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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Getriebe für
Kraftfahrzeuge, insbesondere in Vorgelegebauweise, mit einem Getriebegehäuse, einer
Getriebeeingangswelle, die mit einem Motor des Kraftfahrzeuges verbindbar
ist, und mit einer Getriebeausgangswelle, die im eingebauten Zustand
des Getriebes mit Antriebsrädern
des Kraftfahrzeuges verbunden ist, wobei ein zur Kraftübertragung
von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle dienendes
Rad zwangsläufig
mit der Getriebeausgangswelle gekoppelt ist, und wobei ein Sperrmechanismus
dazu ausgelegt ist, das Rad zum Einrichten einer Parksperre formschlüssig mit
dem Getriebegehäuse
zu verbinden.
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Parksperren sind bei Wandler-Automatikgetrieben
seit langem bekannt. Sie dienen dazu, das Fahrzeug gegen unbeabsichtigtes
Wegrollen im Stillstand zu sichern, insbesondere bei abgestelltem
Motor. Da bei Automatikgetrieben kein Kraftschluss zwischen Motor
und Antriebsrädern
besteht, wird ein Wegrollen des Fahrzeugs durch die Parksperre verhindert,
die einen Formschluss zwischen der Getriebeabtriebswelle und dem
Getriebegehäuse
einrichtet.
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Die bekannte Parksperre weist ein
an der Getriebeausgangswelle drehfest befestigtes Klinkenrad auf,
das radial außen
mit Vorsprüngen
und Vertiefungen ausgebildet ist. An dem Getriebegehäuse ist
eine verschwenkbare Klinke gelagert. Die Klinke ist in der Regel
mittels einer Feder in eine Betriebsposition vorgespannt, bei der
sie nicht in die Vertiefungen des Klinkenrades greift.
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Beim Schalten des Schalthebels in
die P-Stellung wird ein Sperrmechanismus aktiviert. Dies kann durch
eine unmittelbare mechanische Verbindung erfolgen, aber auch über elektrische
Kontakte in Verbindung mit einem elektrischen, hydraulischen oder
pneumatischen Stellmotor.
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Hierdurch wird die Klinke aus der
Betriebsposition in die Parkposition gedrückt, bei der die Klinke in
eine der Vertiefungen des Klinkenrades greift. Hierdurch wird eine
formschlüssige Verbindung
zwischen der Abtriebswelle des Getriebes und dem Getriebegehäuse eingerichtet,
so dass das Fahrzeug gegen unbeabsichtigtes Wegrollen gesichert
ist.
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In der Regel ist die Stelleinrichtung
zum Betätigen
der Klinke so ausgelegt, dass die Klinke mittels einer Vorspannfeder
in Richtung der Parkstellung vorgespannt wird. Sollte die Klinke
beim Einstellen der Parkposition P Kopf an Kopf gegenüber einem Vorsprung
des Klinkenrades liegen, wird dadurch gewährleistet, dass sie bei der
kleinsten Bewegung der Antriebsräder
in eine benachbarte Vertiefung einrastet.
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Parksperren werden jedoch nicht nur
bei Wandler-Automatikgetrieben eingesetzt. Vielmehr finden sie auch
bei stufenlosen Getrieben (CVT) sowie bei automatisierten Getrieben
in Vorgelegebauweise Anwendung (z.B. bei automatisierten Schaltgetrieben
sowie Doppelkopplungsgetrieben).
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Letztere basieren auf der Konstruktion
herkömmlicher
Handschaltgetriebe. Bei Handschaltgetrieben ist eine Parksperre
bislang nicht üblich.
Das unbeabsichtigte Wegrollen kann von dem Fahrer verhindert werden,
indem dieser einen Gang bei abgeschaltetem Motor einlegt.
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Dies kann bei automatisierten Getrieben
mittels der Aktuatorik erfolgen. Falls die Parksperre mittels der
Aktuatorik (durch Einlegen eines Ganges) eingelegt werden soll und
diese versagt, ist die zusätzliche
Parksperre eine Sicherheitslösung.
