DE102013221424A1

DE102013221424A1 - Fahrzeugparksperrenanordnung

Info

Publication number: DE102013221424A1
Application number: DE102013221424.3A
Authority: DE
Inventors: Bradley R. Heuver
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-22
Publication date: 2014-04-30
Also published as: CN103791082A; US20140116835A1

Abstract

Eine Parkanordnung enthält ein Parkrad, eine Klinke, die das Parkrad in Eingriff nimmt und daraus ausrückt, eine Parkstange, die bewirkt, dass die Klinke mit dem Parkrad in Eingriff gelangt und aus dem Parkrad ausrückt, einen Servo, und einen Kniehebel, der eine erste Kraft auf die Parkstange überträgt, wodurch bewirkt wird, dass die Klinke als Reaktion auf eine zweite Kraft, die wesentlich kleiner ist als die erste Kraft und von dem Servo erzeugt wird, aus dem Parkrad ausrückt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Parkbremsmechanismus für ein Automatikgetriebe und insbesondere einen Parkmechanismus, der durch einen Servo dahingehend betätigt wird, das Parkrad eines Fahrzeugs abwechselnd in Eingriff zu nehmen und daraus auszurücken.
Parkmechanismen oder -anordnungen werden in Kraftfahrzeugen dazu verwendet, dem Fahrzeug zu gestatten, einen "geparkten" Zustand oder eine "geparkte" Stellung einzunehmen. Parkanordnungen enthalten in der Regel eine Parkstange oder einen Parknocken, der eine Parksperrenklinke gezielt betätigt, die das Parkrad des Fahrzeugs in Wirkeingriff nimmt, wodurch das Fahrzeug in einer "geparkten" Position oder Stellung gehalten wird.
Die Parkstange ist in der Regel mit dem Schalthebel des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt und bewegt sich als Reaktion auf eine Bewegung des Schalthebels. Wenn der Schalthebel in die "Park-"Position bewegt wird, nimmt die Parkstange die Parkklinke in Eingriff, die in eine Position schwenkt oder sich in diese dreht, in der sie zwischen einem Paar Zähnen am Parkrad angeordnet ist, wodurch eine weitere Drehung des Parkrads und der Ausgangswelle im Wesentlichen verhindert wird.
In einem Shift-by-Wire-Parksystem erfordert ein Federbetätigungsservofreigabesystem eine Kraft von ca. 45 kp, um den Betätigungshebel bei voller Beladung des Fahrzeugs auf einer Neigung aus der Parkstellung herauszuziehen. Diese Kraft macht erforderlich, dass ein großer Servo diesen Vorgang durchführt. Es besteht ein Erfordernis, die Höhe der erforderlichen Kraft zu reduzieren, so dass ein kleinerer Servomechanismus eingesetzt werden kann.
Eine Parkanordnung enthält ein Parkrad, eine Klinke, die das Parkrad in Eingriff nimmt und daraus ausrückt, eine Parkstange, die bewirkt, dass die Klinke mit dem Parkrad in Eingriff gelangt und aus dem Parkrad ausgerückt wird, einen Servo und einen Kniehebel, der eine erste Kraft auf die Parkstange überträgt, die bewirkt, dass die Klinke als Reaktion auf eine zweite Kraft, die wesentlich kleiner als die erste Kraft ist und durch den Servo erzeugt wird, aus dem Parkrad ausrückt.
Durch Verwendung einer nockengetriebenen Parkstange und eines nockengetriebenen Servoventils wird durch die Kraftverstärkungswirkungen des Nockenprofils auf den Kniehebel die Größe des Servoventils 28 reduziert, wodurch es weniger kostet, weniger wiegt und sein Packaging erleichtert wird.
Der Anwendungsumfang der bevorzugten Ausführungsform wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung, der Ansprüche und der Zeichnungen ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und die speziellen Beispiele zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, aber nur der Veranschaulichung dienen. Für den Fachmann werden verschiedene Änderungen und Modifikationen an den beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen ersichtlich.
