，该驻车齿轮不可旋转地安装在变速器的输出轴上并包括齿部，该驻车齿轮可以通过可枢转地安装在平行轴线上的驻车爪以互锁的方式锁定在齿部上。在这种情况下，驻车爪通过复位弹簧的力会从驻车齿轮被预加应力到解锁位置或朝向驻车齿轮被预加应力到锁定位置。为了抵抗复位弹簧的力使驻车爪枢转，除了液压驻车锁致动器外，还可以使用电动或机电式驻车锁致动器，其用于产生线性运动或至少基本线性延伸运动，借助于该驻车锁致动器，致动元件(其例如可以是凸轮或圆锥或具有两个滚子的载体的形式)可以相对于驻车爪运动，以使所述爪枢转。为了确保驻车锁也能啮合，从而在驻车爪在致动过程中停靠在驻车齿轮的齿上而不会与齿部互锁时防止机动车辆滑走，储能装置(前进弹簧)通常设置在致动元件上，该装置在机动车辆滚动时借助致动元件使驻车爪前进，使得所述爪与驻车齿轮的齿部接合。

此外，如在本发明中一样，在许多情况下，将提供紧急致动的选择，这在致动器发生故障的情况下允许致动，特别是被置于锁定位置的驻车锁的解锁。

根据现有技术，已知包括机电式驻车锁致动器的驻车锁的布置，其中提供了用于紧急解锁的附加机构。

因此，例如DE102010029401A1公开了一种具有紧急解锁的驻车锁组件，其包括具有致动元件的锁定机构，该致动元件在正常操作中通过致动器在两个轴向位置之间线性地来回运动，其中，在致动元件的第一轴向位置，可以将锁定爪调整到释放位置，并且在致动元件的第二轴向位置，可以将所述爪调整到锁定位置。此外，驻车锁组件包括用于强制解锁锁定机构的解锁机构，其中，在紧急操作中，设有特殊凹部的致动元件可以在其第二轴向位置旋转，使得锁定爪可以通过浸入旋转致动元件的凹部中也占据释放位置。为此，解锁元件设置有致动杆，其与致动元件连接以共同旋转。在该组件的情况下，不利的是，紧急解锁直接在驻车锁本身上而不在驻车锁致动器中进行，因此，选择性使用紧急解锁机构所需的模块化结构是不可能的。

DE102017219208A1公开了一种驻车锁组件，其中，电动马达通过齿轮使轴枢转，以使致动杆移位，该致动杆通过平移运动部件偏心地铰接在其上，该平移运动部件通过致动元件作用在驻车锁的锁定爪上。在这种情况下，为了紧急操作，提供了手动解锁装置，其包括空转机构，通过该空转机构，如果电动马达故障，则也可以借助于可附接工具通过旋转致动杆来手动地枢转轴，以将锁定爪移动到解锁状态。在这种设计的情况下，不利的是，需要附加的空转机构，因此，整个驻车锁组件的设计复杂度因此很大。

此外，WO2018/228686A1公开了一种驻车锁组件，其包括紧急解锁机构，其中，锁定机构具有致动元件，在正常操作中，该致动元件可以通过主轴与主轴螺母一起来回线性移动，主轴可通过电动马达旋转，以便将驻车锁的锁定爪调节到锁定位置或释放位置。驻车锁组件还包括用于强制解锁锁定机构的解锁机构，其中，在紧急操作中，在将所述解锁元件从正常位置移到接合位置之后，可以借助解锁元件手动旋转主轴，在正常位置，元件距主轴一定距离，在接合位置，元件连接到主轴以传递扭矩。为此，解锁元件联接到致动轴，通过该致动轴，其可以线性移位和旋转。在这种情况下，与另外需要的可旋转且线性可移位地安装的解锁元件相关的相对较大设计复杂性是不利的。此外，手动致动也被证明是非常复杂的，因为主轴必须旋转许多次以便将锁定爪从锁定位置转移到释放位置，其中，电动马达也必须另外旋转。