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Aus der
DE 197 110 975 A1 ist
eine Parksperre für
Kraftfahrzeuge mit Schaltgetrieben bekannt, bei der ein abtriebsseitiges
Bauteil eines Ausgleichsgetriebes (Differentials) formschlüssig blockierbar
ist. Dabei ist das abtriebsseitige Bauteil als Klinkenrad ausgebildet,
das an dem Differentialkorb festgelegt ist und radial außenseitig
Vertiefungen zum Erzielen eines Formschlusses aufweist.
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Aus der
DE 199 52 019 ist eine Parkbremse für ein Automatikgetriebe
bekannt, die nicht formschlüssig
sondern im wesentlichen reibschlüssig, wirkt.
Hierdurch soll verhindert werden, dass das Automatikgetriebe beschädigt wird,
wenn der Schalthebel versehentlich während der Fahrt in den Parkbereich
verstellt wird.
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Aus der
DE 199 10 576 A1 ist eine
Parksperre für
ein Schaltgetriebe in Vorgelegebauweise bekannt. Die Parksperre
weist ein Parksperrenrad auf, das drehfest, jedoch axial verschieblich
an der Innenseite des Getriebegehäuses festgelegt ist. An dem Ende
einer koaxial hierzu ausgerichteten Abtriebswelle des Getriebes
ist eine Schaltmuffe an sich herkömmlicher Bauart festgelegt.
Die Schaltmuffe dient zum einen zum Betätigen einer Schaltkupplung
eines auf der Abtriebswelle gelagerten Losrades. Beim Verschieben
in die andere Richtung greift die Schaltmuffe in die Sperrverzahnung
des Parksperrenrades und erzeugt derart einen Formschluss zwischen
der Getriebeausgangswelle und dem Getriebegehäuse.
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Aus der eingangs genannten
EP 0 627 348 B1 ist
es ferner bekannt, ein an der Getriebeausgangswelle festgelegtes
Festrad für
die Parksperrenfunktion zu nutzen. Dabei ist eine Sperr klinke vorgesehen,
die einen radialen Verzahnungsabschnitt aufweist, der in der Parkposition
in einen Umfangsabschnitt der Stirnradverzahnung des Festrades greift.
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Sämtliche
oben genannten Parksperren sind jedoch vergleichsweise schwer zu
montieren oder konstruktiv aufwändig.
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Es ist demzufolge die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Getriebe mit einer Parksperre anzugeben,
bei der die Montage des Getriebes vereinfacht ist und die Parksperre
konstruktiv einfach realisiert werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei dem eingangs
genannten Getriebe für
Kraftfahrzeuge dadurch gelöst, dass
das Rad an einer axialen Stirnseite wenigstens eine axiale Vertiefung
und/oder wenigstens einen axialen Vorsprung aufweist und dass der
Sperrmechanismus dazu ausgelegt ist, einen Formschluss mit der Vertiefung
bzw. dem Vorsprung herzustellen, um die Parksperre einzurichten.
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Durch das Bereitstellen der axialen
Vertiefung bzw. des axialen Vorsprungs an der axialen Stirnseite
ist es generell leichter möglich,
das Getriebe zu montieren. Denn die Montage des Getriebegehäuses erfolgt
generell in axialer Richtung des Getriebes (parallel zur Ausrichtung
der Getriebewellen). Hierbei kann entweder das Gehäuse insgesamt über die
Anordnung aus Wellen und Radsätzen
gestülpt werden
oder es wird axial ein Deckel auf das Getriebegrundgehäuse aufgesetzt.
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In beiden Fällen ermöglicht die Maßnahme, den
Formschluss in axialer Richtung herzustellen, eine wesentlich vereinfachte
Montage.
