DE102008064088A1 - Drehmomentbasierte Parksperrenanordnung - Google Patents
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Abstract
Eine drehmomentbasierte Parksperrenanordnung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, die mit einem Automatikgetriebe ausgerüstet sind, umfasst ein Kurvenrad, das an einer Getriebeabtriebswelle befestigt ist, und einen flexiblen Drehbeschränkungshebel, der durch einen Nocken wahlweise in einen Eingriff mit dem Kurvenrad bewegt werden kann. Ein Zweirichtungsmotor dreht den Nocken. Eine Rückstellfeder bewegt den Hebel translatorisch weg von dem Kurvenrad, wenn der Nocken in die ausgerückte Stellung (Nicht-Parkstellung) gedreht ist.
Description
- GEBIET
- Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Parkmechanismen für Kraftfahrzeuge und insbesondere auf ein verbessertes drehmomentbasiertes Parksperrensystem, das ein an der Abtriebswelle eines Getriebes befestigtes Kurvenrad verwendet.
- HINTERGRUND
- Die Angaben in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen dar, die auf die vorliegende Offenbarung bezogen sind, und können, müssen jedoch nicht Stand der Technik bilden.
- In Fahrzeugen, die mit Automatikgetrieben ausgerüstet sind, muss ein Mechanismus vorgesehen sein, um das Getriebe und Fahrzeugantriebsräder in der Park- oder P-Stellung des Getriebes zu sperren, um ein Drehen der Antriebsräder und eine Bewegung des Fahrzeugs auszuschließen, wenn es geparkt ist.
- Es gibt zwar viele Varianten, der grundlegende Getriebeparkmechanismus enthält jedoch typischerweise ein mit Zapfen oder Zähnen versehenes Rad, das sich mit der Automatikgetriebe-Abtriebswelle dreht, und eine Klaue, die mit den Zähnen des Rades wahlweise in Eingriff gelangen kann, um dessen Drehung und somit die Bewegung des Fahrzeugs zu verhindern.
- Da ein einfacher Klauen- und Zapfenmechanismus beschädigt oder betriebsunfähig gemacht werden könnte, wenn er eingerückt ist, während sich das Fahrzeug bewegt, lassen aktuelle Entwürfe diese Eventualität durch Festlegen einer Sperrgeschwindigkeit zu. Unterhalb der Sperrgeschwindigkeit ist die Klaue eingerückt und macht den Endantrieb und das Fahrzeug unbeweglich. Oberhalb der Sperrgeschwindigkeit lässt der Mechanismus eine Bewegung des Endantriebs und des Fahrzeugs zu. Falls die gewählte Sperrgeschwindigkeit hoch ist, sind Lasten auf das System hoch; falls die gewählte Sperrgeschwindigkeit niedrig ist, kann ein auf einem Gefälle geparktes Fahrzeug wegrollen. Offensichtlich ist daher die Wahl der richtigen Sperrgeschwindigkeit wichtig und stellt einen Kompromiss mehrerer Entwurfs- und Leistungsparameter dar.
- Der typische Zapfen-/Klauen-Parkmechanismus umfasst außerdem mehrere Komponenten wie etwa einen Aktor, eine Aktorfeder, eine Rückstellfeder, eine Klaue, eine Führung und ein mit Zapfen oder Zähnen versehenes Parkrad. Angesichts des Vorangehenden haben die Erfinder festgestellt, dass Verbesserungen an Parksperrenmechanismen sowohl wünschenswert als auch möglich sind.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte drehmomentbasierte Parksperrenanordnung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen, die mit einem Automatikgetriebe ausgerüstet sind. Die Anordnung umfasst ein Kurvenrad, das an einer Getriebeabtriebswelle befestigt ist, und einen flexiblen Drehbeschränkungshebel oder -arm, der durch einen Nocken, der durch einen Zweirichtungsmotor gedreht wird, wahlweise mit dem Kurvenrad in Eingriff gebracht werden kann. Eine Rückstellfeder entfernt den Hebel translatorisch von dem Kur venrad, wenn der Nocken in eine ausgerückte Stellung (eine Nicht-Parkstellung, d. h. eine Betriebsstellung) gedreht wird. In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Kurvenrad an jeder Kurve Rollen, um die Reibung zu verringern.
- Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte drehmomentbasierte Parksperrenanordnung für Automatikgetriebe zu schaffen.
- Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Parksperrenanordnung für Automatikgetriebe zu schaffen, die ein Kurvenrad und einen flexiblen Hebel, der wahlweise in Eingriff mit dem Rad bewegt werden kann, besitzt.
- Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Parksperrenanordnung für Automatikgetriebe zu schaffen, die ein Kurvenrad mit einer Reibungsreduzierungsrolle an jeder Kurve und einen flexiblen Arm, der wahlweise in Eingriff mit den Rollen bewegt werden kann, besitzt.
- Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Parksperrenanordnung für Automatikgetriebe zu schaffen, die ein Kurvenrad und einen flexiblen Hebel, der durch einen Nocken und einen Zweirichtungsmotor wahlweise in Eingriff mit dem Rad bewegt werden kann, besitzt.
- Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Parksperrenanordnung für Automatikgetriebe zu schaffen, die ein Kurvenrad mit einer Reibungsreduzierungsrolle an jeder Kurve und einen flexiblen Arm, der durch einen Nocken und einen Zweirichtungsmotor wahlweise in Eingriff mit den Rollen bewegt werden kann, besitzt.
- Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Parksperrenanordnung für Automatikgetriebe zu schaffen, die ein Kurvenrad und einen flexiblen Hebel, der durch eine Rückstellfeder außer Eingriff bewegt wird, besitzt.
- Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Parksperrenanordnung für Automatikgetriebe zu schaffen, die ein Kurvenrad mit einer Reibungsreduzierungsrolle an jeder Kurve und einen flexiblen Arm, der durch eine Rückstellfeder außer Eingriff bewegt wird, besitzt.
- Weitere Aufgaben, Vorteile und Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich werden. Selbstverständlich haben die Beschreibung und die angegebenen besonderen Beispiele nur den Zweck der Erläuterung, ohne den Umfang der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
- ZEICHNUNGEN
- Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur der Erläuterung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise begrenzen.
-
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Parksperrenanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Automatikgetriebe und einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang; -
2 ist ein Seitenaufriss einer Parksperrenanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem ausgerückten Zustand (Nicht-Parkzustand) oder einer ausgerückten Betriebsart; und -
3 ist ein Seitenaufriss einer Parksperrenanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem eingerückten Zustand (Parkzustand) oder einer eingerückten Betriebsart. - GENAUE BESCHREIBUNG
- Die folgende Beschreibung ist von lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen nicht begrenzen.
- In
1 ist ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang gezeigt und allgemein mit dem Bezugszeichen10 bezeichnet. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang10 umfasst einen Antriebsmotor wie etwa eine Brennkraftmaschine12 , die entweder mit Gas, mit E85 oder mit Diesel als Kraftstoff versorgt wird. Alternativ kann der Motor12 vollelektrisch sein oder eine Hybridleistungsanlage sein, die sowohl einen oder mehrere Elektromotoren als auch eine Brennkraftmaschine verwendet. Typischerweise ist der Ausgang des Motors12 direkt mit einem Eingang eines Drehmomentwandlers14 verbunden und treibt diesen an, wobei der Ausgang des Drehmomentwandlers14 direkt mit einem Eingang einer Mehrgang-Automatikgetriebeanordnung16 gekoppelt ist und diesen antreibt. Die Automatikgetriebeanordnung16 enthält typischerweise mehrere Planetenradsätze, Kupplungen, Bremsen und Aktoren, die wahlweise eingerückt werden, um mehrere Vorwärtsgangübersetzungsverhältnisse und ein Rückwärtsgangübersetzungsverhältnis zu schaffen. Leistung von der Automatikgetriebeanordnung16 wird durch eine Abtriebswelle18 abgegeben, der eine Parksperrenanord nung20 gemäß der vorliegenden Erfindung zugeordnet ist. Die Automatikgetriebeanordnung16 und die Parksperrenanordnung20 sind in einem Metallgehäuse22 enthalten, das typischerweise ein Aluminium- oder Magnesiumguss ist. Eine elastische Dichtung24 ist zwischen der Abtriebswelle18 und dem Gehäuse22 angeordnet und schafft eine fluiddichte Dichtung zwischen diesen, um das (nicht gezeigte) Getriebefluid im Gehäuse22 zu halten. Die Abtriebswelle18 ist mit einer Achs- oder Endantriebsanordnung26 , die eine Kardanwelle, ein Differential, ein Paar Achsen sowie Räder und Reifen (sämtlich nicht gezeigt) enthalten kann, gekoppelt und treibt diese an. - Die Parksperrenanordnung