发明内容

本发明解决了提出开头提到的类型的机电式驻车锁致动器的最简单可能的设计的问题，提供了手动紧急解锁的选项，以致动机动车辆中的驻车锁。

根据本发明，该问题通过根据权利要求1的机电式驻车锁致动器来解决。本发明的有利实施例和有利改进可以在从属权利要求中找到。

在专门用于致动机动车辆中的驻车锁的机电式驻车锁致动器的情况下，该驻车锁致动器包括具有输出轴的电动马达和可旋转或枢转地安装的致动器轴，该致动器轴用于直接或间接地通过插入元件来移动致动元件，其作用在驻车锁的锁定爪上以锁定或解锁驻车锁，其中，驻车锁致动器还包括齿轮机构，通过该齿轮机构，致动器轴或适于容纳致动器轴的致动器轴套可操作地连接到电动马达的输出轴，根据本发明，驻车锁致动器的齿轮机构包括位于电动马达的输出轴和致动器轴之间的可操作连接链中的两个齿轮元件，其中的一个齿轮元件(称为第一齿轮元件)安装为在两个位置之间是可调节的，使得其可以从正常位置至少暂时地调节到紧急解锁位置，在正常位置，其直接可操作地连接到另一齿轮元件(称为第二齿轮元件)，在紧急解锁位置，第一齿轮元件与第二齿轮元件相距至少一定距离，使得在正常位置中第一齿轮元件与第二齿轮元件之间的可操作连接断开，从而致动器轴可以独立于电动马达旋转或枢转。

除非另有说明，否则在本申请的意义上，两个部件之间的可操作连接链是指分别成对地彼此可操作地连接的元件的组件，它们一起确保这两个部件之间的扭矩流和/或力流。

在根据本发明的设计情况下，一个基本优点在于，将紧急解锁的选择集成在驻车锁致动器中，从而不必将其设置在机动车辆中于驻车锁本身上。以这种方式，可以实现驻车锁致动器的模块化构造，使得仅通过非常小的修改就可以选择性地设计具有或不具有紧急解锁机构的驻车锁致动器。

此外，在不需要任何复杂机构例如空转装置、解锁元件等的简单设计的情况下，根据本发明的驻车锁致动器的生产成本低廉并且易于安装。此外，其紧凑的设计使其即使在狭窄的空间内也易于容纳。

特别有利的是，齿轮机构包括具有两个外齿齿轮的至少一个齿轮对，外齿齿轮形成第一和第二齿轮元件并且在正常位置中彼此啮合。可替代地，两个齿轮元件也可以在正常位置中摩擦配合地可操作连接。

优选地，在这种情况下，两个齿轮在紧急解锁位置脱离，使得其齿可至少刚好彼此滑过而无需一个齿轮驱动另一个齿轮。

根据本发明的特别优选实施例，驻车锁致动器包括至少一个弹簧元件，通过该弹簧元件，第一齿轮元件以弹性回弹的方式被推入正常位置，使得第一齿轮元件可以抵抗弹簧元件的预加应力移动到紧急解锁位置。

优选地，齿轮机构包括齿轮，其由附接到电动马达的输出轴的蜗杆驱动。由于蜗轮是自锁的，因此当电动马达在断电状态下关闭时，该齿轮无法旋转。

在这种情况下，特别有利的是，第一齿轮元件可以通过第二齿轮元件的旋转而移动到紧急解锁位置。在具有相应形状的齿面的齿轮的情况下，如果形成第一齿轮元件的第一齿轮例如被自锁蜗轮阻止旋转，从而其齿只能相对于旋转的第二齿轮向外偏转，则可以实现上述情况。

此外有利的是，第二齿轮元件不可旋转地安装在致动器轴上。因此，致动器轴的旋转可以首先解锁锁定的驻车锁，然后这样做还可以将第一齿轮元件移动到紧急解锁位置。因此，即使在电动马达故障的情况下，例如在其电源中断的情况下，也可以在紧急操作中通过旋转致动器轴来解锁驻车锁。如果故障得到纠正，则驻车锁在正常操作中可以很容易地再次由电动马达直接致动。

根据另一特别优选的实施例，提出第一齿轮元件布置在齿轮轴上，该齿轮轴安装成能够绕着优选垂直于其旋转轴线延伸的枢转轴线枢转或倾斜，其中，齿轮轴可以从正常位置枢转或倾斜到紧急解锁位置，在正常位置，第一和第二齿轮元件直接可操作地彼此连接，在紧急解锁位置，第一齿轮元件和第二齿轮元件之间的可操作连接断开。

