JP2004505225A - 特に自動車変速機におけるパーキング・ロック - Google Patents

Abstract

本発明は、操作装置で発信される作動信号を介して変速機を拘束ないし解放する係止装置と、この係止装置を非係止状態において保持するための機械式ブロック装置（４０）と、このブロック装置（４０）をブロック位置に保持するための電磁石（３０）とを備え、前記係止装置がばね蓄圧器（１０）の作動によって係止位置に置かれ、油圧ないし空気圧を介してばね蓄圧器（１０）の予荷重のもとで係止位置から解放されるような、特に自動車の自動変速機ないし自動化された切換変速機におけるパーキング・ロックに関する。本発明に基づいて、ブロック装置（４０）が係止装置によってその係止位置の解除時に、機械式に作動され、給電された電磁石（３０）によって、ブロック位置に保持される。

Description

【０００１】
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念部分に記載の、特に自動車の自動変速機ないし自動切換変速機（自動化された切換変速機）におけるパーキング・ロックに関する。
【０００２】
通常、自動車における自動変速機は、機械式に作用するパーキング・ロック装置を有している。例えば、変速機の出力部に、従って車両の車軸に、パーキング・ロック用つめ車が結合され、パーキング・ロック位置において、そのつめ車の歯溝に係止爪がかみ合う。パーキング・ロックと自動車の車室内にあるその操作装置との連動装置として、機械式と電油式の装置が知られている。
【０００３】
機械式連動装置は、例えばシャシ固定のシフトレバーと、自動変速機に配置された電油式変速機制御装置と、変速機ハウジング内に配置されたパーキング・ロック作動装置との間をつなぐワイヤケーブルとして形成されている。車室内における自動変速機の操作装置と電油式変速機制御装置との間における純粋な電気式連動装置は、パーキング・ロック作動用の電気信号を係止爪の機械運動に変換するために使われる。自動変速機の操作装置と電油式変速機制御装置との間で純粋に電気式に行われる連動の主な利点は、自動車の動力系からの操作装置の音響的絶縁と、車室内における操作装置の場所の自由な選択性にある。
【０００４】
独国特許出願公開第４３２２５２３号明細書に例えば、自動車の自動変速機における電油式制御装置が記載されている。その場合、車室内における自動変速機の操作装置と電油式制御装置との連動は電気式に行われ、Ｄ、Ｒ、Ｎの各レンジは、個々の切換要素に圧力を付勢することによって入れられ、Ｐレンジはすべての切換要素からの圧力放出によって入れられる。この方式では、圧力が喪失した際、Ｐレンジにおいてだけでなく、シフトレバーのすべてのレンジにおいて、パーキング・ロックが入れられてしまう。
【０００５】
その場合、パーキング・ロックの投入は、ばね蓄圧器を介して行われ、パーキング・ロックの解除は、油圧で行われる。その解除のために必要な圧力の用意は、自動変速機の油圧回路を介して行われる。電圧供給装置が休止した際に、自動変速機の電子制御装置が故障した際、あるいは変速機油の供給装置が壊れた際、投入されたパーキング・ロックを解除できるようにするために、パーキング・ロックを機械式に解除できる非常解除装置が補助的に設けられている。
【０００６】
同様に独国特許第４１２７９９１号明細書に、自動車の自動変速機におけるパーキング・ロック装置が記載されている。その場合、車室内における自動変速機の操作装置と切換可能なパーキング・ロック機構との間における連動は、電気式に行われ、そのパーキング・ロックは、機械式ばね蓄圧器を介して入れられ、電油式制御装置による過圧を介して解除される。そのために、パーキング・ロックを係止位置に置いたり、そこから解放したりする作動ロッドは同時に、単動シリンダにおけるピストンを兼ねて形成されている。
【０００７】
