DE102012216308A1

DE102012216308A1 - Parking lock for motor car gear box, has locking element clamped between lock pawl and guiding plate in blocked state to prevent pressing-out of lock pawl from tooth space, and designed as component from ceramic material and zirconia

Info

Publication number: DE102012216308A1
Application number: DE201210216308
Authority: DE
Inventors: Matthias List
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-13
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: DE102012216308B4

Abstract

The lock has a lock pawl (1) releasable into a parking lock wheel that is connected with an output of a gear box. A locking element (3) is axial movably arranged on a tie bar (4) at an operation disk (7), and clamped between the lock pawl and a gear housing-fixed guiding plate (2) in a blocked state in order to prevent a pressing-out of the lock pawl from a tooth space of the parking lock wheel. The locking element is sprung on the tie bar over a spring element (5), and pre-tensioned in an axial direction. The locking element is designed as a component from ceramic material and zirconia.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Parksperre für ein Kraftfahrzeuggetriebe, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The present invention relates to a parking brake for a motor vehicle transmission, according to the preamble of patent claim 1.

Aus dem Stand der Technik sind Parksperrenmechanismen für Kraftfahrzeuggetriebe in vielfältiger Weise bekannt. Üblicherweise weisen derartige Mechanismen eine vorgespannte Feder auf, über die die Parksperre aktiviert wird, wobei die Parksperrenfunktion über ein Sperrkegel-Klinkensystem realisiert wird, was in einem günstigen, platzsparenden Aufbau resultiert. Zum Deaktivieren der Parksperre wird üblicherweise ein mechanisches Gestänge oder ein hydraulisch oder pneumatisch betätigter Zylinder verwendet. Hierbei wirkt eine Betätigungsstange des Gestänges bzw. eine Kolbenstange des Zylinders mit einer Parkklinke und einem Parkzahnrad zusammen. Parking brake mechanisms for motor vehicle transmissions are known in many ways from the prior art. Usually, such mechanisms have a preloaded spring over which the parking brake is activated, wherein the parking lock function is realized via a locking pawl system, resulting in a cheap, space-saving design. To deactivate the parking lock, a mechanical linkage or a hydraulically or pneumatically actuated cylinder is usually used. Here, an actuating rod of the linkage or a piston rod of the cylinder interacts with a parking pawl and a parking gear.

Aus der DE 10 2007 026 412 A1 der beispielsweise ist eine Parksperre für ein Automatgetriebe bekannt, bei dem eine Parkklinke, die zwischen einer Ruhelage und einer Wirklage, bei der die Parkklinke formschlüssig in eine Zahnlücke eines drehfest mit dem Abtrieb des Getriebes verbundenen Parkzahnrad in Eingriff ist, schwenkbare ist, in ihre Wirklage bebracht wird, indem eine vom Fahrer bedienbare Rastenscheibe um einen bestimmten Betrag verdreht wird, diese Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung einer in die Rastenscheibe eingreifenden Betätigungsstange umgesetzt wird, diese translatorische Bewegung wiederum auf eine auf der Betätigungsstange axial gegen eine Vorspannkraft verschiebbar angeordneten Schiebehülse übertragen wird, und diese Schiebehülse mit einer konischen Schulter gegen eine korrespondierende Betätigungsfläche der Parkklinke drückt, was zum Verschwenken der Parkklinke führt. Dabei stützt sich die Schiebehülse auf ihrer der Betätigungsfläche der Parkklinke gegenüberliegenden Seite an einer getriebegehäusefesten Führungsplatte ab. Im eingelegten Zustand der Parksperre ist die als Sperrelement arbeitende Schiebehülse also zwischen der Parkklinke und der Führungsplatte eingeklemmt, was verhindert, dass die Parkklinke ungewollt aus der Zahnlücke des Parkzahnades herausgedrückt wird. From the DE 10 2007 026 412 A1 For example, a parking brake for an automatic transmission is known in which a parking pawl which is between a rest position and a live position in which the parking pawl is positively in a tooth space of a non-rotatably connected to the output of the transmission parking gear, is pivotable, in their operative position bebracht by a driver-operable detent disc is rotated by a certain amount, this rotational movement is converted into a translational movement of engaging in the detent disc actuating rod, this translational movement is in turn transmitted to a on the actuating rod axially displaceable against a biasing force sliding sleeve, and pushes this sliding sleeve with a conical shoulder against a corresponding actuating surface of the parking pawl, which leads to pivoting of the parking pawl. In this case, the sliding sleeve is supported on its side opposite the actuating surface of the parking pawl on a transmission housing fixed guide plate. In the engaged state of the parking brake operating as a blocking element sliding sleeve is thus clamped between the parking pawl and the guide plate, which prevents the parking pawl is unintentionally pushed out of the tooth space of the parking gear.