可以以特别简单的方式实现齿轮轴的这种可枢转性或可倾斜安装，因为所述轴的端部区域分别安装在自对准轴承中。

此外，在这种情况下特别有利的是，其中安装有齿轮轴的两个自对准轴承之一横向于齿轮轴的旋转轴线被可移动地引导。

根据另一特别优选的实施例，至少一个弹簧元件可以将可移动地引导的自对准轴承推入齿轮轴的正常位置。优选地，弹簧元件可以是由串联连接的多个碟形弹簧或螺旋弹簧的束，其将压力施加到可移动引导的自对准轴承。

有利地，致动器轴可包括用于紧急致动工具的至少一个接触表面或一个接触轮廓或一个接触孔，该紧急致动工具可附接至其或插入其中，通过该紧急致动工具，紧急致动所需的致动器轴的旋转可以特别容易地进行。

根据本发明的另一优选实施例，驻车锁致动器包括壳体，该壳体特别形成多个部分，至少电动马达和齿轮机构容纳在壳体中，并且致动器轴或致动器轴套安装在壳体中。在这种情况下，致动器轴的自由端从壳体中伸出，并且在那里在壳体外部旨在可操作地连接至致动元件，以便能够驱动致动元件，使其作用于驻车锁的锁定爪上。

附图说明

在附图所示的示例性实施例的以下描述中，可以发现本发明的其他优点和特征，其中：

图1是包括机电式驻车锁致动器的驻车锁的示意图，

图2是根据本发明的机电式驻车锁致动器的侧视图，

图3a是在正常操作中沿剖面线A-A截取的图2的驻车锁致动器的剖视图，

图3b是在紧急操作中沿剖面线A-A截取的图2的驻车锁致动器的剖视图，

图4是沿剖面线B-B的图3a的驻车锁致动器的剖视图，以及

图5是沿剖面线C-C的图3a的驻车锁致动器的剖视图。

为了简单起见，在附图中，即使在不同的实施例中使用时，相同的元件也用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1示出了机电式驻车锁致动器10，其被设置用于致动布置在机动车辆中的驻车锁12。驻车锁12以本身公知的方式包括驻车齿轮14，其不可旋转地并且轴向固定地安装在机动车辆变速器的齿轮轴(未示出)上，并且在其外周侧上具有齿部16。为了以互锁的方式锁定机动车辆的传动系，驻车锁12还包括锁定爪18，其铰接在变速器壳体(在此未示出)上，从而能够绕着枢转轴线20枢转，并且包括锁定齿22，其在锁定爪18绕枢转轴线20枢转时能够以互锁的方式与驻车齿轮14的齿部16接合。相对于变速器壳体支撑或悬挂在其上的复位弹簧(这里未示出)作用在锁定爪18上，所述复位弹簧将锁定爪18从驻车齿轮14预加应力到解锁位置。

为了使锁定爪18绕枢转轴线20枢转，提供了致动元件26，该致动元件在所示的示例性实施例中包括两个滚子28，并且借助于驻车锁致动器10可以选择性地沿锁定方向S或解锁方向E轴向移位，如图1中的箭头所示。两个滚子28在相对于变速器壳体固定的引导元件30中被引导，从而在致动元件26沿锁定方向S的轴向运动期间，一个滚子28与锁定爪18的倾斜接触表面24碰撞，而另一个滚子28支撑在引导元件30上。结果，锁定爪18枢转，以便抵抗复位弹簧(未在图1中示出)的力绕枢转轴线20顺时针方向旋转，以使锁定齿22与驻车齿轮14的齿部16互锁接合。相反，在致动元件26沿解锁方向E的轴向运动期间，滚子28从接触表面24上移开，结果，锁定爪18枢转，从而因图1中的复位弹簧的力而绕枢转轴线20逆时针旋转，锁定齿22从齿部16上移开，从而与驻车齿轮14脱离。

图1中示出的驻车锁致动器10包括致动器壳体32，其优选地由塑料材料注塑成型并且在其上模制有紧固孔眼33，该孔眼以本身已知的方式用于机动车辆，以将驻车锁致动器10例如通过螺钉固定至齿轮壁(未示出)。在这种情况下单独形成的马达壳体34通过卡口接头固定到致动器壳体32，该马达壳体在其内部容纳电动马达。电动马达用于通过齿轮机构可旋转地驱动驻车锁致动器10的致动器轴，致动器轴通过运动转换装置(未示出)、特别是通过偏心装置将旋转运动转换成致动杆36的至少近似轴向延伸的轴向运动，该致动杆承载用于驻车锁12的致动元件26。在驻车锁致动器10的正常操作中，致动杆36可以在锁定方向S或相反地在解锁方向E上由电动马达驱动。在这种情况下，呈螺旋压缩弹簧形式并且围绕致动杆36的行进弹簧38将致动杆36和/或致动元件26朝向锁定位置预加应力。