そのシリンダは、パーキング・ロックを解除するためと、パーキング・ロックを解除状態に保持するために、電磁弁を介して圧油が供給される。そのための油圧供給は、好適には、油圧式変速機制御装置にも圧油を供給する自動変速機の油圧回路によって直接行われる。Ｐレンジにおいて、電磁弁は係止位置にあり、シリンダは圧力放出されている。そのシリンダは、無圧状態において、ばね蓄圧器のばね力によって、パーキング・ロックを係止位置に移動する。また、エンジンが停止し、このために、ポンプ圧が不足しているとき、パーキング・ロックをある限界時間内において解除状態に保つことができるようにするために、補助的に止め弁付きの過圧蓄圧器を設けることが提案されている。
【０００８】
また独国特許出願公開第１９８３４１５６号明細書に、自動車の自動変速機におけるパーキング・ロック装置が記載されている。その場合、パーキング・ロック爪は、ばね蓄圧器によって移動するためにかみ合わされ、自動変速機の油圧回路を介して用意される油圧によって、ばね蓄圧器の予荷重のもとで、かみ合いを外される。油圧が切られた場合のパーキング・ロックの思わぬかみ合わせを防止するために、油圧式パーキング・ロック作動装置の機械式ボールラッチ形ブロック装置が設けられている。そのボールラッチ形ブロック装置は、電磁石によって作動され、即ち、電磁石への給電により、作動棒が線形に移動され、球が作動棒の円錐状部分を介してブロック位置に置かれる、ことによって作動される。電磁石が給電されている限りにおいて、ボールラッチ形ブロック装置はブロック位置に保持され、これによって、パーキング・ロックが解除位置にとどまる。
【０００９】
そのように作用するブロック機構は、作動棒の線形運動のために非常に小さな作動力を必要とし、即ち、さもなければばね蓄圧器に与えるべき対向力に比べて小さな作動力を必要とする。その作動力は電磁石によって与えねばならない。電磁石によって与えねばならないボールラッチ形ブロック装置の保持力も同様に小さい。即ち、その電磁石に対する設計基準は、ロック機構を作動するために必要な始動力（吸引力）と、作動行程と、必要な保持力である。独国特許出願公開第１９８３４１５６号明細書におけるブロック機構の場合、その作動行程は少なくとも３ｍｍである。公知のように電磁石の吸引力は、電磁石からの距離の増大に伴って著しく低下するので、ブロック機構の作動行程が非常に大きい場合、電磁石はそれに応じて大きく寸法づけねばならない。これによって、構造空間の問題が生じ、しかも、（接続状態にある）電磁石の不利に大きな消費電力が、一般に変速機電子制御装置によって調達されねばならない。
【００１０】
本発明の課題は、従来における電油制御式パーキング・ロックを、所要電力およびパーキング・ロック作動装置の構造空間が最小になるように、改良することにある。
【００１１】
この課題は本発明に基づいて、請求の範囲第１項に記載の手段によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１２】
本発明は、変速機を拘束するためのパーキング・ロック爪が、油圧式にかみ合いを外され、そのために必要な油圧エネルギが、特に変速機の電油式制御装置によって用意されるような、公知のパーキング・ロックから出発している。パーキング・ロックの解除装置の好適な作動要素は、パーキング・ロック爪に機械式に連動接続されている油圧シリンダである。パーキング・ロック爪のかみ合いを外すと同時に、ばね蓄圧器に予荷重が与えられ、油圧式解除装置が無圧にされた際、パーキング・ロックがそのばね力によってかみ合わされる。かみ合いを外されたパーキング・ロック爪は、公知のように、そのかみ合いを外した状態において給電された電磁石によって、かみ合いを外した状態において機械式ブロックを介して保持される。
【００１３】
いまや本発明に基づいて、パーキング・ロックを非係止状態において保持するために、パーキング・ロック装置のブロック装置を機械式に作動することを提案する。そのブロック装置は、パーキング・ロックの係止装置によってその係止位置からの解放時に作動される。給電された電磁石は、パーキング・ロックを非係止位置において保持するためのブロック装置をブロック位置に保持する。即ち、係止装置、特にパーキング・ロック爪は、例えばパーキング・ロック装置の公知のつめ車を介してのブロック装置との機械式連動装置を有している。