Nachteilig ist hierbei, dass Sperrelement, Führungsplatte und Parksperrenklinke dynamisch und statisch sehr hoch belastet und dadurch verschleißanfällig sind. Diese drei Komponenten sind daher üblicherweise aus Stahl hergestellt. Hoher Verschleiß entsteht insbesondere beim Herausziehen des Sperrelementes aus seiner dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordneten Position unter hoher Last, wodurch im Kontaktbereich in das System Energie eingebracht wird, was zu einer starken lokalen Temperaturerhöhung führt, die im Extremfall sogar Gefügeumwandlungen (Bildung vom Reibmartensit) verursachen kann. The disadvantage here is that locking element, guide plate and parking pawl dynamic and static charged very high and are susceptible to wear. These three components are therefore usually made of steel. High wear occurs in particular when pulling out of the locking element from its engaged state of the parking brake associated position under high load, which is introduced into the system energy in the contact area, resulting in a strong local temperature increase, even cause microstructural transformations (formation of Reibmartensit) in extreme cases can.

Ein wichtiges Kriterium für die Dauerhaltbarkeit der Parksperre ist die Überdeckung zwischen Sperrkegel und Führungsplatte bzw. Parksperrenklinke im eingelegten Zustand. Konstruktiv wird die Überdeckung bei einer mechanischen Schaltung, bei der zwischen der vom Fahrer des Kraftfahrzeugs bedienbaren Gangwähleinrichtung im Innenraum des Kraftfahrzeugs und dem Getriebe eine mechanische Verbindung vorgesehen ist, in der Regel durch die in der Rastenscheibe definierten Positionen bestimmt. Bei einer elektrischen Schaltung, bei der die Gangwähleinrichtung im Innenraum des Kraftfahrzeugs nur elektrisch mit dem Getriebe wirkverbunden ist, wird die Überdeckung üblicherweise über Anschläge an anderen Bauteilen, z. B. an Gehäuseteilen, realisiert. An important criterion for the durability of the parking brake is the overlap between locking cone and guide plate or parking pawl in the engaged state. Constructively, the overlap in a mechanical circuit, in which a mechanical connection is provided between the operable by the driver of the vehicle Gangwähleinrichtung in the interior of the motor vehicle and the transmission, usually determined by the positions defined in the detent disc. In an electrical circuit in which the Gangwähleinrichtung in the interior of the motor vehicle is only electrically connected to the transmission, the overlap is usually via stops on other components, eg. B. to housing parts, realized.

Eine große Überdeckung zwischen diesen Bauteilen ist zunächst günstig, da hohe statische bzw. dynamische Kräfte übertragen werden können, ohne dass die gewünschte Selbsthemmung im System verloren geht. Andererseits führt eine hohe Überdeckung zwangsläufig dazu, dass beim Herausziehen des Sperrelementes mehr Weg überfahren werden muss, mit der Folge, dass, wie bereits beschrieben, der proportional zum Weg ansteigende Energieeintrag beim Auslegen der Parksperre in nachteiliger Weise sehr hoch wird. A large overlap between these components is initially favorable, since high static or dynamic forces can be transmitted without the desired self-locking is lost in the system. On the other hand, a high overlap inevitably leads to the fact that when pulling out of the blocking element more way must be run over, with the result that, as already described, the energy input increasing proportionally to the path when laying out the parking brake is disadvantageously very high.

Ein weiteres Problem können von außen in das Getriebegehäuse eingeleitete elektrische <Ströme sein, die über das Sperrelement von der Führungsplatte zur Parksperrenklinke übertragen werden. Solche elektrische Ströme können an den Kontaktzonen Oberflächenveränderungen verursachen, im Extremfall sogar punktuelle Verschweißungen an diesen Parksperrenkomponenten. Another problem may be introduced from the outside into the gear housing electrical <currents, which are transmitted via the blocking element from the guide plate to the parking pawl. Such electrical currents can cause surface changes at the contact zones, in extreme cases even spot welds on these parking barrier components.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Parksperre für ein Kraftfahrzeuggetriebe anzugeben, die sich durch eine hohe Dauerfestigkeit und eine verbessertes Verschleißverhalten auszeichnet. The present invention has for its object to provide a parking brake for a motor vehicle transmission, which is characterized by a high fatigue strength and improved wear behavior.

Diese Aufgabe wird durch eine Parksperre mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor. This object is achieved by a parking brake with the features of claim 1. Further embodiments and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims.

