DE102009030005B4 - locking mechanism - Google Patents
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Abstract
Sperrmechanismus zum drehfesten Arretieren einer Welle, insbesondere Parksperre für eine Getriebewelle eines Kraftfahrzeugs, mit einer Sperrklinke (12), die um eine Schwenkachse (RS), insbesondere einen Klinkenbolzen zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung, in der die Welle im Wesentlichen drehfest gesperrt ist, verschwenkbar ist, und einem mit der Welle drehfest verbundenen Klinkenrad (18), das eine Mehrzahl von Klinkenradzähnen (19) sowie von zwischen den Klinkenradzähnen (19) angeordneten Ausnehmungen (20) aufweist, wobei die Sperrklinke (12) zumindest einen Sperrzahn (16) aufweist, der in der Sperrstellung in eine der Ausnehmungen (20) des Klinkenrads (18) eingreift, wobei das Klinkenrad (18) Dämpfungselemente (22) zur Dämpfung der bei Betätigung des Sperrmechanismus auf die Klinkenradzähne (19) wirkenden Kräfte aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente (22) in den U-förmig ausgebildeten Ausnehmungen (20) zwischen den Klinkenradzähnen (19) angeordnet sind.Locking mechanism for non-rotatably locking a shaft, in particular a parking lock for a transmission shaft of a motor vehicle, with a pawl (12) which rotates about a pivot axis (RS), in particular a ratchet bolt, between a release position and a locked position in which the shaft is essentially non-rotatably locked, is pivotable, and a ratchet wheel (18) which is non-rotatably connected to the shaft and has a plurality of ratchet wheel teeth (19) and recesses (20) arranged between the ratchet wheel teeth (19), the pawl (12) having at least one ratchet tooth (16) which engages in one of the recesses (20) of the ratchet wheel (18) in the locking position, the ratchet wheel (18) having damping elements (22) for damping the forces acting on the ratchet wheel teeth (19) when the locking mechanism is actuated, characterized in that that the damping elements (22) in the U-shaped recesses (20) between the ratchet teeth (19) angeord are net.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sperrmechanismus zum drehfesten Arretieren einer Welle sowie ein Getriebe mit einem solchen Sperrmechanismus.The present invention relates to a locking mechanism for non-rotatably locking a shaft and a transmission with such a locking mechanism.
Derartige Sperrmechanismen finden beispielsweise als Parksperren Anwendung, um eine Getriebewelle eines Kraftfahrzeugs drehfest zu arretieren. Parksperren sind insbesondere bei Automatikgetrieben vorgesehen, um ein Wegrollen des Fahrzeugs im abgestellten Zustand zu verhindern. Bei Betätigung der Parksperre können erhebliche Belastungen der Parksperrenkomponenten auftreten, da beispielsweise das durch ein Rollen des Fahrzeugs an der Getriebewelle anliegende Drehmoment zumindest teilweise durch den Sperrmechanismus aufgenommen werden muss.Locking mechanisms of this type are used, for example, as parking locks in order to lock a transmission shaft of a motor vehicle in a rotationally fixed manner. Parking locks are provided in particular in automatic transmissions in order to prevent the vehicle from rolling away when parked. When the parking lock is actuated, considerable loads can occur on the parking lock components, since, for example, the torque applied to the transmission shaft as a result of the vehicle rolling must be at least partially absorbed by the locking mechanism.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Sperrmechanismus zu schaffen, der hohe Belastungen aufnehmen kann und gleichzeitig eine kompakte Bauform aufweist.It is therefore an object of the invention to create a locking mechanism that can absorb high loads and at the same time has a compact design.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch einen Sperrmechanismus mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöstThe above object is achieved by a locking mechanism having the features of claim 1
Der erfindungsgemäße Sperrmechanismus zum drehfesten Arretieren einer Welle weist eine Sperrklinke auf, die um eine Schwenkachse, insbesondere einen Klinkenbolzen zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung, in der die Welle im Wesentlichen drehfest gesperrt ist, verschwenkbar ist. Ferner weist der Sperrmechanismus ein mit der Welle drehfest verbundenes Klinkenrad auf. Das Klinkenrad weist eine Mehrzahl von Klinkenradzähnen sowie von zwischen den Klinkenradzähnen angeordneten Ausnehmungen auf. Die Sperrklinke ist mit zumindest einem Sperrzahn versehen, der in einer Sperrstellung in eine der Ausnehmungen des Klinkenrads eingreift.The locking mechanism according to the invention for locking a shaft in a rotationally fixed manner has a pawl which can be pivoted about a pivot axis, in particular a ratchet bolt, between a release position and a locking position in which the shaft is essentially locked in a rotationally fixed manner. Furthermore, the locking mechanism has a ratchet wheel which is non-rotatably connected to the shaft. The ratchet wheel has a plurality of ratchet teeth and recesses located between the ratchet teeth. The pawl is provided with at least one ratchet tooth which, in a locked position, engages in one of the recesses of the ratchet wheel.