20 umfasst ein Kurvenrad30 mit mehreren radial vorstehenden, abgerundeten Fingern oder Kurven32 , die sich mit abgerundeten Aussparungen34 mit verringertem Durchmesser abwechseln. Das Kurvenrad30 ist durch irgendwelche geeigneten Mittel wie etwa Verschweißen, Vernieten, miteinander in Eingriff befindliche Keilwellen und Sprengringe oder einen Keil (sämtlich nicht gezeigt) an der Abtriebswelle18 drehfest montiert. Obwohl sieben Kurven32 gezeigt sind, kann die Anzahl der Kurven32 selbstverständlich nach oben oder nach unten angepasst werden, falls eine geeignete Abmessungsdifferenz zwischen dem radialen Abstand zu den Spitzen der Kurven32 und dem radialen Abstand zu einer Sehnenreferenzlinie, die sich zwischen zwei Enden zweier benachbarter Kurven32 erstreckt, groß genug ist, damit die Parksperrenanordnung20 richtig arbeitet, d. h. ein ausreichendes Rückhaltedrehmoment für die Abtriebswelle18 schafft, wenn sie eingerückt ist, um eine Fahrzeugbewegung zu verhindern. Weniger Kurven32 erleichtern die Erzeugung eines größeren Rückhaltedrehmoments, sie können jedoch einen unerwünscht plötzlichen Park-Eingriff hervorrufen, während mehr Kurven32 einen gleichmäßigeren Eingriff schaffen, jedoch kein ausreichendes Rückhaltedrehmoment erzeugen könnten. - Auf das Kurvenrad
30 ist ein steif-elastischer Hebelarm36 mit einem ersten erweiterten kreisförmigen Ende38a , das eine erste Durchgangsöffnung42a definiert, und einem zweiten erweiterten kreisförmigen Ende38b , das eine zweite Durchgangsöffnung42b definiert, ausgerichtet. Die erste Durchgangsöffnung42a nimmt einen Schwenkstift44 auf, der an dem Gehäuse22 befestigt sein kann und hiervon absteht und an dem der Hebelarm36 schwenkbar unterstützt ist. Ein Sprengring46 oder ein anderes Haltemerkmal oder eine andere Haltebearbeitung wie etwa ein Vernieten hält den Hebelarm36 an dem Schwenkstift44 . Der Schwenkstift44 kann ferner eine (nicht gezeigte) Schulter aufweisen, um den Hebelarm36 axial zu lokalisieren. - Das zweite erweiterte kreisförmige Ende
38b des Hebelarms36 ist funktional benachbart angeordnet und mit einem drehbaren Nocken50 in Eingriff. Der drehbare Nocken50 definiert eine Oberfläche52 mit einem einheitlichen, d. h. gleichmäßig zunehmenden (oder abnehmenden) Profil und eine einzige, radial verlaufende Wand oder Schulter54 . Es sollte erkannt werden, dass die äußere Oberfläche des ersten erweiterten kreisförmigen Endes38a des Hebelarms36 im Wesentlichen unwichtig ist, während die erste Durchgangsöffnung42a eine Schwenkmontage schafft. Ebenso ist die zweite Durchgangsöffnung42b im Wesentlichen unwichtig, während das zweite erweiterte kreisförmige Ende38b eine geeignete gekrümmte Oberfläche schafft, die als ein Nockenfolger dient, der mit der Oberfläche52 des drehbaren Nockens50 in Eingriff ist. Der Hebelarm36 ist vorzugsweise in dieser Konfiguration hergestellt, um jedoch die Herstellung der Parksperrenanordnung20 zu vereinfachen und zu beschleunigen, kann er in jeder beliebigen Orientierung installiert sein und in dieser arbeiten. - Der drehbare Nocken
50 ist an einer Abtriebswelle56 einer Zweirichtungsmotor- und Untersetzungsbaueinheit60 , die über ein Mehrfachleiterkabel62 mit elektrischer Energie versorgt wird, drehfest montiert. Die Motor- und Untersetzungsbaueinheit60 ist vorzugsweise entweder elektrisch oder mechanisch so konfiguriert, dass sie die Abtriebswelle56 und den Nocken50 ungefähr um einen Winkel im Bereich von 320° bis 330° und in jedem Fall um weniger als 360° dreht. - Ein Ansatz oder Vorsprung