Demnach wird eine Parksperre für ein Kraftfahrzeuggetriebe vorgeschlagen, umfassend eine Sperrklinke, die in ein mit dem Abtrieb des Getriebes verbundenes Parksperrenrad ein- oder ausrastbar ist, sowie ein Sperrelement, das auf einer Verbindungsstange zu einer Betätigungsscheibe axial beweglich angeordnet ist und im gesperrten Zustand zwischen der Sperrklinke und einer getriebegehäusefesten Führungsplatte eingeklemmt ist, um ein Herausdrücken der Sperrklinke aus einer Zahnlücke des Parksperrenrades zu verhindern. Dabei ist das Sperrelement auf der Verbindungsstange über ein Federelement angefedert und in axialer Richtung vorgespannt. Accordingly, a parking brake for a motor vehicle transmission is proposed, comprising a pawl which is engaged or disengaged in a connected to the output of the transmission parking lock gear, and a locking element which is arranged axially movable on a connecting rod to an actuating disc and in the locked state between the Pawl and one gearbox fixed guide plate is clamped to prevent pushing out of the pawl of a tooth gap of the parking lock gear. In this case, the blocking element is spring-loaded on the connecting rod via a spring element and biased in the axial direction.

Der Erfindung liegen umfangreiche Versuche zugrunde, die gezeigt haben, dass eine einfache Beschichtung an den Kontaktzonen Sperrelement/Sperrklinke und Sperrelement/Führungsplatte mit einer Verschleißschutzschicht den Verschleißprozess am Sperrelement über der geforderten Lebensdauer lediglich verzögern, aber nicht verhindern kann. Solche Verschleißschutzschichten – auch Hartschichten genannt – sind aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt, insbesondere Nitrid- und Karbidschichten wie beispielsweise Titannitrid, Aluminiumnitrid, Siliziumcarbid und Borcarbid, aber auch so genannte DLC(„Diamond like Carbon”)-Schichten, die üblicherweise mittels PVD(„Plasma Vapour Deposition”)-Verfahren oder CVD(„Chemical Vapour Deposition”)-Verfahren auf das zu beschichtende Werkstück aufgebraucht werden. The invention is based on extensive experiments, which have shown that a simple coating on the contact zones blocking element / pawl and blocking element / guide plate with a wear protection layer only delay the wear process on the blocking element over the required life, but can not prevent. Such wear protection layers - also called hard layers - are widely known from the prior art, in particular nitride and carbide layers such as titanium nitride, aluminum nitride, silicon carbide and boron carbide, but also so-called DLC ("Diamond like carbon") - layers, usually by PVD ("Plasma Vapor Deposition") - method or CVD ("Chemical Vapor Deposition") - process are used up on the workpiece to be coated.

Daher ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Sperrelement als Bauteil aus keramischem Werkstoff ausgebildet ist, also vollumfänglich aus keramischem Werkstoff hergestellt ist, beispielsweise aus so genanntem Zirkonoxid. Weitere geeignete keramische Werkstoffe sind beispielsweise aus der DE 100 61 397 A1 und der US 5,803,852 bekannt. Therefore, the invention provides that the blocking element is formed as a component made of ceramic material, that is made entirely of ceramic material, for example of so-called zirconia. Other suitable ceramic materials are for example from DE 100 61 397 A1 and the US 5,803,852 known.