根据本发明的驻车锁12和驻车锁致动器10都可以布置在机动车辆的变速器壳体(在此未示出)的内部或外部。

图2至5所示的根据本发明的驻车锁致动器10的示例性实施例可以与图1所示的驻车锁致动器相同的方式布置在机动车辆中以致动驻车锁12。为了正常操作，驻车锁致动器包括电动马达40，其输出轴42通过齿轮机构44可操作地连接到致动器轴46。在其伸出致动器壳体32之外的自由端，致动器轴46为衬套的形式，该衬套具有用于连接至偏心机构(在此未示出)的内花键轴轮廓48，该机构将致动器轴46的旋转运动转换成作用在驻车锁12的锁定爪18上的致动元件26的至少近似线性运动。

如图3a至5所示，齿轮机构44在此示出的示例性实施例中包括自锁式蜗轮50，其中，固定在电动马达40的输出轴42上的蜗杆52驱动第一齿轮54的圆周齿部。由于自锁，当电动马达40在断电状态下关闭时，齿轮54不能旋转。齿轮54形成为可旋转地固定到具有较小直径的第二齿轮56，其与不可旋转地位于齿轮轴58上的第三齿轮60啮合。第三齿轮60也形成为可旋转地固定到较小的第四齿轮62，其又与第五齿轮64接合，该第五齿轮64形成为可旋转地固定到致动器轴46，在这种情况下，第五齿轮仅是齿轮段的形式，其延伸约90°的角度，该角度覆盖致动驻车锁12所需的致动器轴46的枢转范围。致动器轴46在其与内花键轴轮廓48相对的内端上具有中心轴延伸部66，第一齿轮54安装在其上，以便能够与第二齿轮56一起旋转。轴延伸部66通过轴承68安装在致动器壳体32中，并且通过轴承70将位于壳体穿通部区域中的致动器轴46的部分安装在致动器壳体中。在这种情况下，两个轴承68和70分别为滚珠轴承的形式。

支撑第三齿轮60和第四齿轮62的齿轮轴58的两端分别安装在自对准轴承72和74中。与第四齿轮62相距一定距离的第一自对准轴承72布置在致动器壳体32中的固定位置中于向内指向壳体肋中，而与第四齿轮62相邻的第二自对准轴承74位于引导块76中，该引导块以可移位的方式横向于齿轮轴58的旋转轴线在致动器壳体32中被引导。在这种情况下，引导块76通过承受压力的弹簧组件78被预加应力到图3a所示的正常位置N。

在该正常位置N，在正常操作中，电动马达40以上述方式驱动致动器轴46，以将驻车锁12锁定S或解锁E。在这种情况下，齿轮62(其在本发明的意义内形成第一齿轮元件80)直接可操作地连接到齿轮64，其在本发明的意义内形成第二齿轮元件82。在这种情况下，两个齿轮元件80和82位于电动马达40的输出轴42和致动器轴46之间的可操作连接链中。在图3a所示的引导块76的正常位置N，齿轮轴58和布置在其上的齿轮62也分别布置在其正常位置N。

为了即使在电动马达40故障的情况下，例如在其电源中断的情况下，在紧急操作中也能够解锁位于锁定位置的驻车锁12，由齿轮62形成的第一齿轮元件80根据本发明可以至少暂时地移动到紧急解锁位置F，在该紧急解锁位置，其从第二齿轮元件82移开至少足够远以使得与由齿轮64形成的第二齿轮元件82的啮合接合且因此可操作连接断开。为了占据紧急解锁位置F，引导块76抵抗由弹簧组件78施加的预加应力而移位(在图3b中向右)，结果，齿轮轴58通过使两个自对准轴承72和74倾斜而倾斜。

