DE102009015455A1 - Getriebe für einen Kraftwagen - Google Patents

Getriebe für einen Kraftwagen Download PDF

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Rolf Dipl.-Ing. Schröder
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Mercedes Benz Group AG
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H63/00Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism
    • F16H63/02Final output mechanisms therefor; Actuating means for the final output mechanisms
    • F16H63/30Constructional features of the final output mechanisms
    • F16H63/34Locking or disabling mechanisms
    • F16H63/3416Parking lock mechanisms or brakes in the transmission
    • F16H63/3425Parking lock mechanisms or brakes in the transmission characterised by pawls or wheels

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (10'), insbesondere ein Automatikgetriebe für einen Kraftwagen mit einem Parksperrenrad (18) zum Verhindern eines Wegrollens des Kraftwagens in einer Parkstellung des Getriebes (10'). Das Parksperrenrad (18) ist auf übliche Weise mittels wenigstens einer Sperrklinke mit dem Getriebegehäuse drehfest verrastbar. Um Drehmomentspitzen beim Einlegen der Parksperre bei noch rollendem Kraftwagen zu vermeiden, weist das Parksperrenrad (18) eine Schlupfkupplung auf, so dass übergroße Drehmomente durch Kupplungsschlupf abgebaut werden können.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere für ein Automatikgetriebe für einen Kraftwagen mit einem Parksperrenrad zum Verhindern eines Wegrollens des Kraftwagens in einer Parkstellung des Getriebes, in welcher das Parksperrenrad mit einem Getriebegehäuse drehfest über wenigstens eine Sperrklinke verrastet ist.
  • Derartige Getriebe sind dem Stand der Technik als allgemein bekannt zu entnehmen. In der Regel ist hierbei das Parksperrenrad des Getriebes drehfest mit der Abtriebswelle verbunden und weist entlang seines Außenumfangs eine Mehrzahl von Zähnen auf. Beim Einlegen eines Getriebewählhebels in die Parkstellung wird eine Sperrklinke so bewegt, dass sie in die Verzahnung des Parksperrenrades eingreift und somit die Abtriebswelle über das Parksperrenrad drehfest am Getriebegehäuse festlegt.
  • In Ruhestellung des Fahrzeugs mit Getriebe in Parkstellung muss die Parksperre nur ein relativ geringes Drehmoment abstützen, das sich vor allem aus dem Gewicht des Fahrzeugs, der Achsgetriebeübersetzung, dem Raddurchmesser und der Steigung, an der das Fahrzeug abgestellt wird, ergibt. Da das Getriebe jedoch schon beim Ausrollen des Fahrzeugs bei sehr kleinen Geschwindigkeiten in seine Parkstellung gebracht werden kann, können durch den Formschluss zwischen Parksperrenrad und Getriebegehäuse sehr hohe Drehmomentspitzen entstehen. Die Drehmomentspitzen werden dabei lediglich dadurch begrenzt, dass die blockierten Räder auf der Straße kurz durchrutschen. Bei Allradfahrzeugen mit Zentraldifferential verdoppeln sich diese Drehmomentspitzen sogar noch, da beide Achsen über das Parksperrenrad abgestützt werden müssen.
  • Derartige Drehmomentspitzen können zu lauten Einrastgeräuschen und starken Rucken im Fahrzeug führen und erhöhen zudem den Verschleiß des Getriebes. Um einer Beschädigung des Getriebes vorzubeugen müssen Komponenten des Antriebsstrangs und des Getriebes, insbesondere das Parksperrenrad selbst sehr groß und massiv ausgelegt werden, um solche Drehmomentspitzen betriebssicher abzufedern.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Drehmomentspitzen im Antriebsstrang beim Aktivieren einer Parkstellung des Getriebes zu verringern.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe, insbesondere ein Automatikgetriebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Ein solches Getriebe für einen Kraftwagen weist ein Parksperrenrad zum Verhindern eines Wegrollens des Kraftwagens in einer Parkstellung des Getriebes auf, in welcher das Parksperrenrad mit einem Getriebegehäuse drehfest über wenigstens eine Sperrklinke verrastet ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Parksperrenrad eine Schlupfkupplung zum Abbau von Drehmomentspitzen aufweist. Wird ein solches Getriebe in seine Parkstellung gebracht, während der Kraftwagen noch ausrollt, so kann die Schlupfkupplung des Parksperrenrades zunächst durchrutschen, so dass die in das Getriebe eingebrachte Energie durch die Reibung in der Schlupfkupplung zumindest teilweise dissipiert wird, und so die Belastung der Komponenten des Getriebes und des Antriebsstrangs des Kraftwagens vermindert wird. Damit wird sowohl die Geräuschentwicklung und der Verschleiß minimiert, als auch das Auftreten von starken Rucken verhindert, was den Komfort der Insassen des Kraftwagens erhöht.
  • Bevorzugterweise weist ein Parksperrenrad für ein derartiges Getriebe einen achsseitigen Ring auf, welcher drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist und einen gehäuseseitigen Ring, welcher zu Interaktion mit der wenigstens einen Sperrklinke ausgelegt ist, auf. Die Schlupfkupplung kuppelt dabei vorteilhaft den achsseitigen Ring mit dem gehäuseseitigen Ring. Dies ist eine besonders bauraumsparende Ausführungsform des Erfindungsgedankens, da insbesondere in axialer Richtung eine solche Schlupfkupplung im Vergleich mit einem üblichen Parksperrenrad praktisch keine zusätzliche Ausdehnung bedingt.
  • Bevorzugt ist die Schlupfkupplung hierbei als Lamellenkupplung ausgebildet. Dabei umgreift bevorzugt ein am achsseitigen Ring angeordnetes inneres Lamellenringpaar einen am gehäuseseitigen Ring angeordneten äußeren Lamellenring. Um das gewünschte Ausmaß an Schlupf der Lamellenkupplung einstellen zu können, ist weiterhin bevorzugt ein Federelement zum Einstellen einer Vorspannung der Lamellenkupplung vorgesehen. Damit kann das Ausmaß der noch zulässigen Drehmomentenübertragung genau festgelegt werden und gleichzeitig sichergestellt werden, dass das Getriebe in seiner Parkstellung einen abgestellten Kraftwagen zuverlässig auch an großen Steigungen hält.
