DE19952019A1 - Parkbremse für ein Automatikgetriebe - Google Patents

Abstract

Es wird eine Parkbremse für ein Automatikgetriebe angegeben, die so aufgebaut ist, dass sie keinen schädlichen Einfluss auf das Automatikgetriebe ausübt, wenn ein Schalthebel versehentlich während der Fahrt in den Parkbereich verstellt wird; außerdem treten in diesem Fall keine lauten Geräusche auf. Die Parkkraft wird erhöht, so dass der Parkzustand eines Fahrzeugs selbst dann aufrechterhalten werden kann, wenn ein Fahrzeug durch einen falschen Schaltvorgang plötzlich gestartet werden soll. Die erfindungsgemäße Bremse ist mit Folgendem versehen: DOLLAR A - einem ersten Eingriffsrad (1), das so angeordnet ist, dass es sich gemeinsam mit einer Getriebeausgangswelle (59) dreht; DOLLAR A - einem zweiten Eingriffsrad (2), das so ausgebildet ist, dass das erste Eingriffsrad (1) in es eingreifen kann, um sich koaxial zu diesem zu bewegen, das sich jedoch nicht drehen kann; DOLLAR A - einer Hemmeinrichtung (3), die an den einander zugewandten Flächen des ersten und zweiten Eingriffsrads angebracht ist, um die Drehung des ersten Eingriffsrads (1) zu hemmen, wenn die beiden Eingriffsräder dicht aneinander gebracht sind; und DOLLAR A - einer Verschiebeeinrichtung (8, 9) zum Verschieben des zweiten Eingriffsrads abhängig davon, ob mit einem Schalthebel die Parkstellung gewählt wird oder nicht, um die beiden Eingriffsräder in Eingriff bzw. außer Eingriff zu bringen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Parkbremse, spezieller eine sol­ che für ein Automatikgetriebe.

Im Allgemeinen ist ein mit einem Automatikgetriebe ausgerüs­ tetes Fahrzeug mit einem Schalthebel versehen, mit dem ver­ schiedene Zustände einstellbar sind, insbesondere Parken (P), Rückwärtsfahrt (R), Neutral (N), Fahren (D = Driving).

Wenn dieser Schalthebel in die Parkstellung verstellt ist, wird eine Ausgangsachse mechanisch festgehalten, damit das Fahrzeug den Parkzustand einhalten kann, wozu jedoch ein ge­ sonderter Parkmechanismus erforderlich ist.

Wie es in den Fig. 4 und 5 zu einem bekannten Parkmechanis­ mus dargestellt ist, beinhaltet dieser eine Schalthebelan­ ordnung 51, bei der ein Schalthebel 50 so angeordnet ist, dass er in jeden Schaltbereich verstellbar ist; einen Betä­ tigungshebel 54, der an einem Getriebegehäuse 52 befestigt ist und an einem Ende seiner Drehachse mit einer Zahnplatte 53 versehen ist; ein Betätigungskabel 55, das die Schalthe­ belanordnung 51 mit dem Betätigungshebel 54 verbindet; eine Parkmechanismusstange 56, die mit einem Ende in die Zahn­ platte 53 eingreift; einen Parkmechanismushebel 58, der an seinem einen Ende mit der Parkmechanismusstange 56 verbunden ist und um eine Scharnierachse 57 verdrehbar ist; und ein Parkmechanismus-Zahnrad 60, dessen Bewegung durch den Park­ mechanismushebel 58 intermittierend unterbrochen wird und das mit einer Getriebeausgangsachse 59 verbunden ist.

Ferner ist der Parkmechanismushebel 58 mit einer Feder 61 versehen, die an ihrem einen Ende mit einem festen Teil ver­ bunden ist, wobei das andere Ende den Parkmechanismushebel 58 so hält, dass dieser normalerweise außer Eingriff mit dem Parkmechanismus-Zahnrad 60 steht.

Anders gesagt, ist der Parkmechanismushebel 58 so verstell­ bar, dass er die Bewegung des Parkmechanismus-Zahnrads 60 intermittierend hemmt, wobei dann, wenn es gehemmt wird, die Getriebeausgangswelle 59 gehemmt ist, wodurch das Fahrzeug den Parkzustand einhalten kann.