Die Erfindung wird durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen besser verständlich; in den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Vorderansicht einer Parkbremsanordnung für ein Automatikgetriebe;
2 eine perspektivische Rückansicht einer in 1 gezeigten Parkbremsanordnung;
3 eine Rückansicht eines Teils der in 1 gezeigten Anordnung;
4 eine perspektivische Vorderansicht eines geschlitzten Kniehebels der Parkbremsanordnung; und
5 eine schematische Darstellung, die die Servokraft zeigt, die durch den Kniehebel verstärkt und auf die Parkstange übertragen wird.
1 zeigt die Komponenten einer Parkanordnung 10, die zur Verwendung in Kombination mit einem Fahrzeug jener Art, die ein Parkrad 12 und einen Schalthebel (nicht gezeigt) zur Auswahl des Betriebsbereichs eines Automatikgetriebes, dessen Ausgangswelle auf die Achse 15 ausgerichtet und am Parkrad 12 befestigt ist, aufweist.
Das Parkrad 12 enthält mehrere um den Umfang angeordnete und im Wesentlichen identische Zähne oder Vorsprünge 16. Jeder Zahn 16 ist durch einen Hohlraum oder eine Ausnehmung 18 getrennt. Eine Parkklinke 20, die einen Zahn 22 enthält, schwenkt um die Achse 24, um das Parkrad 12 in Eingriff zu nehmen, wodurch eine Drehung des Parkrads 12 und der Ausgangswelle im Wesentlichen verhindert wird. Wenn die Klinke 20 aus dem Parkrad 12 ausgerückt wird, kann sich die Ausgangswelle frei um die Achse 25 drehen.
Der Schalthebel ist zwischen mehreren Positionen, wie zum Beispiel einer "Park-"Position, einer "Rückwärtsfahr-"Position, einer "Neutral-"Position und einer "Fahr-"Position, die jeweils verschiedenen Betriebszuständen oder Betriebsbereichsmodi des Getriebes entsprechen, gezielt wirkbeweglich. Der Schalthebel kann ein Drucktasten-Schalthebel sein.
Weiterhin enthält die Parkanordnung 10 eine Parkstange 26 und einen Servo 28, der vorzugsweise ein Hydraulikventil ist, das auf Bewegung des Schalthebels zur Betätigung der Parkstange 26 reagiert.
Ein Kniehebel 30 enthält einen Schlitz 32, der radial von der Achse 34 eines Stifts 36, um den der Kniehebel 30 drehbar gestützt wird, verläuft. Das Ventil 28 enthält einen Stift 38, der im Schlitz 32 positioniert ist. Wenn sich das Ventil 28 als Reaktion auf Bewegung des Schalthebels entlang der Achse 40 bewegt, bewirkt der Stift 38 ein Schwenken des Kniehebel 30 um die Achse 34. Dadurch, dass die Parkstange 26 in einem im Kniehebel 30 ausgebildeten bogenförmigen Schlitz 42 angebracht ist, verschiebt sich die Parkstange 26. Ein gegen Verschiebung gesicherter Halter 46 ist mit zueinander parallelen Schlitzen 48, 50 ausgebildet. Das Positionieren der Parkstange 26 im Schlitz 48 gewährleistet, dass sich das Ende der Parkstange parallel zur Achse 40 bewegt. Der Positionierstift 38 im Schlitz 50 gewährleistet, dass sich der Ventilstift 38 parallel zur Achse 40 bewegt.
Ein gegen Verschiebung gesicherter Halter 54 stützt eine Rückstellfeder 56. Die Kraft der Rückstellfeder 56 spannt die Parkklinke 20 zum Schwenken zum Eingriff mit einem Nocken 58 und außer Eingriff mit dem Parkrad 12 vor. Der Nocken 58 kann sich entlang der Parkstange 26 bewegen. Eine Druckfeder 60 an der Parkstange 26 drückt den Nocken 58 ständig zu einem Ende der Parkstange zu einem Anschlag 62, der die Verschiebung begrenzt. Die Feder 60 gestattet, dass sich der Nocken 58 durch Komprimieren der Feder entlang der Parkstange 26 und von der Klinke 20 weg bewegt.
Eine gegen Verschiebung festgelegte Platte 64 ist mit einer zur Klinke 20 weisenden länglichen Ausnehmung 66 ausgebildet. Der Nocken 58 ist in der Ausnehmung 66 angebracht und wird zur Bewegung entlang der Ausnehmung abwechselnd in Richtung der Pfeile 74, 75 geführt, wodurch die Position des Nockens 58 und die Richtung seiner Bewegung definiert werden.