64 , der sich von der inneren Oberfläche des Gehäuses22 erstreckt, nimmt eine Rückstell- oder Druckfeder66 , die mit einer Seite des Hebelarms36 gegenüber dem drehbaren Nocken50 in Eingriff ist, tragend auf. Die Rückstellfeder66 schafft eine Vorbelastungskraft für den Hebelarm36 und stellt sicher, dass dieser sich von dem Kurvenrad30 wegbewegt und außer Kontakt mit diesem gelangt, wenn der drehbare Nocken50 in der in1 gezeigten Nicht-Parkstellung ist. Alternativ kann die Druckfeder66 durch eine (nicht gezeigte) Zugfeder, die an der gegenüberliegenden Seite des Hebelarms36 angeordnet ist, oder durch eine (nicht gezeigte) Torsionsfeder, die um die Achse des Schwenkstifts44 angeordnet ist, ersetzt sein. - In den
2 und3 ist eine alternative Ausführungsform des Kurvenrads30 gezeigt und mit dem Bezugszeichen30 bezeichnet. Das Kurvenrad30' gemäß der alternativen Ausführungsform ist als Vorrichtung mit geringerer Reibung entworfen und ausgelegt, weshalb es mehrere Reibungsreduzierungsrollen70 aufweist, die in ausgerichteten Paaren kreisförmiger Öffnungen72 in der Nähe der Enden der Kurven32' drehbar angeordnet sind, so dass der Hebelarm36 mit den Rollen70 statt mit den Oberflächen der Kurven32 in Eingriff gelangt. - Die Funktionsweise der Parksperrenanordnung
20 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die2 und3 beschrieben. Selbstverständlich findet diese Beschreibung in gleicher Weise Anwendung auf die Ausführungsform, die das in1 gezeigte Kurvenrad30 besitzt. In2 befindet sich der drehbare Nocken50 in einer Nicht-Parkstellung oder einer Betriebsart. Dabei ist der Hebelarm36 durch die Rückstellfeder66 vorbelastet und nach oben bewegt, wobei der Hebelarm36 mit den Rollen72 am Kurvenrad30' nicht in Kontakt ist, so dass sich das Letztere frei dreht. Dies ist die Stellung des Kurvenrades30' und des Hebelarms36 während des Betriebs des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs10 in Vorwärts- und Rückwärtsgängen und in der Neutralstellung. - In
3 ist der (nicht gezeigte) Gangwählhebel nach Parken oder P bewegt worden und der drehbare Nocken50 hat sich in die Parkstellung gedreht, wodurch das zweite Ende38b des Hebelarms36 translatorisch nach unten bewegt wird, so dass der Mittelabschnitt des Hebelarms36 mit den Rollen72 des Kurvenrades30' in Eingriff gelangt. Die durch den Hebelarm36 auf die Rollen72 des Kurvenrades30' ausgeübte Kraft verhindert eine Drehung der Abtriebswelle18 bis zu einem maximalen Drehmomentwert, bei dem sich der Hebelarm36 ausreichend biegt, damit sich die Abtriebswelle18 dreht, bis das Drehmoment an der Abtriebswelle18 unter den maximalen Drehmomentwert abfällt. Wenn dies der Fall ist, kann der Hebelarm36 wieder eine Drehung der Abtriebswelle18 verhindern. - Es wird somit anerkannt werden, dass die Parksperrenanordnung
20 gemäß der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung in vielen funktionalen Perspektiven darstellt. Zunächst basiert die Anordnung20 auf dem Drehmoment und nicht auf der Einrückgeschwindigkeit wie in derzeitigen Entwürfen. Zweitens besitzt die Anordnung20 eine symmetrische Konfiguration, so dass sie die gleiche Leistung sowohl während eines Vorwärts- als auch während eines Rückwärtseingriffs schafft. Drittens rastet die Anordnung20 gleichmäßiger und ruhiger ein als derzeitige Entwürfe, falls der Eingriff erfolgt, während das Fahrzeug in Bewegung ist. Schließlich ist die Anordnung20 robuster als derzeitige Entwürfe, da ein Eingriff bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten die gleiche Biegung des Hebelarms36 wie ein Eingriff bei niedrigeren Geschwindigkeiten hervorruft. - Wie erwähnt, ist die vorangehende Beschreibung der Erfindung lediglich von beispielhafter Natur, wobei Abwandlungen, die nicht vom wesentlichen Inhalt der Erfindung abweichen, im Umfang der Erfindung liegen sollen. Solche Abwandlungen werden nicht als Abweichung vom Erfindungsgedanken und vom Umfang der Erfindung angesehen.