【００１４】
パーキング・ロックが解除されている場合、パーキング・ロック係止装置の機械式ブロック原理は、ブロック装置をブロック位置に保持するための電磁石と組み合わせにおいて、電磁石が、公知のように主にばね蓄圧器で決定されるパーキング・ロック投入力に対する全対向力を与える必要をなくし、係止要素の保持力を与えるだけで済むようにしている。そして、本発明に基づくブロック装置の機械式の始動は、電磁石が全く作動力を与える必要がなく、純粋な保持機能しか有さないようにしている。従って、電磁石は構造的に保持力についてだけ設計され、それに応じてその電力および構造が小さくなる。
【００１５】
本発明の有利な実施態様において、パーキング・ロックを非係止状態において保持するためのブロック装置を、機械式および電磁式に同時に作動することを提案する。これによって、独国特許出願公開第１９８３４１５６号明細書に記載の公知技術から出発して、電磁石の機械式の始動支援が生じ、その場合、ブロック装置を作動するために機械式に与えるべき力は、作動行程に関係して電磁吸引力だけ減少される。それに応じて、電磁石を作動する際に必要な電力およびその所要構造空間も小さくなる。
【００１６】
パーキング・ロックの機械式ブロックの有利な原理は、独国特許出願公開第１９８３４１５６号明細書で公知の球によるブロックであり、その場合、特別に形成された作動棒が、作動機能と保持機能とを有する電磁石が給電された際、線形移動され、球が作動棒の円錐状に形成された部分を介して、機械式にブロック位置に置かれる。このブロック位置において、球が、パーキング・ロック解除装置の作動要素、例えば油圧ないし空気圧シリンダのピストンと、ばね蓄圧器の固定部分とのかみ合い結合を生ずる。このようにして、パーキング・ロック解除装置の作動要素は、ブロック装置の作動棒が給電された電磁石によってブロック位置に保持されている限りにおいて、機械式に拘束される。
【００１７】
以下図を参照して本発明の有利な実施例を詳細に説明する。
【００１８】
図には、特に自動車の自動変速機ないし自動切換変速機における電油作動形パーキング・ロックのばね蓄圧器１０が示されている。そのばね蓄圧器１０は、図における中心線Ａの上側においては、パーキング・ロックが解除されたブロック状態にあり、中心線Ａの下側においては、パーキング・ロックが入れられた弛緩状態にある。ばね蓄圧器１０の固定部分１１内に、ピストン２０が軸方向に移動可能に配置されている。このピストン２０は、パーキング・ロックの係止装置（図示せず）に、機械的に結合されている。その係止装置は例えば、パーキング・ロックつめ車の歯溝にかみ合う係止爪として形成されている。そのパーキング・ロックつめ車は、変速機の出力軸に作用する。ピストン２０は、固定部分１１にある制御開口１２および圧力室１３を介して、圧力を受ける。
【００１９】
公知のように、ピストン２０が軸方向に移動し、パーキング・ロックの係止装置が、パーキング・ロックばね１４のばね力に抗して、係止位置から離れるように、油圧ないし空気圧がかけられる。同時に、ピストン２０の軸方向運動によって、パーキング・ロックばね１４に予荷重が与えられる。圧力室１３の圧力が放出された際、パーキング・ロックの係止装置は、ばね力によって係止位置に置かれる。
【００２０】
ばね蓄圧器１０の固定部分１１の端面に、給電可能な電磁石３０が配置され、固定部分１１に結合されている。その電磁石３０は主に、管状延長部３２付きのハウジング３１、給電可能なコイル３４、保持磁石３５、軸方向移動可能な接極子３６、およびこの接極子３６に固く結合された接極子ロッド３７から成っている。
【００２１】
符号４０はブロック装置であり、このブロック装置４０は本発明に基づいて、機械式にブロック位置に置かれ、給電された電磁石３０によって、ブロック位置に保持される。ブロック手段として、１つないし好適には複数の係止球４５が、電磁石３０のハウジング延長部３２にある開口３３の中に、半径方向に移動可能に配置されている。勿論、異なった形状のブロック手段も利用できる。