Durch die Verwendung eines keramischen Werkstoffes bei dem beispielsweise als Sperrkegel ausgebildeten Sperrelement wird das Verschleißverhalten zwischen dem Sperrelement und den anliegenden Teilen (Sperrklinke, Führungsplatte, Verbindungsstange) positiv beeinflusst. Über die Lebensdauer betrachtet ergibt sich ein gegenüber dem Stand der Technik stabileres Reibwertverhalten, also über der Lebensdauer keinen nennenswerten Anstieg des Reibwertes. Hierdurch sind die Bedienkräfte (Aktivierungskräfte) im Parksperrensystem über die Lebensdauer des Getriebes weitgehend konstant, was für den Fahrer des Kraftfahrzeugs einen spürbaren Komfortgewinn bedeutet. By the use of a ceramic material in the example formed as a locking cone locking element, the wear behavior between the locking element and the adjacent parts (pawl, guide plate, connecting rod) is positively influenced. Viewed over the lifetime results in comparison to the prior art more stable friction coefficient behavior, so over the life no appreciable increase in the coefficient of friction. As a result, the operating forces (activation forces) in the parking lock system over the life of the transmission are largely constant, which means a significant increase in comfort for the driver of the motor vehicle.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Sperrelementes besteht darin, dass die gegenüber Stahl höhere Härte des Keramikwerkstoffs und das über die Lebensdauer äußerst günstige Verschleißverhalten des Keramikwerkstoffes erlaubt, ohne eine Veränderung an der Geometrie an den Überdeckungszonen zwischen Sperrelement und Sperrklinke und zwischen Sperrelement und Führungsplatte einen Wert für den maximal zulässigen Kontaktdruck zuzulassen, der deutlich über dem maximal zulässigen einer Stahl-Ausführung liegt. Hierdurch eignet sich die erfindungsgemäße Parksperre, bei der das aus dem Stand der Technik bekannte Sperrelement aus Stahl durch ein Sperrelement aus Keramikwerkstoff ersetzt ist, ohne Bauraumvergrößerung auch für höhere Belastungen und eine höhere Anzahl an Lastspielen über der Lebensdauer. Another advantage of the blocking element according to the invention is that the steel compared to higher hardness of the ceramic material and over the life extremely favorable wear behavior of the ceramic material allows, without a change in the geometry of the overlap zones between locking element and pawl and between locking element and guide plate a value for allow the maximum allowable contact pressure, which is well above the maximum allowable of a steel version. As a result, the parking brake according to the invention, in which the known from the prior art locking element made of steel is replaced by a blocking element made of ceramic material, without increased space also for higher loads and a higher number of load cycles over the life.

Zudem wirkt sich die gegenüber Stahl geringere Dichte des Keramikwerkstoffs als Gewichtvorteil positiv auf die Dynamik der Ein- und Auslegevorgängen der Parksperre aus. Insbesondere bei den so genannten Ratschvorgängen – also beim Versuch, die Parksperrenklinke in eine Zahnlücke eines rotierenden Parksperrenrades formschlüssig in Eingriff zu bringen – wirken sich die durch die kleineren Massen verminderten dynamischen Kräfte verscheißmindernd aus. In addition, the lower weight of the ceramic material compared to steel, as a weight advantage, has a positive effect on the dynamics of the engagement and disengagement processes of the parking brake. Particularly in the case of the so-called ratcheting operations - ie when attempting to bring the parking pawl into a tooth gap of a rotating parking lock gear in a form-fitting manner - the dynamic forces reduced by the smaller masses have a reduced impact-reducing effect.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass von außen her in das Getriebegehäuse eingeleitete elektrische Ströme nicht zu einer Oberflächenänderung oder lokalen Verschweißung an den Kontaktzonen von Sperrelement/Sperrklinke, Sperrelement/Führungsplatte und Sperrelement/Verbindungsstange führen können, da sich der keramische Werkstoff des Sperrelementes auch durch eine elektrisch isolierende Wirkung auszeichnet. Another advantage of the invention is that introduced from the outside into the gear housing electrical currents can not lead to a surface change or local welding at the contact zones of locking element / pawl, locking element / guide plate and locking element / connecting rod, as the ceramic material of the blocking element also characterized by an electrically insulating effect.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to the attached figures. Show it:

1 eine schematische Darstellung einer Parksperrenvorrichtung; und 1 a schematic representation of a parking brake device; and

2 eine Detailansicht des Sperrelementes, der Sperrklinke und der Führungsplatte der Parksperrenvorrichtung aus 1 zur Veranschaulichung der Überdeckung zwischen Sperrkegel und Führungsplatte bzw. Sperrklinke im eingelegten Zustand. 2 a detailed view of the locking element, the pawl and the guide plate of the parking brake device 1 to illustrate the overlap between locking cone and guide plate or pawl in the inserted state.