  • Vorteilhafterweise ist das Federelement am gehäuseseitigen Ring angeordnet. Die Vorspannung der Lamellenkupplung kann besonders platzsparend eingestellt werden, wenn das Federelement als Tellerfeder ausgebildet ist. Gleichzeitig wird durch die Tellerfeder ein möglichst gleichmäßiger Anpressdruck der Lamellen gegeneinander über den gesamten Umfang der Lamellenanordnung gewährleistet.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist am gehäuseseitigen Ring des Parksperrenrades ein Impulsring angeordnet. Im Fahrbetrieb kann über diesen die Drehzahl der Abtriebswelle des Getriebes zuverlässig überwacht werden. Gleichzeitig erlaubt die Anbringung des Impulsrings am gehäuseseitigen Ring des Parksperrenrades eine Konstruktion der Schlupfkupplung, die nicht mit dem Impulsring interferiert. Beim Einlegen der Parksperre bei ausrollendem Fahrzeug kann über den Impulsring gleichzeitig der Schlupf des Getriebes überwacht werden, so dass beispielsweise eine nachlassende Vorspannung der Schlupfkupplung detektiert werden kann und eine entsprechende Servicewarnung erstellt werden kann.
  • Besonders vorteilhafterweise ist das Automatikgetriebe als Allradgetriebe ausgebildet. Aufgrund des doppelten Momenteneintrags von Vorder- und Hinterachse ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Parksperrenrades hier von besonders großem Vorteil. Auch die Gewichtsersparnis ist hier besonders groß.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kraftwagen mit einem Automatikgetriebe der beschriebenen Art.
  • Im Folgenden soll die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
  • 1 eine Schnittdarstellung durch ein Getriebe mit einem Parksperrenrad nach dem Stand der Technik und
  • 2 eine Schnittdarstellung durch den Bereich des Parksperrenrades eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Allrad-Automatikgetriebes.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Ganzen mit 10 bezeichneten, dem Stand der Technik entsprechenden Automatikgetriebe. Es ist dabei der abtriebsseitige Teil des Getriebes gezeigt, in welchem eine Drehbewegung der Abtriebswelle 12 um ihre Achse 14 über ein Verteilergetriebe 16 auf eine im Ausschnitt nicht gezeigte zweite Abtriebswelle zur Vorderachse des Fahrzeugs umgelenkt wird. An der Abtriebswelle des Getriebes ist ein Parksperrenrad 18 drehfest festgelegt, welches eine umfänglich umlaufende Verzahnung 20 aufweist. Über nicht dargestellte Sperrklinken kann das Parksperrenrad 18 über die Verzahnung 20 mit dem Getriebegehäuse 22 drehfest verrastet werden. In dieser Parkstellung des Getriebes 10 wird somit ein Wegrollen des Kraftwagens verhindert. Das Getriebe 10 weist weiterhin einen am Parksperrenrad 20 festgelegten Impulsring 24 auf, über welchen eine Drehzahl der Abtriebswelle 12 überwacht werden kann.
  • Durch die starre Verbindung des Parksperrenrads 18 mit der Abtriebswelle 12 kommt es beim Einlegen der Parksperre bei rollendem Fahrzeug zu hohen Drehmomentspitzen im Getriebe 10. Verschärft wird dies noch durch die Auslegung des Getriebes 10 als Allradgetriebe, da auch von der Vorderachse des Kraftwagens über das Verteilergetriebe 16 zusätzliche Drehmomente in das Parksperrenrad 18 eingeleitet werden. Wird die Parksperre also bei rollendem Fahrzeug eingelegt, kommt es zu lauten Geräuschen und starken Rucken, welche den Komfort der Fahrzeuginsassen beeinträchtigen. Zudem wird die Belastung der Komponenten des Getriebes 10 erhöht, so dass diese besonders massiv ausgelegt werden müssen, um vorzeitigen Verschleiß zu verhindern.
  • Um dieses Problem zu lösen, ist in den in 2 dargestellten Ausschnitt aus einem im Ganzen mit 10' bezeichneten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes eine Schlupfkupplung 26 im Parksperrenrad 18 vorgesehen. Das Parksperrenrad 18 ist dabei zweigeteilt und umfasst einen inneren, wellenseitigen Ring 28 und einen äußeren, gehäuseseitigen Ring 30, welche über eine Gleitlagerung 32 gegeneinander drehbar sind. Um eine kontrollierte Drehmomentenübertragung zwischen innerem 28 und äußerem Ring 30 – und damit auch eine Festlegung der gesamten Anordnung durch die Verzahnung 20 des äußeren Rings 20 am Gehäuse 22 – zu ermöglichen, sind innerer 28 und äußerer Ring 30 über die Schlupfkupplung 26 verbunden. Die Schlupfkupplung 26 ist dabei als Lamellenkupplung ausgeführt. Der innere Ring 28 weist einen ersten Lamellenträger 34 auf, in welchem ein Lamellenpaar 36 drehfest mit dem inneren Ring 28 festgelegt ist. Das Lamellenpaar 36 umgreift eine weitere Lamelle 38, die in einem zweiten Lamellenträger 40 am äußeren Ring 30 des Parksperrenrades 18 angeordnet ist.
  • Durch die Reibung zwischen dem Lamellenpaar 36 und der von diesem umgriffenen Lamelle 38 können somit Drehmomente zwischen dem inneren Ring 28 – und damit der Welle 12 – und dem äußeren Ring 30 – und damit in Parkstellung dem Gehäuse 22 – übertragen werden. Durch eine Tellerfeder 42, welche über eine Andruckplatte 44 eine Vorspannung auf die Lamellen 36, 38 ausübt, wird dabei das Ausmaß des Schlupfes der Schlupfkupplung 26 festgelegt.
  • Wird nun das Getriebe 10' bei rollendem Fahrzeug in seine Parkstellung verbracht, greift also eine hier nicht dargestellte Sperrklinke in die Verzahnung 20 des Parksperrenrades 18 ein, so können Drehmomentspitzen, die hierdurch entstehen, zunächst durch Schlupf der Lamellen 36 gegen die Lamelle 38 abgebaut werden. Das Getriebe 10' ermöglicht somit ein wesentlich sanfteres und komfortableres Einlegen der Parksperre bei rollendem Fahrzeug. Durch die gesenkten Belastungen der Komponenten des Getriebes 10' und des gesamten Antriebsstranges können diese Komponenten zudem leichter ausgelegt werden. Auch das Parksperrenrad 18 des Getriebes 10' ist mit einem Impulsring 24 verbunden. Dieser ist hier allerdings an einem Außenumfang 46 des äußeren Rings 30 des Parksperrenrades 18 festgelegt, so dass er nicht störend mit der Schlupfkupplung 26 interagiert. Durch die Drehzahlbeobachtung am äußeren Ring 30 mittels des Impulsrings 24 kann neben der Drehzahl der Welle 12 auch das Schlupfverhalten der Schlupfkupplung 26 beobachtet werden, so dass bei einem Nachlassen der Federspannung der Tellerfeder 42 und damit erhöhtem Schlupf der Schlupfkupplung 26 eine Servicewarnung bereitgestellt werden kann, so dass das Parksperrenrad 18 immer eine hinreichende Rückhaltefunktion im abgestellten Fahrzeug gewährleisten kann.