Nun wird die Funktion dieses Parkbremsmechanismus erläutert.

Wenn ein Fahrer den Schalthebel 50 in die Parkstellung (P) verstellt, um sein Fahrzeug zu parken, verdreht das Betäti­ gungskabel 55 den Betätigungshebel 54, wodurch gleichzeitig die mit ihm verbundene Zahnplatte 53 verdreht wird. Wenn dies der Fall ist, wird die exzentrisch mit der Zahnplatte 53 verbundene Parkmechanismusstange nach rechts in der Fig. 4 verstellt.

Wenn dies der Fall ist, wird der am Vorderende der Parkme­ chanismusstange 56 angebrachte Parkmechanismushebel 58 in Uhrzeigerrichtung um die Scharnierachse 57 verdreht, wodurch sein Vorderende zwischen die Zähne des Parkmechanismus-Zahn­ rads 60 eingreift. Wenn dies der Fall ist, wird dieses Zahn­ rad 60 am Drehen gehindert, wodurch sich die fest mit ihm verbundene Getriebeausgangswelle 59 nicht mehr drehen kann, so dass das Fahrzeug den Parkzustand einhält.

Jedoch besteht ein Problem dahingehend, dass dann, wenn das Betätigungskabel die Parkmechanismusstange und den Parkme­ chanismushebel entsprechend der Verstellung des Schalthebels aktiviert, wie oben beschrieben, eine starke Kraft auf den Parkmechanismushebel und das Parkmechanismus-Zahnrad ein­ wirkt, wenn der Schalthebel vom Fahrer während der Fahrt versehentlich in die Parkstellung verstellt wird, wobei so­ gar das Automatikgetriebe beschädigt werden kann, so dass das Fahrzeug nicht mehr betreibbar ist.

Ferner verläuft die Betätigungsrichtung des Parkmechanismus­ hebels in einer geraden Linie in Bezug auf die Drehrichtung des Parkmechanismus-Zahnrads, so dass dann, wenn dieses durch eine relativ starke Kraft wie bei einem plötzlichen Start (z. B. durch fehlerhafte Betätigung des Automatikge­ triebes) und dergleichen verstellt wird, der elastisch durch die Feder gelagerte Parkmechanismushebel außer Eingriff mit dem Parkmechanismus-Zahnrad gelangt, wodurch ein Unfall ge­ schehen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Parkbremse für ein Automatikgetriebe zu schaffen, die so aufgebaut ist, dass sie den Betrieb des Automatikgetriebes selbst dann nicht gefährdet, wenn der Schalthebel in die Parkstellung verstellt wird, während das Fahrzeug fährt, wobei auch Ge­ räusche und Beschädigungen verhindert werden.

Diese Aufgabe ist durch die Parkbremse gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst.

Ferner wird die Getriebeausgangswelle selbst dann festgehal­ ten, wenn ein mit einem Automatikgetriebe versehenes Fahr­ zeug plötzlich gestartet wird, wobei die am geparkten Fahr­ zeug wirkende Bremskraft zunimmt, um den Parkzustand auf­ rechtzuerhalten.

Für ein vollständigeres Verständnis der Art und der Aufgaben der Erfindung ist auf die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Figuren Bezug zu nehmen.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm zum Veranschaulichen einer erfindungsgemäßen Parkbremse für ein Automatikgetrie­ be;

Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht von Hauptteilen in der Fig. 1;

Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht einer Betäti­ gungseinrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen einer herkömmlichen Parkbremse an einem Automatikgetriebe; und

Fig. 5 ist eine vergrößerte Draufsicht zum Veranschaulichen des Betriebszustands eines Parkmechanismushebels und -Zahn­ rads, die in Fig. 4 dargestellt sind.

