DE19933618A1

DE19933618A1 - Parksperrenvorrichtung für ein Automatgetriebe

Info

Publication number: DE19933618A1
Application number: DE1999133618
Authority: DE
Inventors: Wolfram Frei
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-07-17
Filing date: 1999-07-17
Publication date: 2001-01-18

Abstract

Es wird eine Parksperrenvorrichtung (1) für ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit einem Parksperrenrad (2), welche eine Verzahnung (3) aufweist, beschrieben. In die Verzahnung (3) ist eine Sperrklinke (4) einrastbar, indem die Sperrklinke (4) auf einer einen Sperrkegel (5) aufweisenden Sperreinrichtung (6) geführt in Sperrstellung drehbar ist. Der Sperrkegel (5) ist gegen eine Federeinrichtung (9) verschiebbar auf einem Verbindungselement (8) zu einer Rastenscheibe (11) einer Wählwelle (10) angeordnet. Die Sperreinrichtung (6) weist einen Linearfreilauf (15) zur Erhöhung einer an dem Sperrkegel (6) wirkenden Rückhaltekraft auf. Der Sperrkegel (5) weist wenigstens einen annähernd kegelstumpfartig ausgebildeten Endbereich (14) auf, dessen Mantelfläche mit einer Symmetrieachse (20) des Sperrkegels (5) einen spitzen Winkel einschließt, der vorzugweise 20 beträgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Parksperrenvorrichtung für ein Automatgetriebe nach der im Oberbegriff des Patentan spruches 1 näher definierten Art.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Parksperren vorrichtungen für Automatgetriebe wird über einen von einem Fahrer betätigbaren Wählhebel eine Sperrklinke im Inneren des Automatgetriebes mit einer Verzahnung eines Parksper renrads in Eingriff gebracht, wenn der Wählhebel in eine Stellung "P" verstellt wird. Durch den Eingriff der Sperr klinke wird eine mit dem Parksperrenrad verbundene Ab triebswelle gegen Verdrehen blockiert und das Fahrzeug kann nicht mehr selbständig wegrollen.

In der deutschen Publikation "ATZ Automobiltechnische Zeitschrift" 96 (1994), Seite 690 ff. ist eine derartige Parksperrenvorrichtung bei einem im Handel erhältlichen Automatgetriebe dargestellt, wobei die Sperrklinke mittels eines Sperrkegels einer Sperreinrichtung von einer Ruhelage in eine Sperrlage bringbar ist. Der Sperrkegel ist bei die sem Automatgetriebe auf einem stangenartigen Verbindungs element gegen eine Feder verschiebbar angeordnet. Das Ver bindungselement wiederum ist über eine Rastenscheibe und eine Wählwelle mit dem Wählhebel verbunden. Bei einer Ver stellung des Wählhebels in die Parkposition "P" wird der Sperrkegel zusammen mit dem Verbindungselement in axialer Richtung des Verbindungselementes in einer Nut einer Füh rungsplatte soweit verschoben, bis der Sperrkegel mit der Sperrklinke in Kontakt kommt.

Dabei wird der Sperrkegel mit zunehmendem axialen Ver stellweg des Sperrkegels bzw. des Verbindungselementes zwi schen die Sperrklinke und einen Endbereich der Führungs platte geschoben. Die dann auf der Kegelfläche gleitende Sperrklinke wird mit weiterer Axialverschiebung des Sperr kegels um eine ortsfeste Drehachse immer weiter in Richtung des Parksperrenrads verschwenkt bis die Sperrklinke in der vorgesehenen Art und Weise in die Verzahnung des Parksper renrads eingreift.