Um insbesondere die bei einem Einrastvorgang der Sperrklinke auftretenden Belastungen zu reduzieren und einen Verschleiß der beteiligten Komponenten zu minimieren, weist das Klinkenrad Dämpfungselemente auf. Die Dämpfungselemente können einerseits zwischen den Klinkenradzähnen wirkende Kräfte minimieren, andererseits aber auch Kräfte dämpfen, die zwischen der Sperrklinke und dem Klinkenrad wirken, wenn zum Beispiel der Sperrzahn in die Ausnehmung einrastet. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Dämpfungselemente kann auch die Steifigkeit des Klinkenrads als Ganzes beeinflusst werden.In order in particular to reduce the loads occurring when the pawl engages and to minimize wear on the components involved, the ratchet wheel has damping elements. On the one hand, the damping elements can minimize forces acting between the ratchet wheel teeth, but on the other hand they can also dampen forces that act between the pawl and the ratchet wheel, for example when the ratchet tooth snaps into the recess. The rigidity of the ratchet wheel as a whole can also be influenced by a suitable configuration of the damping elements.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen angegeben.Further embodiments of the invention are given in the description, the drawings and the subclaims.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Dämpfungselemente in den Ausnehmungen zwischen den Klinkenradzähnen angeordnet. Dadurch werden insbesondere in Umfangsrichtung des Klinkenrads wirkende Kräfte zwischen den Klinkenradzähnen gedämpft, während die Klinkenradzähne selbst aus verschleißarmen Material bestehen.According to one embodiment, the damping elements are arranged in the recesses between the ratchet teeth. As a result, forces acting between the ratchet wheel teeth, in particular in the circumferential direction of the ratchet wheel, are damped, while the ratchet wheel teeth themselves are made of low-wear material.
Die Ausnehmungen des Klinkenrads können beispielsweise U-förmig ausgebildet sein. Durch die U-Form weisen die Ausnehmungen keine Kanten auf, die bei großen Belastungen beispielsweise Startpunkte für Belastungsrisse bilden können. Außerdem lassen sich diese Ausnehmungen leicht fertigen.The recesses of the ratchet wheel can be U-shaped, for example. Due to the U-shape, the recesses do not have any edges that can form starting points for stress cracks, for example, under high loads. In addition, these recesses can be easily manufactured.
Bevorzugt weisen die Klinkenradzähne jeweils einen Kopfbereich und einen Halsbereich auf, wobei der Kopfbereich jenen Teil des jeweiligen Klinkenradzahns umfasst, der bei einem Eingriff der Sperrklinke in eine Ausnehmung mit der Sperrklinke in Kontakt bringbar ist. Mit anderen Worten ist der Kopfbereich der „aktive“ Bereich eines Klinkenradzahns, der bei Betätigung des Sperrmechanismus besonders belastet ist. Der Halsbereich dient zur Verankerung des Kopfbereichs an einem Körper des Klinkenrads. Durch eine geeignete Ausgestaltung des Halsbereichs kann die Steifigkeit Dieser Text wurde durch das DPMA aus Originalquellen übernommen. Er enthält keine Zeichnungen. Die Darstellung von Tabellen und Formeln kann unbefriedigend sein. des Klinkenradzahns ebenfalls beeinflusst werden. Insbesondere ist der Halsbereich in einem radial außen liegenden Bereich bezogen auf eine Umfangsrichtung des Klinkenrads breiter als in einem radial innen liegenden Bereich.The ratchet teeth preferably each have a head area and a neck area, the head area comprising that part of the respective ratchet wheel tooth which can be brought into contact with the pawl when the pawl engages in a recess. In other words, the head area is the “active” area of a ratchet tooth that is particularly stressed when the locking mechanism is actuated. The neck portion serves to anchor the head portion to a body of the ratchet wheel. A suitable design of the neck area can reduce rigidity This text was taken from the original sources by the DPMA. It contains no drawings. The presentation of tables and formulas can be unsatisfactory. of the ratchet wheel tooth can also be influenced. In particular, the neck area is wider in a radially outer area with respect to a circumferential direction of the ratchet wheel than in a radially inner area.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Getriebe mit einem Sperrmechanismus gemäß zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.The present invention also relates to a transmission with a locking mechanism according to at least one of the embodiments described above.
Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.The invention is described below purely by way of example using an advantageous embodiment with reference to the attached drawing.