Nun werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug­ nahme auf die beigefügten Fig. 1 bis 3 im Einzelnen be­ schrieben.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 weist die Bremse Folgendes auf:

• - ein erstes Eingriffsrad, das so angeordnet ist, dass es sich gemeinsam mit einer Getriebeausgangswelle dreht;
• - ein zweites Eingriffsrad, das so ausgebildet ist, dass das erste Eingriffsrad in es eingreifen kann, um sich koaxial zu diesem zu bewegen, das sich jedoch nicht drehen kann;
• - eine Hemmeinrichtung, die an den einander zugewandten Flä­ chen des ersten und zweiten Eingriffsrads angebracht ist, um die Drehung des ersten Eingriffsrads zu hemmen, wenn die beiden Eingriffsräder dicht aneinander gebracht sind; und
• - eine Verschiebeeinrichtung zum Verschieben des zweiten Eingriffsrads abhängig davon, ob mit einem Schalthebel die Parkstellung gewählt wird oder nicht, um die beiden Ein­ griffsräder in Eingriff bzw. außer Eingriff zu bringen.

Die Hemmeinrichtung verfügt über Stege 3, die jeweils einan­ der gegenüberstehend an den beiden Eingriffsrädern 1 und 2 ausgebildet sind, um dadurch die Drehung des ersten Ein­ griffsrads 1 zu hemmen, wenn die Stege ineinander eingrei­ fen. Derselbe Hemmeffekt kann auch durch andere Konstruktio­ nen erzielt werden, z. B. mit einem Stirnrad am einen Ein­ griffsrad, das mit Zähnen am zweiten Eingriffsrad kämmen kann.

Um die Drehzahl des ersten Eingriffsrads 1 zu verringern, bevor es mit dem feststehenden zweiten Eingriffsrad 2 in festen Eingriff treten soll, ist die Kontaktfläche zwischen den beiden Eingriffsrädern so ausgebildet, dass eine Reib­ kraft entsteht, die das von der Getriebeausgangswelle 59 an­ getriebene erste Eingriffsrad abbremst.

Diese Abbremseinrichtung beinhaltet eine am Außenumfang des ersten Eingriffsrads 1 ausgebildete erste Verjüngung 4 sowie eine zweite Verjüngung 5, die eingezogen an der Innenfläche des zweiten Eingriffsrads 2 ausgebildet ist, um allmählich mit der ersten Verjüngung 4 in Eingriff zu treten, so dass zunehmend mehr Reibkraft erzeugt wird, die unmittelbar vor dem Eingriff zwischen den Stegen 3 maximal ist, wodurch das erste Eingriffsrad 1 allmählich abgebremst und schließlich ganz angehalten wird.

Die Verschiebeeinrichtung verfügt über einen am Getriebege­ häuse 52 befestigten Lagerbock 7, der über Stege das zweite Eingriffsrad 2 hält, so dass dieses horizontal verschiebbar ist; und eine Druckausübungsplatte 9, die an der Rückseite des zweiten Eingriffsrads 2 angebracht ist, um als Stell­ glied 8 zu wirken, das dieses Rad auf das erste Eingriffsrad 1 zuschiebt; und eine elektronische Steuerungseinheit ECU 11, die mit einem Sensor 10 zum Erfassen der Parkstellung des Schalthebels 50 verbunden ist, um dann das Stellglied 8 zu betätigen. Eine Feder 12 ist so angeordnet, dass sie das zweite Eingriffsrad 2 zur Druckausübungsplatte 9 hin zieht. Zwischen dem zweiten Eingriffsrad 2 und der Druckausübungs­ platte 9 ist außerdem eine gewellte Federscheibe 13 angeord­ net, um den Stoß zu dämpfen, wie er erzeugt wird, wenn die beiden Eingriffsräder 1 und 2 in Berührung gebracht werden.

Anhand der Fig. 3 sei nun ein zweites Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem die Verschiebeeinrichtung über eine Druckausübungsplatte 9 verfügt, die von einem durch die ECU 11 gesteuerten Hydraulikzylinder 8' verstellbar ist, der mit einer Hydraulikpumpe 14 zum Liefern oder Sperren von Hydrau­ liköl zu ihm und mit einem Vorratsbehälter 15 versehen ist, um der Hydraulikpumpe 14 Öl zuzuführen.