Die Feder dient insbesondere dazu, eine Axialbewegung des Sperrkegels auf dem Verbindungselement zu ermöglichen, wenn bei Einlegen der Parksperre ein Zahn der Sperrklinke auf einen Zahn des Parksperrenrads trifft und die Sperr klinke somit nicht in die Verzahnung des Parksperrenrads einrasten kann. Der Sperrkegel kann in dieser Situation nicht in seine endgültige Sperrstellung zwischen Führungs platte und Sperrklinke verschoben werden. Sobald aufgrund einer Drehbewegung des Parksperrenrads ein Einrasten der Sperrklinke möglich ist, wird die Feder entlastet und der Sperrkegel gleitet aufgrund der Federkraft in seine endgül tige Sperrlage. Das stangenartige Verbindungselement befin det sich dabei bereits in seiner Endstellung und wird nicht mehr bewegt.

Der Sperrkegel weist üblicherweise einen kegelstumpf artigen bzw. fasenartigen Endbereich auf, dessen Mantelflä che mit der Symmetrieachse des Sperrkegels einen Winkel in einem Bereich von 45° einschließt. Dieser Endbereich dient dazu, die Sperrklinke mit einem relativ geringen axialen Verstellweg des Sperrkegels aus ihrer Ruhelage heraus zu bewegen.

An diesen Endbereich schließt sich ein kegeliger Be reich des Sperrkegels an. In diesem Bereich liegt die Klin ke an, wenn die Parksperre eingerastet ist. Der Winkel, den die Mantelfläche dieses Bereiches mit der Symmetrieachse des Sperrkegels bildet, ist ausreichend klein, um Selbst hemmung zu erreichen. Selbsthemmung ist zwingend erforder lich, um ein sicheres Festsetzen der Parksperre zu gewähr leisten.

Problematisch ist jedoch bei einer derartigen Park sperrenvorrichtung, daß das Lösen der Parksperrenvorrich tung in bestimmten Betriebszuständen des Automatgetriebes zu einem deutlich wahrnehmbaren Entlastungsstoß führt. Die ser Entlastungsstoß wird durch eine Vorspannung des Ab triebsstrangs verursacht, die beim Lösen der Parksperren vorrichtung schlagartig abgebaut wird. Die Vorspannung des Abtriebsstrangs entsteht z. B. dadurch, daß dieser beim Rückwärtsfahren und gleichzeitigem Bremsen verdreht wird und dadurch vorgespannt wird. Durch die Vorspannung liegt ein starkes Torsionsmoment im Parksperrenrad vor, welches beim Lösen der Parksperrenvorrichtung eine die Sperrklinke aus dem Eingriff mit dem Parksperrenrad drückende Kraft erzeugt.

Bei einer leichten Bewegung der Rastenscheibe zu Be ginn des Lösens der Parksperrenvorrichtung wird das stan genartige Verbindungselement gemeinsam mit dem Sperrkegel in Richtung der Rastenscheibe bewegt. Der Sperrkegel glei tet dabei unter ständigem Kontakt mit der Sperrklinke unter dieser in Richtung der Rastenscheibe weg, während die Sperrklinke durch den Bereich der Selbsthemmung des Sperr kegels behutsam aus dem Eingriff mit dem Parksperrenrad verschwenkt wird.

Die aufgrund der in der Abtriebswelle vorhandenen Vor spannung auf die Sperrklinke wirkende Kraft und deren Axialkomponente ist wegen der schwachen Neigung im Bereich der Selbsthemmung gering, so daß eine Relativbewegung zwi schen dem Sperrkegel und dem Verbindungselement kaum statt findet. Hierzu trägt auch die Vorspannung der Feder bei, welche bewirkt, daß der Sperrkegel auf dem Verbindungsele ment nicht bzw. nur geringfügig verschoben wird. Wenn die auf dem Sperrkegel gleitende Sperrklinke dessen Endbereich mit der 45°-Schräge, erreicht, vergrößert sich die auf den Sperrkegel einwirkende Kraft um ein vielfaches und ist dann größer als die Federkraft. Der Sperrkegel wird relativ zur Verbindungsstange in Richtung Rastenscheibe verschoben und die Sperrklinke im Bereich der 45°-Schräge schlagartig aus der Eingriffsverzahnung des Parksperrenrades herausgefah ren. Damit tritt der Entlastungsstoß auf, welcher als stö rend empfunden wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Parksperrenvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit tels der ein unerwünschter Entlastungsstoß vermieden werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Parksper renvorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Dadurch, daß die erfindungsgemäße Parksperrenvorrich tung mit einem Linearfreilauf versehen ist, wird in vor teilhafter Weise die Rückhaltekraft an dem Sperrkegel der art erhöht, daß bei einem Auslegen der Parksperrenvorrich tung eine Vorspannung in dem Abtriebsstrang langsam abge baut wird. Damit wird ein merkbarer Entlastungsstoß vermie den und ein gewünschter Schaltkomfort gewährleistet.