Claims (20)
- Parksperrenanordnung für ein Automatikgetriebe, die in Kombination umfasst: ein Kurvenrad, das zur Befestigung an einer Abtriebswelle eines Getriebes ausgelegt ist, einen Arm, der in der Nähe des Kurvenrades angeordnet ist und ein erstes Ende, das an einem Montageelement schwenkbar befestigt ist, und ein zweites Ende besitzt, einen Nocken, der in der Nähe des zweiten Endes des Hebels angeordnet ist, eine Zweirichtungsmotor- und Zahnradanordnung, wovon ein Ausgang mit dem Nocken gekoppelt ist, und ein Mittel, um den Hebelarm weg von dem Kurvenrad vorzubelasten.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Vorbelastungsmittel eine Feder ist.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 2, wobei die Feder eine Druckfeder ist.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 1, wobei das Kurvenrad eine erste Mehrzahl von Kurven, die sich mit einer zweiten Mehrzahl von Aussparungen abwechseln, umfasst.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 4, wobei die erste Mehrzahl von Kurven sieben Kurven umfasst.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 1, die ferner ein Gehäuse umfasst, um das Montageelement, den Motor und ein Vorbelastungsmittel zu tragen.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Hebelarm am ersten Ende und am zweiten Ende jeweils einen erweiterten kreisförmigen Abschnitt und eine Durchgangsöffnung aufweist.
- Parksperrenanordnung für ein Automatikgetriebe, die in Kombination umfasst: ein Kurvenrad, das dazu ausgelegt ist, sich mit einem Ausgang eines Getriebes zu drehen, einen Hebel, der funktional in der Nähe des Kurvenrades angeordnet ist und ein erstes schwenkbar angebrachtes Ende und ein zweites Ende besitzt, einen Nocken, um das zweite Ende des Hebels translatorisch zu bewegen, eine Zweirichtungsmotor- und Zahnradanordnung, wovon ein Ausgang mit dem Nocken gekoppelt ist, und ein Mittel, um den Hebelarm weg von dem Kurvenrad vorzubelasten.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 8, die ferner ein Getriebegehäuse und eine Abtriebswelle, um das Kurvenrad zu drehen, umfasst.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 8, die ferner mehrere Rollen aufweist, die an dem Kurvenrad angeordnet sind.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 8, wobei das Vorbelastungsmittel eine Feder ist.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 8, wobei das Kurvenrad eine erste Mehrzahl von Kurven, die sich mit einer zweiten Mehrzahl von Aussparungen abwechseln, umfasst.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 8, wobei der Nocken eine einzige Nockenfläche und eine Schulter aufweist.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 8, wobei sich der Nocken um weniger als 360° dreht.
- Parksperrenanordnung für ein Automatikgetriebe, die in Kombination umfasst: ein Gehäuse, eine drehbare Abtriebswelle, die in dem Gehäuse unterstützt ist, ein Kurvenrad, das an der Abtriebswelle drehfest montiert ist, einen Hebelarm, der funktional in der Nähe des Kurvenrades angeordnet ist und ein erstes Ende, das in dem Gehäuse schwenkbar befestigt ist, und ein zweites Ende besitzt, einen Nocken, um mit dem zweiten Ende des Hebels in Eingriff zu gelangen und es translatorisch zu bewegen, eine Zweirichtungsmotor- und Zahnradanordnung, wovon ein Ausgang mit dem Nocken gekoppelt ist, und eine Rückstellfeder, um den Hebelarm weg von dem Kurvenrad vorzubelasten.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 15, wobei das Kurvenrad mehrere Rollen umfasst.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 15, wobei das Kurvenrad sieben Kurven umfasst.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 15, wobei der Hebelarm an dem ersten Ende und an dem zweiten Ende jeweils einen erweiterten kreisförmigen Abschnitt und eine Durchgangsöffnung aufweist.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 15, wobei der Nocken eine einzige Nockenfläche und eine Schulter aufweist.
- Parksperrenanordnung nach Anspruch 15, wobei die Rückstellfeder eine Druckfeder ist.
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