JP2009520163A - ロッキング装置 - Google Patents

Abstract

ハウジング（３）の中で軸方向に移動しうるように配置され、予定の軸方向位置でロックすることができるピストンユニット（４）及びピストンユニット（４）のロック位置で自動的に作動する、ピストンユニット（４）の保持のためのラッチ機構（５）を有するロッキング装置（１）、特にオートマチックトランスミッションを備えた自動車ドライブトレインのパーキングロック装置を記述する。ラッチ機構（５）はピストンユニット（４）のロック位置でピストンユニット（４）と作動的に結合される少なくとも１個のスプリングアーム（５Ａ、５Ｂ）を備えており、ピストンユニット（４）の掛合区域（２７）がロック位置でスプリングアーム（５Ａ、５Ｂ）に当接する。本発明に基づきスプリングアーム（５Ａ）には、スプリングアーム（５Ａ）の縦平面に配置されたカットアウト（４１）が形成されている。ピストンユニット（４）の掛合区域（２７）を形成する部分がスプリングアーム（５Ａ）のカットアウト（４１）を半径方向に少なくともほぼ貫通するから、ピストンユニット（４）のロック状態でピストンユニット（４）の掛合区域（２７）が少なくともスプリングアーム（５Ａ）の縦平面に近い区域、とりわけスプリングアーム（５Ａ）の縦平面に配置されている。

Description

本発明は請求項１の上位概念で詳しく定義した種類のロッキング装置、特にオートマチックトランスミッションを備えた自動車ドライブトレインのパーキングロック装置に関する。

ピストンの運動をロックするためのロッキング装置はドイツ国特許公開ＤＥ１０３４７６６７Ａ１及び欧州特許公開ＥＰ１４０８２６０Ａ１により公知である。電磁石の接極子又は接極子棒が操作部材に作用し、一方、操作部材はラッチ部材と協動し、ラッチ部材がロッキング位置でピストンの運動を阻止し、又はラッチ部材がロック解除位置でピストンの運動を解放する。

操作部材は、半径方向にピストンロッドに向けられた部材固有の予圧ばね力を備えている。また操作部材は電磁石のヨークの上に射出成形し又は止め金で固定したプラスチック部材として、又は操作部材の予圧ばね力の強化のために設けられた引張ばねによりヨークに固定された打抜き部材として形成されている。

操作部材を射出成形又は止め金固定プラスチック部材として形成することは、一般にパーキングロック装置で必要な高い保持力を与えるために、大きな肉厚の操作部材と、ラッチ部材及び操作部材の間の作用区域に大きな重なり区域を必要とする欠点がある。ところが特に自動車トランスミッションでは利用可能な取付けスペースが極めて限られているので、これは望ましくない。

また操作部材を予圧ばねによりヨークに固定した打抜き部材として形成することは、ロッキングユニットの機能を保証するために、製造許容差に対して高い要求が出されるという欠点がある。また操作部材は、ラッチ部材と協動する操作部材の一方の端部がヨークに固定した他方の端部に対して半径方向に旋回可能であるような部材弾性を全長にわたって備えている。ところがこの部材弾性はピンの作用区域に操作部材の望ましくない変形をもたらし、操作部材とラッチ部材の連動の不作動化が不可能になる。

ドイツ国特許公開ＤＥ２５０５３５８Ａ１は中空のピストンロッドが移動可能に配置された作業用突張りシリンダを開示する。ピストンロッドは通常の方法により圧油を供給することによって操作される。圧油は開口を経てシリンダに供給される。また半径方向にばねを利かせた複数個の弾性ラッチ部材がシリンダの中に設けられ、隔室の縦方向に伸びている。ピストンロッドは円環状に形成された環状肥厚部を有し、ラッチ部材はその上を滑動することができ、その際開放される。

肥厚部のピストンに面した側は、ラッチ部材のほぼかぎ形の端部と協動してシリンダとピストンロッドのロッキングを生じさせるが、他方ではロック解除も行わせるように形成されている。肥厚部の位置は、ピストンロッドが底面に当接すると、ラッチ部材が肥厚部の背後でその面に係合するように選定されている。またラッチをロック位置に保持するために、ロッキング部材としてほぼ管状に形成された部材が設けられ、この部材は隔室の中で液漏れなく案内されて移動させられ、第１の位置でラッチを取り囲み、こうしてラッチを肥厚部の面に当接させて固定する。

この場合ラッチ部材とピストンロッドがロック状態で相接し、ロックするときに働く保持力がラッチ部材に曲げモーメントを生じることが欠点である。この曲げモーメントに対してラッチ部材の適当な曲げこわさで対抗するしかなく、従ってラッチ部材を適当な寸法に設計しなければならない。ところがこれは高い製造コスト、高い部材重量及び大きな所要取付けスペースをもたらすという不利がある。

圧油により互いに相対移動可能な２つの部材、例えば圧油により操作される昇降又は調整装置のスライドピストンとシリンダのためのロッキング装置がドイツ国特許ＤＥ９５２５７５Ｂにより公知である。その場合圧油が作用する部材、例えばスライドピストンが他方の部材、例えばシリンダに対して所定の位置に到達すると、一方の部材がこれに配置された突起により両部材の一方と結合され、制御要素により作動されるロッキング部材によってロックされるようになっている。