Darüber hinaus ist von Vorteil, daß durch die auf den Sperrkegel wirkende Rückhaltekraft des Linearfreilaufs die Kräfte, welche zum Einlegen der Parksperrenvorrichtung von einem Fahrer eines Kraftfahrzeuges aufgebracht werden müs sen, nicht erhöht werden.

Weiter ist von Vorteil, daß die erfindungsgemäße Park sperrenvorrichtung einen einfachen Aufbau aufweist und ko stengünstig herstellbar ist.

Ein vorteilhafter langsamer Abbau der Vorspannung in dem Abtriebsstrang beim Auslegen der Parksperrenvorrichtung ist auch bereits dann möglich, wenn der Sperrkegel der er findungsgemäßen Parksperrenvorrichtung einen wenigstens annähernd kegelstumpfartig ausgebildeten Endbereich auf weist, dessen Mantelfläche mit einer Symmetrieachse des Sperrkegels einen spitzen Winkel β einschließt, der vor zugsweise wenigstens annähernd 20° beträgt. Durch die 20°- Neigung ist die aufgrund der Vorspannung des Abtriebs strangs auf den Sperrkegel wirkende Kraft und ihre Axial komponente derart klein, daß ein schlagartiger Abbau der Vorspannung vermieden wird.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfol gend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Aus führungsbeispiel.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Park sperrenvorrichtung mit einer Sperrklinke in Vorderansicht, welche in Eingriff mit einer Verzahnung eines Parksperrenrads steht;

Fig. 2 die Parksperrenvorrichtung nach Fig. 1 in einer Seitenansicht und

Fig. 3 einen Ausschnitt der Parksperrenvorrichtung nach Fig. 1 und Fig. 2 mit einem Sperrkegel einer Sperreinrichtung in einer vergrößerten Darstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Parksperrenvorrichtung 1 für ein Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges in einer Vor deransicht und einer Seitensicht. Die Parksperrenvorrich tung 1 weist ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Park sperrenrad 2 auf, welches mit einer Verzahnung 3 versehen ist. Bei eingelegter Parksperrenvorrichtung 1 ist in die Verzahnung 3 eine Sperrklinke 4 eingerastet, wobei sich die Sperrklinke 4 in den Figuren in ihrer Sperrlage befindet. Die Sperrklinke 4 ist auf einer einen Sperrkegel 5 aufwei senden Sperreinrichtung 6 geführt und um eine Drehachse 7 aus einer Ruhelage in ihre Sperrstellung drehbar. Der Sperrkegel 5 ist auf einem stangenartigen Verbindungsele ment 8 gegen eine Federkraft einer Federeinrichtung 9 ver schiebbar angeordnet.

Die Federeinrichtung 9 stellt eine herkömmliche Feder dar, welche bereits bei bekannten Parksperrenvorrichtungen verwendet wird, um ein Einlegen der Parksperrenvorrich tung 1 auch dann zu gewährleisten, wenn die Sperrklinke 4 in Sperrlage zunächst auf einem Zahn der Verzahnung 3 auf liegen sollte.

Beim Einlegen der Parksperrenvorrichtung 1 wird ein Wählhebel, welcher über eine Wählwelle 10 und eine damit drehfest in Verbindung stehende Rastenscheibe 11 mit dem Verbindungselement 8 verbunden ist, von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs in eine Stellung "P" verstellt. Die Verstel lung des Wählhebels in Stellung "P" bewirkt eine axiale Verschiebung des Verbindungselementes 8. Dabei wird der Sperrkegel 5 zusammen mit dem Verbindungselement 8 unter die Sperrklinke 4 geschoben.