Die 1–4 zeigen die Anordnung 10 in der Parkposition. Der Schlitz 42 umfasst zwei Nockenprofile 70 und 72. Wenn der Schalthebel aus der Parkposition heraus bewegt wird, schwenkt das Servoventil 28 den Kniehebel 30 mit Blickrichtung der 1 und 4 entgegen dem Uhrzeigersinn, wodurch bewirkt wird, dass die Parkstange 26 zunächst entlang dem Umfang des Nockenprofils 70 im Kniehebel 30 geführt wird. Das Profil 70 zieht die Parkstange 26 in Richtung von Pfeil 74 mit einer kontrollierten mechanischen Hebelübersetzung von ca. 5:1, das heißt die durch das Profil 70 des Schlitzes 42 an die Parkstange 26 angelegte Kraft beträgt ungefähr das Fünffache der durch das Ventil 28 an den Schlitz 32 des Kniehebels 30 angelegten Kraft.
Wenn sich die Parkstange 26 in Richtung von Pfeil 74 bewegt, rückt der Nocken 58 aus der Klinke 20 aus, wodurch bewirkt wird, dass der Klinkenzahn 22 aus dem Parkrad 12 ausrückt und es freigibt. Die Feder 56 hält das Klinkenelement 20 bis zur nächsten Eingriffssequenz in der außer Eingriff stehenden Position.
Diese Kraftverstärkung gestattet einem kleinen Ventil, mit einer großen Kraft zu ziehen. Nach Erfolgen des Aus-Parkstellung-Herausziehereignisses beschleunigt das Nockenprofil 72 die Bewegung der Parkstange in die Nicht-Parkposition, in der sich das Ende der Parkstange 26 am Ende des Schlitzes 42 an der Basis des Profils 72 befindet.
Bei der Parkanordnung 10 wird ein Einrasten, das erfolgen kann, wenn ein Fahrzeug versehentlich in die Parkstellung geschaltet wird, während sich das Fahrzeug noch bewegt, verhindert. Ist ein Schalten in die Parkstellung zulässig, bewegen sich das Ventil 28 und die Parkstange 26 in Richtung von Pfeil 75, wodurch bewirkt wird, dass der Nocken 58 die Parkklinke 20 in Eingriff nimmt und die Klinke in Eingriff mit dem Parkrad 12 drückt.
Durch Verwendung einer nockengetriebenen Parkstange 26 und eines Servoventils 28 reduzieren die Kraftverstärkungswirkungen des Nockenprofils 70 die Größe des Servoventils 28. Die Anordnung 10 gewährleistet den Hub, der erforderlich ist, um die Parkstange 26 aus der Parkposition in die Nicht-Parkposition zu bewegen.
5 ist ein Schemadiagramm, das die Servokraft F4 und die Parkstangenkraft F1, die an den Kniehebel 30 angelegt ist, um die Parkstange 26 aus der Klinke auszurücken und um die Klinke 20 aus dem Parkrad 12 auszurücken, zeigt. Die Kräfte F2 und F3 stellen die Komponenten von F1 dar, wenn sie an das Nockenprofil 70 angelegt ist. Der Winkel θ stellt den Winkel des Nockenprofils 70 am Kniehebel bezüglich der vertikalen Achse dar. Auf die Kräfte an der Grenzfläche zwischen der Parkstange 26 und dem Nockenprofil 70 Bezug nehmend gilt: F2 cos θ = F1 (1) F2 sin θ = F3 (2)
Aus Summierung von Momenten um die Schwenkachse 34 folgt: F2 (b) = F4 (a) (3)
Substituieren aus Gleichungen (1) und (2) in Gleichung (3) ergibt: [F1/ cos θ] [c sin θ] = F4 (a) Tan θ = F4 (a) / F1 (c) (4) .
In diesem Beispiel mit θ = 9,3° beträgt die Servokraft F4 9,97 kp; der Abstand a beträgt 25 mm, und der Abstand c beträgt 30 mm. Das Einsetzen dieser Variablen in Gleichung (4) zeigt, dass F1 ca. 50,7 kp beträgt, was anzeigt, dass der Kniehebel 30 eine Hebelübersetzung von ungefähr fünf erzeugt. Die durch den Kniehebel an die Parkstange 26 angelegte Kraft F1 beträgt ungefähr das Fünffache der an den Kniehebel angelegten Servokraft F4.
Die bevorzugte Ausführungsform ist gemäß den Vorschriften der Patentbestimmungen beschrieben worden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die alternativen Ausführungsformen auch auf andere Weise durchgeführt werden können, als speziell dargestellt und beschrieben wurde.