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Im Gegensatz zu der Lösung, die
aus der Lösung
DE 199 10 576 A1 bekannt
ist, ist zudem der konstruktive Aufwand für die Parksperre wesentlich vereinfacht,
da für
die Funktion der Parksperre keine separate Schaltmuffe vorzusehen
ist. Ferner kann die Getriebekonstruktion insgesamt freier gewählt werden,
da es gegenüber
diesem Stand der Technik nicht notwendig ist, eine Schaltmuffe am
Ende einer Welle benachbart zu einer Innenseite des Getriebegehäuses vorzusehen.
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Die Aufgabe wird demzufolge vollkommen gelöst.
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Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführungsform
ist das Rad benachbart zu einer Innenseite des Getriebegehäuses bzw.
eines damit formschlüssig
verbundenen Bauteils (z.B. Zwischenplatte) angeordnet, derart, dass
die Vertiefung bzw. der Vorsprung zu der Innenseite bzw. dem Bauteil
hin weisen.
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Diese Maßnahme führt nochmals zu einer Erleichterung
der Montage. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Teil des Getriebegehäuses, zu
dessen Innenseite die Vertiefung bzw. der Vorsprung hinweist, bei
der Montage axial in Richtung auf das Rad montiert wird.
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Dabei ist es von besonderem Vorzug,
wenn der Sperrmechanismus zwischen dem Rad und der Innenseite des
Getriebegehäuses
angeordnet ist.
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Dies führt zu einer noch weiter vereinfachten Montage,
da keine radialen Montageöffnungen
oder ähnliches
für den
Sperrmechanismus vorgesehen sein müssen. Insbesondere ist es auch
möglich,
den Sperrmechanismus an dem axial aufzuschiebenden Getriebegehäuseteil
zu montieren.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
weist der Sperrmechanismus eine Sperrklinke auf, die schwenkbar
an dem Getriebegehäuse gelagert
ist, und weist ferner einen Schieber auf, der zum Einrichten der
Parksperre zwischen das Getriebegehäuse und die Sperrklinke schiebbar
ist.
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Hierdurch ergibt sich eine besonders
einfache Konstruktion des Sperrmechanismus mit wenigen Bauteilen.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn
das Rad ein Festrad ist, das drehfest an der Getriebeausgangswelle
oder einer Welle festgelegt ist, die zwangsläufig mit der Getriebeausgangswelle
gekoppelt ist, oder ein Losrad ist, das mit einem solchen Festrad
kämmt.
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Dies ermöglicht eine Reihe von Platzierungsmöglichkeiten
der gesamten Parksperrenanordnung innerhalb des Getriebes.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
besteht das Rad aus mindestens zwei Teilen, wobei ein oder mehrere
Teile den Vorsprung bzw. die Vertiefung aufweisen.
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Durch diese Maßnahme kann die Herstellung
des Rades vereinfacht werden.
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Insgesamt wird erreicht, dass eine
Parksperre eingerichtet werden kann, ohne dass ein zusätzliches
Bauteil wie ein Klinkenrad in das Getriebe integriert werden muss.
Die Montage ist vereinfacht. Ferner ergibt sich eine hohe Flexibilität hinsichtlich
der Getriebeauslegung. Denn die Parksperre kann an jedem beliebigen
Festrad der Abtriebswelle oder des Differentials angreifen, aber
auch an jedem Losrad, das mit einem Festrad der Abtriebswelle kämmt, und folglich
an einem beliebigen Rad, das aufgrund der Getriebeauslegung benachbart
zu der Innenseite des Getriebegehäuses angeordnet ist. Dies ermöglicht eine
Reihe von Platzierungsmöglichkeiten
der gesamten Parksperrenanordnung innerhalb des Getriebes.
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Ferner ergibt sich aufgrund der Einsparung des
Klinkenrades ein Gewichts- und Bauraumvorteil.
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Auch versteht sich, dass die Sperrklinke
und die Vertiefungen bzw. -vorsprünge an dem Rad eine beliebige
Form besitzen können.