Insbesondere in Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Sperr kegel 5 einen zylindrischen Endbereich 12, einen kegeligen Selbsthemmungsbereich 13 und einen kegelstumpfartigen End bereich 14 aufweist, wobei der kegelstumpfartige Endbe reich 14 in Einbaulage des Sperrkegels 5 der Sperrklinke 4 zugewandt ist. Der kegelige Selbsthemmungsbereich 13 und der kegelstumpfartige Endbereich 14 weisen gegenüber einer Symmetrieachse 20 des Sperrkegels 5 bzw. einer Mantelflä che 21 des zylindrischen Endbereichs 12 eine Neigung mit einem Winkel α von 3° bzw. mit einem Winkel β von 20° auf.

Der Durchmesser des Sperrkegels 5 nimmt somit von sei nem der Sperrklinke 4 zugewandten Ende bis hin zu seinem der Sperrklinke 4 abgewandten Ende zumindest abschnittswei se stetig zu. Beim Einlegen der Parksperrenvorrichtung 1 wird die Sperrklinke 4 entsprechend dem Durchmesserzuwachs des Sperrkegels 5 mit zunehmendem Verstellweg des Sperrke gels 5 verdreht bzw. verschwenkt, wobei die Sperrklinke 4 zunächst über den kegelstumpfartigen Endbereich 14 des Sperrkegels 5 geführt wird, bis sie auf dem Selbsthemmungs bereich 13 in Sperrlage von dem Sperrkegel 5 gehalten wird.

Beim Lösen der Parksperrenvorrichtung 1 wird der Wähl hebel aus der Stellung "P" verstellt und der Sperrkegel 5 wird zusammen mit dem Verbindungselement 8 unter der Sperr klinke 4 hinweg in Richtung der Rastenscheibe 11 verscho ben.

Bei vorgespannter Abtriebswelle wirkt eine in bekann ter Weise auftretende Kraft mit einer Axialkomponente auf den Sperrkegel 5, welche diesen in Richtung der Rasten scheibe 11 auf dem Verbindungselement 8 drückt. Dieser Kraft wirkt die Federkraft der Federeinrichtung 9 aufgrund ihrer Vorspannung entgegen.

Beim Gleiten der Sperrklinke 4 auf dem Sperrkegel 5 erhöht sich am Übergang von dem Selbsthemmungsbereich 13 zu dem kegelstumpfartigen Endbereich 14 die auf den Sperrke gel 5 wirkende Kraft aufgrund der stärken Neigung des letztgenannten Abschnittes des Sperrkegels 5.

Um ein ungewolltes Verschieben des Sperrkegels 5 auf dem Verbindungselement 8 und damit einen zu schnellen Abbau der Vorspannung der Abtriebswelle zu vermeiden, muß eine an dem Sperrkegel 5 angreifende Rückhaltekraft groß genug sein, um diesem entgegenwirken zu können. Dazu weist die Sperreinrichtung 6 einen Linearfreilauf 15 zur Erhöhung der Rückhaltekraft auf.

Der Linearfreilauf 15 ist, wie in Fig. 3 dargestellt, aus einem an dem Sperrkegel 5 vorgesehenen Zahnprofil 16 und einem in dieses eingreifenden Rückhalteelement 17 ge bildet, wobei das Zahnprofil 16 im zylindrischen Endbe reich 12 des Sperrkegels 5 vorgesehen ist. Das Rückhaltee lement ist in der gezeigten Ausführung als ein biegsamer Federstahl 17 ausgebildet, der an seinem in das Zahnpro fil 16 eingreifenden Ende eine Abschrägung 18 aufweist, um beim Einlegen der Parksperrenvorrichtung 1 leicht über das Zahnprofil 16 hinweg führbar zu sein und beim Auslegen der Parksperrenvorrichtung 1 seine Sperrwirkung voll entfalten zu können. Der Federstahl 17 ist mit seinem der Abschrä gung 18 abgewandten Ende fest mit einem plattenförmigen Führungsglied 19 des Sperrkegels 5 verbunden, das fest mit einem Getriebegehäuse verschraubt ist.