Claims (10)

  1. Getriebe (10'), insbesondere Automatikgetriebe, für einen Kraftwagen mit einem Parksperrenrad (18) zum Verhindern eines Wegrollens des Kraftwagens in einer Parkstellung des Getriebes (10'), in welcher das Parksperrenrad (18) mit einem Getriebegehäuse (22) drehfest über wenigstens eine Sperrklinke verrastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Parksperrenrad (18') eine Schlupfkupplung (26) zum Abbau von Drehmomentspitzen aufweist.
  2. Getriebe (10') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfkupplung (26) einen wellenseitigen Ring (28) des Parksperrenrades (18) mit einem gehäuseseitigen Ring (30) des Parksperrenrades (18) kuppelt.
  3. Getriebe (10') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlupfkupplung (26) als Lamellenkupplung ausgebildet ist.
  4. Getriebe (10') nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass am achsseitigen Ring (28) ein inneres Lamellenringpaar (36) angeordnet ist, welches einen am gehäuseseitigen Ring (30) angeordneten äußeren Lamellenring (38) umgreift.
  5. Getriebe (10') nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federelement (42) zum Einstellen einer Vorspannung der Schlupfkupplung (26) vorgesehen ist.
  6. Getriebe (10') nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (42) am gehäuseseitigen Ring (30) angeordnet ist.
  7. Getriebe (10') nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (42) als Tellerfeder ausgebildet ist.
  8. Getriebe (10') nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass am gehäuseseitigen Ring (30) ein Impulsring (24) angeordnet ist.
  9. Getriebe (10') nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10') als Allradautomatikgetriebe ausgebildet ist.
  10. Kraftwagen mit einem Getriebe (10') nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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