Anstelle einer Klinke könnte
auch ein Schieber oder ähnliches
vorgesehen sein, der axial in eine Vertiefung bzw. einen Vorsprung
des Rades eingreift.
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Die Parksperre lässt sich nicht nur bei Getrieben
in Vorgelegebauweise integrieren, sondern auch bei herkömmlichen
Wandler-Automaten
und bei stufenlosen Getrieben (CVTs).
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Die Betätigung der Parksperre kann
mittels aller bekannten Funktionsprinzipien durchgeführt werden,
d.h. durch eine direkte mechanische Kopplung zwischen dem Schalthebel
und der Sperreinrichtung, durch einen elektrischen oder hydraulischen
Antrieb der Sperreinrichtung, etc.
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Die Modifikation des Rades lässt sich
leicht bewerkstelligen, da Vertiefungen und/oder Vorsprünge konstruktiv
einfach herstellbar sind. Auch eine mehrteilige Ausführung des
Rades ist denkbar, wobei ein oder mehrere Teile den Vorsprung bzw.
die Vertiefung aufweisen, in die die Sperrklinke eingreift.
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Es versteht sich, dass die vorstehend
genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur
in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen
der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Getriebe;
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2 eine
schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Getriebes im Längsschnitt
von der Seite;
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3 eine
schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Getriebes in einer axialen
Draufsicht; und
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4 eine
schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Getriebes im Längsschnitt
von oben betrachtet.
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In 1 ist
mit 10 generell ein Kraftfahrzeug bezeichnet. Das Fahrzeug 10 kann
ein Personenkraftwagen sein, es kann sich jedoch auch um einen Nutzkraftwagen
oder ein Motorrad oder ähnliches handeln.
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Das Fahrzeug 10 weist entlang
einer Längsachse 12 einen
Verbrennungsmotor 14, eine Anfahr- und Trennkupplung 16 sowie
ein Getriebe 20 in Vorgelegebauweise auf.
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Das Getriebe 20 ist in einem
Gehäuse 21 untergebracht.
Die Abtriebsseite der Kupplung 16 ist mit einer Getriebeeingangswelle 22 verbunden.
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Eine Getriebeausgangswelle 24 erstreckt sich
durch einen axial von hinten (von rechts in der Darstellung der 1) aufsetzbaren Gehäusedeckel 25 zu
einem Differential 26. Das Differential 26 verteilt
die Antriebskraft in an sich bekannter Weise auf Antriebsräder 28L, 28R des
Fahrzeugs 10.
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Das Getriebe 20 weist einen
Konstantenradsatz 30 auf, der die Getriebeeingangswelle 22 zwangsläufig mit
einer Vorgelegewelle 32 koppelt.
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An der Vorgelegewelle 32 bzw.
an der Getriebeausgangswelle 24 ist eine Mehrzahl von Radsätzen 34 zum
Einrichten von Gangstufen vorgesehen, von denen aus Gründen einer übersichtlichen
Darstellung nur einer in 1 dargestellt
ist.
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Die Radsätze 34 werden mittels
Schaltkupplungen betätigt,
wie es schematisch bei 35 dargestellt ist.
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Der aus dem Verbrennungsmotor 14,
der Kupplung 16 und dem Getriebe 20 bestehende
Antriebsstrang kann automatisiert sein, d.h. es ist eine (nicht
dargestellte) elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, die Aktuatoren
zum Betätigen
der Kupplung 16 und der Schaltkupplungen des Getriebes 20 ansteuert.
Die Steuereinrichtung kann ferner Einfluss auf die Steuerung des
Verbrennungsmotors 14 nehmen, insbesondere auf dessen Abtriebsmoment.
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Einer der Radsätze 34 des Getriebes 20 ist
in 1 bei 36 gezeigt.