【００２２】
このブロック装置は円錐状押し込み体４１を有し、これは、接極子ロッド３６の保持磁石３５とは反対の側の端に固く結合されている。円錐状押し込み体４１はそれぞれ係止球４５と連動接続される３つの機能面４２、４３、４４を有している。円錐状押し込み体４１は、作動ばね４６と復帰ばね４７との間に、軸方向に移動可能に配置されている。その作動ばね４６は、ばね受け４８を介して、ピストン２０に軸方向に当接支持され、復帰ばね４７は、ばね蓄圧器１０の固定部分１１に当接支持されている。この構成は、ブロック装置４０の機械式作動装置と電磁式保持装置との間における機械的な公差補償を可能にしている。
【００２３】
パーキング・ロックが入れられているとき、ピストン２０は図において中心線Ａの下側に示された繰り出し位置にある。円錐状押し込み体４１の作動ばね４６および復帰ばね４７は、弛緩されている。異なった実施例において、その作動ばね４６および復帰ばね４７に、僅かに予荷重が与えられる。係止球４５は、円錐状押し込み体４１の円筒状に形成された第１機能面４２の範囲に位置している。いま、パーキング・ロックを解除しようとするとき、圧力室１３に圧油が充填され、ピストン２０が、電磁石３０の側へ軸方向に、図において中心線Ａの上側に示された終端位置まで移動する。
【００２４】
部品公差を補償するために、この実施例において有利には、ピストン２０と円錐状押し込み体４１との間に、僅かな軸方向遊びが設けられる。即ち、ピストン２０はパーキング・ロックの解除のはじめにまず、ピストン２０が円錐状押し込み体４１および接極子３６を保持磁石３５の方向に移動する前に、小さなむだ行程を進まねばならない。異なった実施例においては、電磁石３０の方向へのピストン２０の運動が、直接、ブロック装置４０の本発明に基づく機械式作動を生じさせる。
【００２５】
パーキング・ロックを解除する際、ブロック装置は、いまや圧力で付勢されたピストン２０によって機械式に作動される。その場合、力は、ピストン２０からばね受け４８を介して作動ばね４６に伝達され、この作動ばね４６から円錐状押し込み体４１に伝達される。その円錐状押し込み体４１は、復帰ばね４７を介してばね蓄圧器１０の固定部分１１に当接支持されている。即ち、円錐状押し込み体４１は、予荷重ばね４６および復帰ばね４７のばね力に抗して、軸方向に電磁石３０に向けて移動される。その場合、係止球４５は、円錐状押し込み体４１の円錐状に形成された第２機能面４３を介して、電磁石ハウジング延長部３２の半径方向開口３３内において外側に押されて、ピストン凹所２２に係合する。
【００２６】
このピストン凹所２２は、目的に合わせて、その中で係止球４５が例えば２ｍｍの僅かな軸方向運動をできるように寸法づけられている。最終的に、その係止球４５は、円錐状押し込み体４１の（円筒状に形成され第１機能面４２に比べて大きな直径をした）第３機能面４４の範囲において、ピストン凹所２２内に位置する。電磁石３０のハウジング延長部３２における係止球４５の半径方向固定によって、ピストン２０とばね蓄圧器１０の固定部分１１が、この固定部分１１に結合された電磁石ハウジング３１を介して、かみ合い結合される。
【００２７】
円錐状押し込み体４１の異なった実施例において、第３機能面４４を、直径が小さくなる第２機能面４３に向けて僅かに円錐状に形成することも考えられる。これによって有利に、ブロック装置４０の解錠が容易にされる。
【００２８】
円錐状押し込み体４１に固く結合された接極子３６は、終端位置において保持磁石３５に接している。ピストン２０がパーキング・ロックの拘束位置から接極子３６の終端位置まで移動する通常の移動距離は、約３〜５ｍｍである。そしていまや、電磁石３０がブロック装置４０の保持機能を与える。コイル３４が給電されている限りにおいて、その電磁力が接極子３６を、主に復帰ばね４７と作動ばね４６とによって決定される円錐状押し込み体４１の復帰力に抗して、保持磁石３５に保持する。その際に必要な保持力は小さく、それに応じて、保持機能を維持するために必要な電気エネルギは小さい。そのように純粋な保持機能についてだけ設計される電磁石３０は、ほんの小さな構造空間しか必要としない。