Die Federsteifigkeit des Federstahls 17 wird in Abhän gigkeit einer Federrate der Federeinrichtung 9 derart ge wählt, daß die an dem Sperrkegel 5 angreifende Rückhalte kraft einem Entlastungsstoß beim Auslegen bzw. Lösen der Parksperrenvorrichtung 1 entgegenwirkt.

Es liegt jedoch selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes, einem Entlastungsstoß durch eine entsprechende Erhöhung der Vorspannung oder eine Erhöhung der Federrate der Federeinrichtung 9 entgegenzuwirken, wobei dann auf den Linearfreilauf 15 verzichtet werden kann, da die an dem Sperrkegel 5 angreifenden Kräfte durch die 20° Neigung des kegelstumpfartigen Endbereichs 14 des Sperrkegels 5 erheb lich reduziert sind.

Bezugszeichen

1

Parksperrenvorrichtung

2

Parksperrenrad

3

Verzahnung

4

Sperrklinke

5

Sperrkegel

6

Sperreinrichtung

7

Drehachse

8

Verbindungselement

9

Federeinrichtung, Feder

10

Wählwelle

11

Rastenscheibe

12

zylindrischer Endbereich

13

Selbsthemmungsbereich

14

kegelstumpfartiger Endbereich

15

Linearfreilauf

16

Zahnprofil

17

Rückhalteelement

18

Abschrägung

19

plattenförmiges Führungsglied

20

Symmetrieachse des Sperrkegels

21

Mantelfläche des zylindrischen Endbereichs

Claims

1. Parksperrenvorrichtung für ein Automatgetriebe ei nes Kraftfahrzeuges mit einem Parksperrenrad, welches eine Verzahnung aufweist, in die eine Sperrklinke einrastbar ist, indem die Sperrklinke auf einer einen Sperrkegel auf weisenden Sperreinrichtung geführt in Sperrstellung drehbar ist, wobei der Sperrkegel gegen eine Federeinrichtung ver schiebbar auf einem Verbindungselement zu einer Rasten scheibe einer Wählwelle angeordnet ist, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sperreinrichtung (6) einen Linearfreilauf (15) zur Erhöhung einer an dem Sperr kegel (5) wirkenden Rückhaltekraft aufweist.

2. Parksperrenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearfreilauf (15) aus einem an dem Sperrkegel (5) vorgesehenen Zahnpro fil (16) und einem in dieses eingreifenden Rückhalteele ment (17) gebildet ist.

3. Parksperrenvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhalteelement als ein biegsamer Federstahl (17) ausgebildet ist, welcher mit einem Führungsglied (19) für den Sperrkegel (5) verbun den ist.

4. Parksperrenvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federsteifigkeit des Federstahls (17) in Abhängigkeit einer Federrate der Federeinrichtung (9) dimensioniert ist.

5. Parksperrenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkegel (5) einen zylindrischen Endbereich (12), einen Selbsthemmungsbereich (13) und einen sich daran anschlie ßenden kegelstumpfartigen Endbereich (14) aufweist.

6. Parksperrenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchmesser des Sperrkegels (5) in Einbaulage von seinem der Rastenscheibe (11) abgewandten Ende zu seinem der Ra stenscheibe (11) zugewandten Ende hin wenigstens ab schnittsweise stetig zunimmt.

7. Parksperrenvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, da durch gekennzeichnet, daß das Zahnpro fil (16) im Bereich des zylindrischen Endbereiches (12) des Sperrkegels (5) vorgesehen ist.

8. Parksperrenvorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß eine Mantelfläche des kegelstumpfartigen End bereichs (14) des Sperrkegels (5) mit der Symmetrieach se (20) des Sperrkegels (5) einen spitzen Winkel β ein schließt, der vorzugsweise wenigstens annähernd 20° be trägt.