Anders gesagt, ist dieser Aufbau dergestalt, dass eine Hy­ draulikvorrichtung (Hydraulikzylinder, Hydraulikpumpe und dergleichen) mit relativ hoher Betätigungskraft zum Verstel­ len des zweiten Eingriffsrads 2 vorliegt, so dass die Haf­ tung zwischen dem ersten und zweiten Eingriffsrad 1 und 2 weiter verstärkt ist, so dass der Parkzustand selbst beim Versuch eines plötzlichen Starts beibehalten werden kann.

Nun wird die Funktion dieser Konstruktionen beschrieben. Wenn ein Fahrer den Schalthebel 50 während der Fahrt verse­ hentlich in die Parkstellung verstellt, erkennt der Sensor 10, dass der Schalthebel 50 in den Parkbereich verstellt wurde, und er überträgt diese Information an die ECU 11.

Wenn das Parksignal an die ECU 11 übertragen wird, betätigt diese das Stellglied 8 zum Verstellen der Druckausübungs­ platte 9 zum ersten Eingriffsrad 1 hin, wodurch diese das zweite Eingriffsrad 2 mittels der Stege 6 so verschiebt, dass die erste und die zweite Verjüngung 4 und 5, die an den Kontaktflächen des ersten bzw. zweiten Eingriffsrads 1 bzw. 2 ausgebildet sind, allmählich in Kontakt gelangen. Wenn dies der Fall ist, wird die Drehzahl des ersten Eingriffs­ rads 1 allmählich so weit verringert, dass das zweite Ein­ griffsrad 2 das erste Eingriffsrad 1 beinahe anhält.

Wenn die Drehzahl des ersten Eingriffsrads 1 beinahe auf Null gefallen ist, greifen die Stege 3, die einander gegen­ überstehend am ersten und zweiten Eingriffsrad 1 und 2 aus­ gebildet sind, ineinander ein, um das erste Eingriffsrad 1 ganz anzuhalten. Dabei dient die zwischen dem zweiten Ein­ griffsrad 2 und der Druckausübungsplatte 9 vorhandene ge­ wellte Federscheibe 13 zum Dämpfen des Schlags zwischen den beiden Eingriffsrädern.

Anders gesagt, drückt die durch den Schlag zwischen den bei­ den Eingriffsrädern 1 und 2 erzeugte Gegenkraft des zweiten Eingriffsrads 2 die gewellte Federscheibe 13 zusammen, wo­ durch der Schlag gedämpft wird.

Wenn die an den beiden Eingriffsrädern 1 und 2 vorhandenen Stege 3 in Eingriff gebracht werden, um dadurch die Getrie­ beausgangswelle 59 anzuhalten und das Fahrzeug am Fahren zu hindern, ist eine Hemmkraft für das erste Eingriffsrad 1 er­ zeugt, die deutlich stärker als im Stand der Technik ist, wo die Hemmkraft aus tangentialer Richtung wirkt.

Anders gesagt, zeigen im Stand der Technik die Drehrichtung des Parkmechanismus-Zahnrads 60 und diejenige des Parkmecha­ nismushebels 58 in dieselbe Richtung in einer Ebene, so dass der Parkmechanismushebel 58 durch die Drehkraft des Parkme­ chanismus-Zahnrads 60 leicht um die Scharnierachse 57 ver­ dreht wird, wodurch die Parkhemmung leicht aufgehoben werden kann. Dagegen hemmt bei der Erfindung das erste Eingriffsrad 1 in paralleler Richtung (normale Richtung) relativ zur Drehrichtung, um dadurch die Bremskraft beachtlich zu erhö­ hen.

Insbesondere existiert, da das erste Eingriffsrad 1 das zweite Eingriffsrad 2 in normaler Richtung hemmt, beim Par­ ken eines Fahrzeugs wegen des Eingriffs zwischen den beiden Eingriffsrädern erhöhte Bremskraft, und das hydraulische System drückt die beiden Eingriffsräder fest zusammen, um dadurch einen plötzlichen Fahrzeugstart zu verhindern, wie er durch fehlerhafte Betätigung des Automatikgetriebes auf­ treten könnte.