【００２９】
本発明の実施例において、公差を補償するために有利には、ピストン２０は、接極子３６が保持磁石３５に衝突するまでの行程を僅かに越えて移動できる。その場合、作動ばね４６は僅かに過剰圧縮される。作動ばね４６の過剰圧縮により生ずるばね力が、復帰ばね４７のばね力に対抗して作用するので、電磁石３０ないし保持磁石３５の必要な保持力は、ピストン２０が圧力で付勢されている限りにおいて、一層減少される。
【００３０】
いま、パーキング・ロックを入れようとするとき、即ちパーキング・ロックの係止装置が係止位置に置かれようとするとき、圧力室１３が公知のように圧力放出される。パーキング・ロックばね１４のばね力のために、ピストン２０は、係止球４５がまだピストン凹所２２内に保持されている位置まで進み、即ち電磁石から遠ざけられる。通常、この距離は部品形状に関係して約２〜３ｍｍである。ピストン２０のこの位置において、作動ばね４６は、好適には、弛緩されている。そして今まで給電されていた電磁石３０が電気遮断されると、復帰ばね４７のばね力が円錐状押し込み体４１を押し戻し、パーキング・ロックばね１４のばね力は、ピストン２０を一層移動させる。その場合、係止球４５は、円錐状第２機能面４３に沿って、円錐状押し込み体４１の小さな直径の円筒状第１機能面４２上に移動し、パーキング・ロックが係止位置に達する。
【００３１】
本発明の図示した実施例において、ブロック装置４０の構成要素は、構造長さを節約するために有利に、ピストン２０の長孔２１内に互いに入り組まされて配置されている。電磁石３０のハウジング管状延長部３２も同様に、ピストン長孔２１の中に突出し、接極子ロッド３７および円錐状押し込み体４１の案内目的と、係止球４５の収容および半径方向案内目的を負っている。勿論、同じ機能を果たす異なった部品立体的配置も採用できる。その場合、ブロック装置４０は少なくとも部分的にピストン２０の長孔２１内に配置される。
【００３２】
パーキング・ロックを解除するため、ばね蓄圧器１０に予荷重を与えるため、およびブロック装置４０の機械式作動のために必要な油圧的ないし空気圧的エネルギは、特に、自動変速機ないし自動切換変速機に通常存在する油圧式ないし空気圧式変速機制御装置から取り出される。しかし、パーキング・ロック作動に対して特別に設計された圧力供給装置も採用できる。
【００３３】
本発明に基づくパーキング・ロックの採用は、自動車の自動変速機ないし自動切換変速機に限定されない。これは、少なくとも１つの回転駆動要素あるいは線形運動駆動要素が、パーキング・ロックによって、操作装置と係止装置との間における電油式ないし電空式の連動接続を介して拘束されねばならないような、ほかの駆動装置および駆動構成要素に対しても適用できる。回転駆動要素がパーキング・ロックによって拘束される用途は、電動機、変速機、駆動ヘッド、あらゆる種類の車両における車軸と車軸駆動装置、ロープウエイ、搬送装置、ベルトコンベヤ、ケーブルウインチ、作業機械などがある。線形作用をする駆動要素がパーキング・ロックを有する用途は、例えば自動化装置に存在する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明に基づくばね蓄圧器の断面図。
【符号の説明】
１０　ばね蓄圧器
１１　ばね蓄圧器の固定部分
１２　制御開口
１３　圧力室
１４　パーキング・ロックばね
２０　ピストン
２１　ピストンの長孔
２２　ピストン凹所
３０　電磁石
３１　電磁石ハウジング
３２　ハウジング管状延長部
３３　ハウジング開口
３４　給電コイル
３５　保持磁石
３６　接極子
３７　接極子ロッド
４０　ブロック装置
４１　円錐状押し込み体
４２　円筒状第１機能面
４３　円錐状第２機能面
４４　円筒状第３機能面
４５　係止球
４６　作動ばね
４７　復帰ばね
４８　ばね受け
Ａ　中心線

Claims (9)

1. 駆動装置、特に自動車の自動変速機ないし自動化された変速機におけるパーキング・ロックであって、
   操作装置で発信される作動信号を介して駆動装置を拘束ないし解放する係止装置と、