在致动器轴46的手动旋转的情况下，该手动旋转可以借助于例如可以附接到一对平面或十字孔上的工具容易地手动进行，齿轮轴58的这种倾斜到紧急解锁位置F调节自身，因为手动旋转的齿轮64的齿向外推动齿轮62的齿，该齿轮62由于蜗轮50的自锁而被不可旋转地阻挡，以使得齿脱开，并且齿轮64可以与致动器轴46一起进一步旋转。一旦齿彼此滑过，弹簧组件78就会推动引导块76，从而推动齿轮轴58和由齿轮62形成的第一齿轮元件80返回到正常位置N，此后以手动旋转的齿轮64的从动齿重复该过程。在这方面，为了清楚起见，紧急解锁位置F在图3b中被放大地示出。以这种方式，致动器轴46的手动执行的旋转可继续，直到致动元件26沿方向E缩回到以下程度：使得包括锁定齿22的锁定爪18通过复位弹簧的力完全枢转出驻车齿轮14的齿部16，并且驻车锁12因此再次解锁。

驻车锁致动器10具有集成在致动器壳体32中的电接口84，该接口连接至位于致动器壳体32中的印刷电路板86。借助于接口84和印刷电路板86，电动马达40可以连接到外部控制单元并由其控制。此外，驻车锁致动器10的附加电气部件，例如用于检测致动器轴46的角位置的位置检测器(图中未示出)，同样可以借助于印刷电路板86和电接口84连接。

Claims (13)

1.一种用于致动机动车辆中的驻车锁(12)的机电式驻车锁致动器(10)，包括：

-电动马达(40)，

-可旋转或可枢转地安装的致动器轴(46)，该致动器轴用于直接或间接驱动作用在驻车锁(12)的锁定爪(18)上的致动元件(26)，

-齿轮机构(44)，通过该齿轮机构将所述致动器轴(46)可操作地连接至所述电动马达(40)的输出轴(42)，

其特征在于，所述齿轮机构(44)包括位于所述电动马达(40)的输出轴(42)和所述致动器轴之间的可操作连接链中的两个齿轮元件(80、82)，其中的第一齿轮元件(80)安装成能够在两个位置(N、F)之间移动，所述第一齿轮元件能够至少暂时从正常位置(N)移动到紧急解锁位置(F)，在正常位置(N)，所述第一齿轮元件直接可操作地连接到第二齿轮元件(82)，在紧急解锁位置(F)，将所述第一齿轮元件从第二齿轮元件(82)移开至少足够远，以使可操作连接断开。

2.根据权利要求1所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述齿轮机构(44)包括至少一个齿轮对，所述齿轮对具有形成所述第一齿轮元件(80)和所述第二齿轮元件(82)并且在所述正常位置(N)相互滚离的两个外齿齿轮(62、64)。

3.根据权利要求2所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，在所述紧急解锁位置(F)，两个齿轮(62、64)脱开到使得所述两个齿轮(62、64)的齿彼此滑过的程度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述驻车锁致动器包括至少一个弹簧元件(78)，该至少一个弹簧元件对所述第一齿轮元件(80)预加应力使其到所述正常位置(N)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述齿轮机构(44)通过自锁蜗轮(50)与所述电动马达(40)的输出轴(42)联接。

6.根据权利要求5所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述第一齿轮元件(80)能够通过所述第二齿轮元件(82)的旋转而移动到所述紧急解锁位置(F)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述第二齿轮元件(82)不可旋转地安装在所述致动器轴(46)上。

8.根据前述权利要求中任一项所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述第一齿轮元件(80)布置在齿轮轴(58)上，所述齿轮轴安装成能够绕枢转轴线枢转，该枢转轴线优选垂直于所述齿轮轴的纵向轴线延伸，所述齿轮轴(58)能够从正常位置(N)枢转到紧急解锁位置(F)。

9.根据权利要求8所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述齿轮轴(58)的端部区域分别安装在自对准轴承(72、74)中。

10.根据权利要求9所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，安装所述齿轮轴(58)的自对准轴承(74)被横向于所述齿轮轴(58)的纵向轴线可移位地引导。

11.根据权利要求4和10的组合所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述至少一个弹簧元件(78)对可移位引导的自对准轴承(74)施加压力使其到所述齿轮轴(58)的正常位置(N)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述致动器轴(46)包括用于紧急致动工具的至少一个接合表面、一个接合轮廓或一个接合孔，该紧急致动工具能够附接至其或插入其中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的驻车锁致动器(10)，其特征在于，所述驻车锁致动器包括壳体(32、34)，该壳体特别设计成多个部分，至少所述电动马达(40)和所述齿轮机构(44)容纳在所述壳体中，并且所述致动器轴(46)安装在所述壳体中，所述致动器轴(46)的自由端从所述壳体(32、34)伸出。

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