Claims

Parkanordnung; die Folgendes umfasst: ein Parkrad; eine Klinke; eine Parkstange, die bewirkt, dass die Klinke mit dem Parkrad in Eingriff gelangt und aus dem Parkrad ausgerückt wird; einen Servo; einen Kniehebel, der eine erste Kraft auf die Parkstange überträgt, die bewirkt, dass die Klinke als Reaktion auf eine zweite Kraft, die kleiner ist als die erste Kraft, durch den Servo erzeugt wird und an den Kniehebel angelegt wird, aus dem Parkrad ausrückt.
Parkanordnung nach Anspruch 1, wobei das Parkrad Zähne und einen Raum zwischen jedem der Zähne enthält, wobei die Zähne und die Räume an einem Umfang des Parkrads positioniert sind; und die Klinke zum Schwenken gestützt wird und einen Zahn enthält, der abwechselnd einen der Räume in Eingriff nimmt, um eine Drehung des Parkrads zu verhindern, und aus den Räumen ausrückt, um eine Drehung des Parkrads zu gestatten.
Parkanordnung nach Anspruch 1, wobei: das Parkrad Zähne und einen Raum zwischen jedem der Zähne enthält, wobei die Zähne und die Räume an einem Umfang des Parkrads positioniert sind; und die Klinke zum Schwenken gestützt wird und einen Zahn enthält, der abwechselnd einen der Räume in Eingriff nimmt, um eine Drehung des Parkrads zu verhindern, und aus den Räumen ausrückt, um eine Drehung des Parkrads zu gestatten; und ferner umfassend eine Feder, die die Klinke außer Eingriff mit dem Parkrad und in Eingriff mit der Parkstange drückt.
Parkanordnung nach Anspruch 1, wobei die Parkstange ferner Folgendes umfasst: einen zur Verschiebung entlang einer Länge der Parkstange gestützten Nocken; eine zweite Feder zum Drücken des Nockens in Ausrichtung auf die Klinke; und einen Anschlag zum Begrenzen der Verschiebung in einer ersten Längsrichtung.
Parkanordnung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen zur Verschiebung entlang einer Länge der Parkstange gestützten Nocken; eine zweite Feder zum Drücken des Nockens in Ausrichtung auf die Klinke; einen Anschlag zum Begrenzen der Verschiebung in einer ersten Längsrichtung; und eine Platte mit einer zur Klinke weisenden Ausnehmung, wobei eine Verschiebung des Nockens durch Kontakt mit der Ausnehmung geführt wird.
Parkanordnung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen Halter mit einem ersten Schlitz, der zur Klinke weist, wobei ein Teil der Parkstange in dem ersten Schlitz zum Führen der Verschiebung der Parkstange positioniert ist.
Parkanordnung nach Anspruch 1, die ferner Folgendes umfasst: einen Halter mit einem zweiten Schlitz, der zur Klinke weist, wobei ein Teil des Servos zum Führen der Verschiebung der Parkstange in dem zweiten Schlitz positioniert ist.
Parkanordnung nach Anspruch 1, wobei der Kniehebel ferner Folgendes umfasst: eine Drehachse; einen im Wesentlichen radial bezüglich der Drehachse ausgerichteten ersten Schlitz, wobei die zweite Kraft aufgrund des Kontakts zwischen einem Teil des in dem ersten Schlitz positionierten Servos und einer Fläche des ersten Schlitzes an den Kniehebel angelegt wird.
Parkanordnung nach Anspruch 1, wobei der Kniehebel ferner Folgendes umfasst: eine Drehachse; einen im Wesentlichen radial bezüglich der Drehachse ausgerichteten ersten Schlitz, wobei die zweite Kraft aufgrund des Kontakts zwischen einem Teil des in dem ersten Schlitz positionierten Servos und einer Fläche des ersten Schlitzes an den Kniehebel angelegt wird; einen zweiten Schlitz mit einem ersten Nockenprofil, wobei die zweite Kraft aufgrund des Kontakts zwischen dem ersten Nockenprofil und dem Teil der Parkstange durch den Kniehebel an einen Teil der in dem zweiten Schlitz positionierten Parkstange angelegt wird.
Parkanordnung nach Anspruch 1, wobei der Kniehebel ferner Folgendes umfasst: einen zweiten Schlitz mit einem ersten Nockenprofil und einem zweiten Nockenprofil, das von dem ersten Nockenprofil aus verläuft, wobei eine Bewegung der Parkstange in dem zweiten Schlitz entlang dem zweiten Nockenprofil gestattet, dass sich die Parkstange von der Klinke weg bewegt und das Parkrad aus der Klinke ausgerückt wird.