Wenn der Schalthebel 50 in den Parkbereich gestellt wird, während ein Fahrzeug geparkt wird und hält, üben die erste und die zweite Verjüngung 4 und 5 keine Synchronisierung aus, und die Stege 3 greifen ineinander, um das Fahrzeug im Parkzustand zu halten.

Wie gerade zuvor erwähnt, weist das erste Eingriffsrad 1 eine erste Verjüngung 4 auf, ist zu diesem Zweck also ko­ nisch ausgebildet. Das erste Eingriffsrad 1 verjüngt sich also in Richtung zum freien Ende der Getriebeausgangswel­ le 59. Das erste Eingriffsrad 1 bildet somit einen Außen­ konus mit einem ersten Konuswinkel. Das zweite Eingriffs­ rad 2 weist einen Innenkonus aus, der die zweite Verjün­ gung 5 bildet. Der Innenkonus 5 öffnet sich in Richtung zur Getriebeausgangswelle 59. Er besitzt dabei einen zweiten Konuswinkel. Dabei ist der zweite Konuswinkel unter­ schiedlich zum ersten Konuswinkel gewählt. Wird das zwei­ te Eingriffsrad 2 in Richtung zum ersten Eingriffsrad 1 mittels des Stellgliedes 8 bewegt bzw. verschoben, so kommt zunächst nur ein Teil der Umfangsfläche der Verjün­ gung 5 in Kontakt mit einem Teil der Umfangsfläche der Ver­ jüngung 4, um eine zunächst relativ geringe Reibkraft zu erzeugen. Wird das zweite Eingriffsrad 2 kontinuierlich weiterverschoben in Richtung zum ersten Eingriffsrad 1, so wird die Kontaktierungsfläche zwischen dem Außenkonus 4 und dem Innenkonus 5 immer größer, wobei das Stellglied 8 bzw. 8' seine maximale Kraft aufwenden muß, kurz bevor die Stege 3 in Eingriff miteinander kommen. Der obige Betrieb entspricht dem Synchronisierungsbetrieb zwischen einem Synchronisierungskonus und einem Synchronisierungsring bei einem Synchronisierer eines Schaltgetriebes.

Wie es aus dem Vorstehenden erkennbar ist, existiert bei der erfindungsgemäßen Parkbremse für ein Automatikgetrie­ be der Vorteil, dass der Parkbremsmechanismus so ausge­ bildet ist, dass er ein erstes Eingriffsrad, das an einer Getriebeausgangswelle eines Automatikgetriebes vorhanden ist, in normaler Richtung relativ zur Drehrichtung hemmt, um dadurch die Parkbremskraft des Fahrzeugs zu erhöhen und einen plötzlichen Start zu verhindern, wenn das Automa­ tikgetriebe fehlerhaft betätigt wird.

Ferner besteht ein Vorteil dahingehend, dass selbst dann, wenn der Schalthebel während der Fahrt des Fahrzeugs in den Parkbereich verstellt wird, die erste und zweite Verjüngung ei­ ne Synchronisierung ausführen, bevor die beiden Eingriffsräder fest ineinander eingreifen, wodurch Geräusche und eine Beschä­ digung des Automatikgetriebes verhindert werden.

Claims (7)

1. Parkbremse für ein Automatikgetriebe, die so ausgebil­ det ist, dass sie eine Getriebeausgangswelle entsprechend der Parkstellung des Schalthebels eines Automatikgetriebes hemmt, um eine Bremskraft zu erzeugen, während ein Fahrzeug geparkt ist, mit:

• - einem ersten Eingriffsrad (1), das so angeordnet ist, dass es sich gemeinsam mit einer Getriebeausgangswelle (59) dreht;
• - einem zweiten Eingriffsrad (2), das so ausgebildet ist, dass das erste Eingriffsrad (1) in es eingreifen kann, um sich koaxial zu diesem zu bewegen, das sich jedoch nicht drehen kann;
• - einer Hemmeinrichtung (3), die an den einander zugewandten Flächen des ersten und zweiten Eingriffsrads angebracht ist, um die Drehung des ersten Eingriffsrads (1) zu hemmen, wenn die beiden Eingriffsräder dicht aneinander gebracht sind; und
• - einer Verschiebeeinrichtung (8, 9) zum Verschieben des zweiten Eingriffsrads abhängig davon, ob mit einem Schalthe­ bel die Parkstellung gewählt wird oder nicht, um die beiden Eingriffsräder in Eingriff bzw. außer Eingriff zu bringen.

2. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hemmeinrichtung aus Stegen (3) besteht, die einander ge­ genüberstehend am ersten und zweiten Eingriffsrad (1, 2) ausgebildet sind, um die Drehung des ersten Eingriffsrads zu hemmen.

3. Bremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekenn­ zeichnet durch eine Synchronisiereinrichtung (4, 5) an der Kontaktfläche zwischen dem ersten und zweiten Eingriffsrad (1, 2), die so ausgebildet ist, dass sie die Drehzahl des ersten Eingriffsrads durch Reibung allmählich verringert, wenn das erste Eingriffsrad durch die Getriebeausgangswelle mit hoher Drehzahl gedreht wird und dabei in Eingriff mit dem ersten Eingriffsrad tritt, wodurch die beiden Eingriffs­ räder erst dann fest ineinander eingreifen, wenn die Drehung des ersten Eingriffsrads beinahe angehalten ist.

4. Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisiereinrichtung Folgendes aufweist:

• - eine erste Verjüngung (4), die am Außenumfang des ersten Eingriffsrads (1) ausgebildet ist; und
• - eine zweite Verjüngung (5), die eingezogen an der Innen­ fläche des zweiten Eingriffsrads (2) ausgebildet ist, um für allmählichen Kontakt zur ersten Verjüngung zu sorgen, um er­ höhte Reibungskraft und dann maximale Reibungskraft unmit­ telbar vor dem Eingreifen der Stege (3) zu erzielen, um da­ durch das erste Eingriffsrad anzuhalten.

5. Bremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung Folgendes aufweist:

• - einen Lagerbock (7), der am Getriebegehäuse befestigt ist und das zweite Eingriffsrad (2) über Stege (6) axial ver­ schiebbar festhält;
• - ein Stellglied (8, 8'), das mit der Rückseite des zweiten Eingriffsrads verbunden ist, um es zu verschieben;
• - eine elektronische Steuerungseinheit (11), die das Stell­ glied abhängig vom Signal eines Sensors (10) betätigt, der die Parkstellung des Schalthebels erfasst; und
• - eine Feder (12), die so angeordnet ist, dass sie eine Kraft zum Trennen des zweiten Eingriffsrads vom ersten aus­ übt.

6. Bremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Verschiebeeinrichtung Folgendes auf­ weist:

• - einen Lagerbock (7), der am Getriebegehäuse befestigt ist und das zweite Eingriffsrad (2) über Stege (6) axial ver­ schiebbar festhält;
• - einen Hydraulikzylinder (8'), der mit der Rückseite des zweiten Eingriffsrads (2) verbunden ist, um es zu verstel­ len;
• - eine Hydraulikpumpe (14), die mit einem Vorratsbehälter (15) verbunden ist, um dem Hydraulikzylinder Fluid zuzufüh­ ren, und die mit einer elektrischen Steuerungseinheit (11) versehen ist, um durch einen Sensor (10) gesteuert zu wer­ den, der die Parkstellung des Parkhebels erfasst; und
• - eine Feder (12), die so angeordnet ist, dass sie eine Kraft zum Trennen des zweiten Eingriffsrads vom ersten aus­ übt.

7. Bremse nach eine der Ansprüche 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Eingriffsrad (2) und einer Druckausübungsplatte (9) eine gewellte Federscheibe (13) angeordnet ist, um den Stoß zu dämpfen, wie er auf­ tritt, wenn die beiden Eingriffsräder (1, 2) in Eingriff gebracht werden.