Ferner umfasst die Parksperre 10 ein Klinkenrad 18, das mit einer nicht gezeigten Getriebewelle drehfest verbunden ist und das mit Klinkenradzähnen 19 versehen ist. Zwischen den Klinkenradzähnen 19 sind Ausnehmungen 20 angeordnet, die bei einem Eingriff der Sperrklinke 12 zur Aufnahme jeweils eines Sperrzahns 16 vorgesehen sind.Furthermore, the
Die Klinkenradzähne 19 untergliedern sich jeweils in einen Kopfbereich 19a und einen Halsbereich 19b, die jeweils durch gestrichelte Kästen angedeutet sind. Der Kopfbereich 19a kann bei einem Eingriff der Sperrklinke 12 mit den Sperrzähnen 16 und/oder der Sperrklinke 12 selbst im Bereich zwischen zwei Sperrzähnen 16 in Kontakt treten. Aufgrund der erheblichen mechanischen Belastungen bei einem Eingriffs-/Einrastvorgang und dem damit verbundenen Verschleiß, ist der Kopfbereich 19a der Klinkenradzähne 19 relativ massiv ausgeführt. Der Querschnitt des Kopfbereichs 19a ist im Wesentlichen trapezförmig, wobei der Kopfbereich 19a sich von radial innen nach radial außen hin leicht verjüngt.The
Umgekehrt ist die Situation bei dem Halsbereich 19b, der sich von dem Kopfbereich 19a nach radial innen erstreckt, bis er in einen Klinkenradkörper 21 übergeht, der drehfest mit der nicht gezeigten Getriebewelle verbunden ist. Der Halsbereich 19b weist eine sich nach radial innen verjüngende Gestalt auf und geht an seiner Wurzel in einen gekrümmten Bodenbereich der benachbarten Ausnehmungen 20 über. Durch die beschriebene Ausgestaltung des Halsbereichs 19b werden den Klinkenradzähnen 19 elastische Eigenschaften verliehen, die in Umfangsrichtung ausgeprägter sind als in axialer Richtung. Sie gestatten eine - wenn auch eingeschränkte und wohl dosierte - Flexibilität der Klinkenradzähne 19, um das Einrasten der Sperrklinke 12 „sanfter“ zu gestalten.The situation is reversed in the case of the
Die Ausnehmungen 20 weisen durch den langgestreckten Halsbereich 19b und den gekrümmten Bodenbereich im Wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt auf.The
Zur Dämpfung von zwischen zwei benachbarten Klinkenradzähnen 19 auftretenden Kräften/Relativbewegungen sind die Ausnehmungen 20 zwischen den Klinkenradzähnen 19 jeweils zum großen Teil mit Dämpfungselementen 22 ausgefüllt. Die Dämpfungselemente können beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem gummiartigen Material gefertigt sein. Sie lassen den Kopfbereich 19a der Klinkenradzähne 19 frei und weisen an ihrer radialen Außenseite einen leicht gekrümmten Querschnitt auf. Bei einem Eingriff der Sperrzähne 16 in die Ausnehmungen 20 kommen die Sperrzähne 16 nicht mit den Halsbereichen 19b der beteiligten Klinkenradzähne 19 in Kontakt, da diese - zumindest im Umfangsrichtung - von den Dämpfungselementen 22 verdeckt werden.In order to dampen forces/relative movements occurring between two adjacent
Bei einem Einrasten der Sperrklinke 12 können die Sperrzähne 16 auch mit den gekrümmten Oberflächen der Dämpfungselemente 22 in Kontakt treten, so dass die mit dem Einrasten verbundenen, in radialer Richtung wirkenden Kräfte ebenfalls durch die Dämpfungselemente 22 aufgenommen werden. Die Aufnahme von in Umfangsrichtung wirkenden Kräften durch die Dämpfungselemente 22 wurde bereits vorstehend kurz beschrieben.When the
Es versteht sich, dass das Material der Dämpfungselemente 22 und deren charakteristische elastischen Eigenschaften je nach Anwendungsfall gezielt angepasst werden können, um die mechanischen Eigenschaften des Klinkenrads 18 zu optimieren. Grundsätzlich müssen die Dämpfungselemente 22 keine massiven Bauelemente sein. Auch Federn können in besonderen Fällen vorgesehen sein. Wesentlich ist jedenfalls, dass das Klinkenrad 18 durch die Dämpfungselemente 22 besondere mechanische/elastische Eigenschaften erhält, die das Einrasten der Sperrklinke 12 „sanfter“ gestalten und Verschleißerscheinungen an den beteiligten Komponenten minimieren.It goes without saying that the material of the
Der erfindungsgemäße Sperrmechanismus wurde vorstehend beispielhaft anhand einer Parksperre beschrieben. Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip kann jedoch auch in anderen Anwendungsbereichen Verwendung finden. Beispielsweise kann der Sperrmechanismus auch bei elektrischen Achsantrieben für Elektrofahrzeuge zum Einsatz gelangen.The locking mechanism according to the invention was described above using a parking lock as an example. However, the principle on which the invention is based can also be used in other areas of application. For example, the locking mechanism can also be used in electric axle drives for electric vehicles.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Parksperreparking lock
- 1212
- Sperrklinkepawl
- 1616
- Sperrzahnratchet
- 1818
- Klinkenradratchet wheel
- 1919
- Klinkenradzahnratchet tooth
- 19a19a
- Kopfbereichheader area
- 19b19b
- Halsbereichneck area
- 2020
- Ausnehmungrecess
- 2121
- Klinkenradkörperratchet body
- 2222
- Dämpfungselementdamping element
- RSRS
- Schwenkachsepivot axis
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