Der Radsatz 36 ist benachbart zu dem Gehäusedeckel 25 angeordnet
und weist ein Festrad 38 auf, das drehfest mit der Getriebeausgangswelle 24 verbunden
ist.
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An der axialen Stirnseite 39 des
Festrades 38, die zu dem Getriebedeckel 25 hinweist,
ist wenigstens ein Vorsprung 40 vorgesehen, in der Regel jedoch
eine Mehrzahl von Vorsprüngen 40,
die über den
Umfang des Festrades 38 verteilt angeordnet sind.
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Zwischen dem Festrad 38 und
der Innenseite 43 des Getriebedeckels 25 ist ein
schematisch gezeigter Sperrmechanismus 42 angeordnet. Der Sperrmechanismus
ist über
eine mechanische Verbindung 44 mit einem Schalthebel 46 verbunden.
Der Schalthebel 46 dient zum Einrichten wenigstens einer
Fahrstellung D, einer Neutralstellung N und zum Einrichten einer
Parkstellung P.
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Die mechanische Verbindung 44 ist
so ausgelegt, dass der Sperrmechanismus 42 beim Schalten
in die Parkstellung P betätigt
wird. Hierbei greift der Sperrmechanismus 42 in den bzw.
auf den Vorsprung 40 und erzeugt derart einen Formschluss
zwischen dem Festrad 38 und dem Gehäusedeckel 25. Hierdurch
werden die Antriebsräder 28L, 28R blockiert.
Ein unbeabsichtigtes Wegrollen wird verhindert.
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In entsprechender Weise wird der
Sperrmechanismus 42 beim Schalten in die Neutralstellung
N bzw. beim Schalten in die Fahrstellung D gelöst, so dass der Formschluss
aufgehoben wird.
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Der Sperrmechanismus 42 kann
durch die mechanische Verbindung 44 aktiviert werden. In
einer alternativen Ausführungsform
ist an dem Schalthebel 46 ein Sensor (elektronisch oder
optisch) vorgesehen, mittels dessen das Schalten in die Parkposition
P erfasst wird. Eine (nicht dargestellte) Steuereinrichtung aktiviert
bzw. deaktiviert daraufhin einen Stellmotor bzw. ein Stellglied,
das den Sperrmechanismus 42 betätigt.
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Anstelle der Unterbringung des Sperrmechanismus 42 innerhalb
des Getriebegehäuses 21 ist
es auch möglich,
einen derartigen Sperrmechanismus in dem Differential 26 vorzusehen.
Dies ist schematisch bei 44' bzw. 42' gezeigt.
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Der Antriebsstrang 14, 16, 20 des
Kraftfahrzeuges 10 der 1 ist
in Längsbauweise
aufgeführt,
für Fahrzeuge
mit Heckantrieb.
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Es versteht sich jedoch, dass ein
Sperrmechanismus 42 in gleicher Weise bei Getrieben für den Quereinbau
verwendbar ist. Bei derartigen Getrieben befinden sich die Radsätze 34, 36 und
der Differentialkorb häufig
innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses.
Bei derartigen Getrieben kann ein Sperrmechanismus 42 sowohl
in Verbindung mit einem Festrad der Getriebeabtriebswelle vorgesehen
sein als auch mit einem Losrad, das mit einem solchen kämmt, oder
auch in unmittelbarer Zuordnung zu dem Differenti alkorb bzw. dem
daran festgelegten Zahnrad, das mit einem Abtriebsrad des Getriebes
kämmt.
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In den 2 bis 4 ist eine mögliche Ausführungsform
des Sperrmechanismus 42 schematisch dargestellt.
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Der Sperrmechanismus 42 weist
bei dieser Ausführungsform
eine an dem Getriebegehäuse 21, 25 schwenkbar
gelagerte Sperrklinke 50 auf. Die Sperrklinke 50 ist
um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert, die schematisch bei 52 dargestellt
ist.