Die in 1 gezeigte Parksperrenvorrichtung für ein Kraftfahrzeuggetriebe umfasst eine Sperrklinke 1, die in ein mit einem hier nicht dargestellten Abtrieb des Getriebes verbundenes hier nicht näher dargestelltes Parksperrenrad ein- oder ausrastet, sowie ein auf einer Verbindungsstange 4 zu einer beispielhaft als Rastenscheibe ausgebildete Betätigungsscheibe 7 axial verschiebbar angeordnetes Sperrelement 3, welches hier beispielhaft als Sperrkegel ausgebildet ist. Im gesperrten Zustand der Parksperre – also dann, wenn die Sperrklinke formschlüssig in eine Zahnlücke des Parksperrenrades eingerastet ist – ist das Sperrelement 3 zwischen der Sperrklinke 1 und einer mit einem hier nicht näher dargestellten Gehäuse des Getriebes verbundenen Führungsplatte 2 eingeklemmt, um ein Herausdrücken der Sperrklinke 1 aus einer Zahnlücke des Parksperrenrades zu verhindern. Dabei ist der Sperrkegel 3 auf der Verbindungsstange 4 über ein hier beispielhaft als Schraubenfeder ausgebildetes Federelement 5 angefedert und in axialer Richtung vorgespannt. In the 1 shown parking brake device for a motor vehicle transmission comprises a pawl 1 , which engages in a not connected to an output of the transmission not shown here parking lock wheel or disengages, as well as on a connecting rod 4 to an exemplified as a detent disk actuating disk 7 axially displaceable arranged locking element 3 , which is exemplified here as a barrier cone. In the locked state of the parking brake - that is, when the pawl is positively engaged in a tooth space of the parking lock gear - is the blocking element 3 between the pawl 1 and a guide plate connected to a housing, not shown here, of the transmission 2 trapped to push out the pawl 1 To prevent from a tooth gap of the parking lock gear. Here is the locking cone 3 on the connecting rod 4 over here for example as Coil spring trained spring element 5 spring-loaded and biased in the axial direction.

Bei der in 1 gezeigten Konstruktion, die in dieser Art aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann die Überdeckung zwischen Sperrkegel 3 und Führungsplatte 2 und die Überdeckung zwischen Sperrkegel 3 und Sperrklinke 1 im eingelegten Zustand der Parksperre sehr hoch sein. Eine hohe Überdeckung führt dazu, dass beim Herausziehen des Sperrkegels 3 aus seiner Position, die dem eingelegten Zustand der Parksperre zugeordnet ist, mehr Weg überfahren werden muss, was in einem hohen Energieeintrag resultiert. At the in 1 shown construction, which is known in this way from the prior art, the overlap between locking cone 3 and guide plate 2 and the overlap between locking cone 3 and pawl 1 be very high in the engaged state of the parking brake. A high overlap causes the withdrawal of the poppet 3 from his position, which is assigned to the engaged state of the parking brake, more way must be driven over, resulting in a high energy input.

In 2 ist die Überdeckung zwischen Sperrkegel 3 und Sperrklinke im eingelegten Zustand der Parksperre mit x1 bezeichnet, während die Überdeckung zwischen Sperrkegel 3 und Führungsplatte 2 im eingelegten Zustand der Parksperre mit x2 bezeichnet ist. Des Weiteren ist in 2 ein Anschlag 6 eingezeichnet, gegen den sich die Schraubenfeder 5 axial abstützt und auf diese Weise den Sperrkegel 3 in axialer Richtung gegen Sperrklinke 1 und Führungsplatte 2 vorspannt. In 2 is the overlap between locking cone 3 and pawl in the engaged state of the parking lock denoted by x1, while the overlap between locking cone 3 and guide plate 2 is indicated in the engaged state of the parking brake with x2. Furthermore, in 2 an attack 6 marked, against which the coil spring 5 axially supported and in this way the locking cone 3 in the axial direction against pawl 1 and guide plate 2 biases.

Der Sperrkegel 3 ist aus keramischem Werkstoff hergestellt, beispielsweise aus Zirkonoxid. The locking cone 3 is made of ceramic material, such as zirconia.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Sperrklinke pawl
22: Führungsplatte guide plate
33: Sperrkegel, Sperrelement Locking cone, blocking element
44: Verbindungsstange connecting rod
55: Federelement spring element
66: Anschlag attack
77: Betätigungsscheibe, Rastenscheibe Actuating disk, detent disk
x1x1: Überdeckung zwischen Sperrelement und Sperrklinke Cover between locking element and pawl
x2x2: Überdeckung zwischen Sperrelement und Führungsplatte Cover between locking element and guide plate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102007026412 A1 [0003]
DE 10061397 A1 [0012]
US 5803852 [0012]

Claims

Parking lock for a motor vehicle transmission, comprising a pawl ( 1 ) which can be engaged or disengaged into a parking lock gear connected to the output of the transmission, and a parking rod (shown in FIG. 4 ) to an actuating disk ( 7 ) axially movably arranged blocking element ( 3 ), in the locked state between the pawl ( 1 ) and a transmission housing fixed guide plate ( 2 ) is clamped to a pressing out of the pawl ( 1 ) to prevent from a tooth space of the parking lock wheel, wherein the blocking element ( 3 ) on the connecting rod ( 4 ) via a spring element ( 5 ) is biased and biased in the axial direction, characterized in that the blocking element ( 3 ) is formed as a component made of ceramic material.

Parking lock according to claim 1, characterized in that the blocking element ( 3 ) is made of zirconium oxide.