   この係止装置を非係止状態において保持するための機械式ブロック装置（４０）と、
   このブロック装置（４０）をブロック位置に保持するための給電可能な電磁石（３０）と
   を備え、前記係止装置がばね蓄圧器（１０）の作動によって係止位置に置かれ、油圧ないし空気圧を介して、ばね蓄圧器（１０）の予荷重のもとで、係止位置から解放されるパーキング・ロックにおいて、
   ブロック装置（４０）が、係止装置によってその係止位置の解放時に機械式に作動され、給電された電磁石（３０）によってブロック位置に保持される、ことを特徴とするパーキング・ロック。
2. ブロック装置（４０）がブロック位置において、圧力付勢状態中並びに無圧状態中、電磁石（３０）が電気を切られてブロックが解かれるまでの間、ばね蓄圧器（１０）をパーキング・ロックが解除されている位置に保持する、ことを特徴とする請求項１記載のパーキング・ロック。
3. ブロック装置（４０）が、係止装置によってその係止位置の解放時に機械式に、且つ電磁石（３０）への給電によって電磁式に作動され、そのブロックは、給電された電磁石（３０）によって保持され、この電磁石（３０）の電気を切られるまでの間維持される、ことを特徴とする請求項１又は２記載のパーキング・ロック。
4. ブロック装置（４０）が、このブロック装置（４０）を機械式に作動するためおよび電磁式に保持するための部品の公差を考慮した機械的公差補償を有する、ことを特徴とする請求項１、２又は３記載のパーキング・ロック。
5. ブロック装置（４０）が円錐状押し込み体（４１）を有し、
   この円錐状押し込み体（４１）が、係止装置を解放するために油圧ないし空気圧で制御されるピストン（２０）に軸方向に当接支持された作動ばね（４６）と、ばね蓄圧器（１０）の固定部分（１１）に軸方向に当接支持された復帰ばね（４７）との間に、線形移動可能に配置され、
   前記円錐状押し込み体（４１）が、円筒状に形成された第１機能面（４２）と、それに隣接する円錐状に形成された第２機能面（４３）と、それに隣接する少なくともほぼ円筒状に形成され第１機能面（４２）より大きな直径をした第３機能面（４４）とを有し、
   円錐状押し込み体（４１）が、電磁石（３０）の接極子（３６）に固く結合され、
   ブロック装置（４０）が係止装置を非係止状態においてブロックするための半径方向に移動可能な係止手段、特に少なくとも１つの係止球（４５）を有し、
   ピストン（２０）が、係止装置のその係止状態からの解放時、円錐状押し込み体（４１）を機械式に電磁石（３０）の方向に、その接極子（３６）が電磁石（３０）の保持磁石（３５）に少なくともほぼ接する終端位置まで移動し、その際、ピストン（２０）とばね蓄圧器（１０）の固定部分（１１）とのかみ合い結合が生ずるように、円錐状押し込み体（４１）がその３つの機能面（４２、４３、４４）を介して、係止手段を外側のピストン凹所（２２）の中のブロック位置に運び入れる、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のパーキング・ロック。
6. 円錐状押し込み体（４１）の第３機能面（４４）が、第２機能面（４３）の側の小さな直径と、この小さな直径より幾分大きな直径とを有する円錐形に形成されている、ことを特徴とする請求項５記載のパーキング・ロック。
7. ピストン（２０）は、係止装置の係止状態からの解放時、円錐状押し込み体（４１）が接極子（３６）の終端位置に到達するまでの行程より大きな軸方向移動行程を有している、ことを特徴とする請求項４、５又は６記載のパーキング・ロック。
8. ブロック装置（４０）がピストン（２０）の長孔（２１）の内部に配置されている、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のパーキング・ロック。
9. 電磁石（３０）がブロック装置（４０）の機械式作動中に給電される、ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のパーキング・ロック。