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An dem vorderen Ende der Sperrklinke 50 ist ein
zu dem Rad 38 hin weisender Vorsprung 54 vorgesehen.
In Zuordnung zu dem Vorsprung 54 weist das Rad 38 eine
Mehrzahl von umfänglich
verteilt angeordneten Vertiefungen 56 auf, und zwar an
der axialen Stirnseite 39 des Rades 38, die zu
dem Gehäuse 21, 25 hin
weist.
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Wie es in 3 gezeigt ist, ist an dem Gehäuse 21, 25 ein
Lageransatz vorgesehen, durch den ein Lagerzapfen 58 geführt ist,
an dem die Sperrklinke 50 schwenkbar gelagert ist.
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Wie es in 4 gezeigt ist, ist die Sperrklinke 50 mittels
einer Drehfeder 60 in eine Richtung 62 vorgespannt,
so dass der Vorsprung 54 sich außer Eingriff mit den Vertiefungen 56 befindet.
Das Rad 38 kann in dieser Position, die in 4 dargestellt ist, frei drehen.
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Zwischen der von dem Rad 38 wegweisenden
Rückseite
der Sperrklinke 50 und dem Gehäuse 21, 25 ist
ein Schieber 64 vorgesehen, der in einer Richtung quer
zur Achse der Getriebeausgangs welle 24 verschiebbar ist,
wie es durch den Pfeil 66 angedeutet ist.
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Der Schieber 64 weist einen
vorderen Zapfen auf, der für
die Sperrklinke 50 in der Ruheposition einen Anschlag bildet.
Im Anschluss an den vorderen Zapfen 68 weist der Schieber 64 einen
Kegelabschnitt 72 mit Konusform und einen geraden Sperrabschnitt 70 auf.
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Bei Verschieben des Schiebers 64 in
die Sperrposition drückt
der Kegelabschnitt 72 die Sperrklinke 50 in Richtung
auf das Festrad 38, so dass der Vorsprung 54 in
eine der Vertiefungen 56 greift. Bei fortgesetztem Verschieben
des Schiebers 64 liegt schließlich der Sperrabschnitt 70 hinter
der Sperrklinke 50. Dabei stützt sich der Sperrabschnitt 70 in
Axialrichtung gegen einen Ansatz 73 des Gehäuses 21, 25 ab.
Ein unbeabsichtigtes Lösen
des Vorsprunges 54 aus der Vertiefung 56 ist hierdurch
ausgeschlossen.
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Der Schieber 64 ist ferner
mit einer Einrastfeder 74 ausgestattet. Falls sich der
Vorsprung 54 bei Betätigen
des Schiebers 64 in einer Position befindet, bei der er
in keine der Vertiefungen 56 einrasten kann, wird der Schieber 60 in
Richtung der Sperrposition vorgespannt. Die Vorspannung, die durch
die Einrastfeder 74 ausgeübt wird, ist so gewählt, dass der
Schieber 16 unmittelbar dann, wenn der Vorsprung 54 einer
der Vertiefungen 56 gegenüberliegt, durch die Kraft der
Einrastfeder 74 in die Sperrposition gedrückt wird.
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Es ist ergänzend anzumerken, dass in der Darstellung
der 4 trotz der Schnittdarstellung des
Rades 38 eine Mehrzahl von Vertiefungen 56 gezeigt
ist, um das Funktionsprinzip besser herauszustellen, obgleich bei
einer richtigen Schnittansicht allenfalls zwei gegenüberliegende
Vertiefungen 56 zu sehen wären (wie in 2), wie es sich aus 3 ergibt.
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In der Darstellung der 1 ist das Gehäuse 21 des
Getriebes 20 mit einem rückseitigen Deckel 25 dargestellt.
Es versteht sich jedoch, dass die Sperreinrichtung 42 in
gleicher Weise am Boden eines glockenförmigen Gehäuses des Getriebes 20 angeordnet
sein kann.