この場合もロック状態でロッキング部材に曲げモーメントが伝達されることが欠点である。この曲げモーメントを受け止めるには、ロッキング装置の機能を保証するようにロッキング部材の寸法を適当に設計するしかない。

ピストンロッドを備えたピストンが、ピストンを収容するシリンダに対して、ピストンの周囲に配分して配置された複数個のばね弾性ロッキング部材によってロックされるロッキング装置が米国特許ＵＳ５，５４０，１３８により公知である。ロッキング部材は一方ではハウジングに固設され又はシリンダ側に固定されており、他方ではピストンの外径に関して、ハウジング側に固定された支点の周りに旋回しうるようになっている。なおロッキング部材の自由端はピストンに面した側に突起を備えており、ロック位置でこの突起がピストンの環状段部と係合する。

ロッキング部材及びピストンの上記の構成はピストンのロック状態でやはりロッキング部材に曲げモーメントが働くことになり、ロッキング部材が所定の曲げこわさ（剛性）を持たなければ、事情によってはロッキング部材を支点と突起の間で、ロッキング装置の機能を著しく損なうほど変形する。ところがこのような曲げこわさは、大きな部材寸法を有し、従って大きな所要取付けスペースを特徴とするロッキング部材でしか得られない。

本発明の根底にあるのは、取付けスペースが小さく、安価に製造することができるロッキング装置を提供する課題である。

本発明に基づきこの課題は請求項１の特徴に基づくロッキング装置によって解決される。

特にオートマチックトランスミッションを備えた自動車ドライブトレインのパーキングロック装置の本発明に基づくロッキング装置は、ハウジングの中で軸方向に移動しうるように配置され、予定の軸方向位置でロックすることができるピストンユニット及びピストンユニットのロック位置で自動的に作動する、ピストンユニットの保持のためのラッチ機構を有する。ラッチ機構はピストンユニットのロック位置でピストンユニットと作動的に結合される少なくとも１個のスプリングアームを備えており、ピストンユニットの掛合区域がロック位置でスプリングアームに当接する。

本発明に基づきスプリングアームには縦平面に配置されたカットアウトが形成され、ピストンユニットの掛合区域を形成する部分がスプリングアームのカットアウトを半径方向に少なくともほぼ貫通するから、ピストンユニットのロック位置でピストンユニットの掛合区域は少なくともスプリングアームの縦平面に近い区域、とりわけスプリングアームの縦平面に配置されている。

これによって好都合なことにロッキング装置のロック状態でピストンユニットに作用する保持力が僅かな応力中心距離で又は直接にスプリングアームに伝達されるから、スプリングアームは掛かる荷重によって概ね僅かな曲げモーメントしか受けず、又は曲げモーメントがまったく働かないことになる。

その結果、好都合なことに、スプリングアームは先行技術で公知のロッキング装置と比較して荷重が低いため、小さな部材寸法と僅かな材料使用で形成することができ、従ってはるかに安価に製造することができ、縮小された所要取付けスペースが特徴である。

その他の利点は従属請求項で明らかである。

本発明に基づくロッキング装置の有利な改良においては、ピストンユニットの掛合区域のためのスプリングアームの接触面は、スプリングアームの縦平面のカットアウトを画定する側面として形成されている。カットアウトはとりわけ打抜きによって作られている。

本発明に基づくロッキング装置をさらに改良して、カットアウトは区域的に打ち抜き、続いて打抜き区域をスプリングアームの縦平面に対して折り曲げることによって作られ、その場合ピストンユニットはロック状態で、スプリングアームの縦平面から折り曲げた区域に当接し、製造時に縦平面から曲げた方向に折り曲げ区域に負荷する。上記の実施形態でピストンユニットに作用する保持力は、スプリングアームの縦平面に対する曲げ区域の曲げ半径に依存する応力中心距離でスプリングアームに伝達される。この応力中心距離は先行技術で周知のロッキング装置の場合よりはるかに小さい。

スプリングアームへの保持力伝達区域の切欠き効果を減少するために、ピストンユニットの掛合区域とスプリングアームの接触面の区域の打抜き半径が適当に選定されている。

本発明に基づくロッキング装置の有利な改良においては、曲げこわさを高めるために、スプリングアームが少なくとも部分的にＵ字形横断面に形成されている。この横断面形状は１回の曲げ打抜き工程で安価かつ簡単に製造される。こうしてスプリングアームのとりわけ縦梁区域に半径方向及び接線方向折り縁が形成され、この折り縁がスプリングアームに概ねＵ字形の横断面を与える。

また、引外し部材の作用区域のスプリングアームに、スプリングアームとピストンユニットの連動の解除のために好都合な曲げこわさを持たせるために、スプリングアームの前記の実施形態の代わりに又はこれと組み合わせて、スプリングアームに少なくとも区域的に概ねスプリングアームの縦方向に通る少なくとも１個の補剛ひだを形成することが可能である。

本発明に基づくロッキング装置の別の好ましい実施態様では、スプリングアームの曲げこわさを高める上記の２つの処置の代わりに又はこれと組み合わせて、スプリングアームが区域的にスプリングアームとピストンユニットの連動の解除を容易にする曲げこわさを備えるように、スプリングアームは少なくとも区域的に概ねスプリングアームの縦方向に通る少なくとも１個の補剛折り目を備えることができる。

本発明に基づくロッキング装置の有利な改良においては、スプリングアームの組立状態でピストンユニットの掛合区域と重なる接触面と、ピストンユニットの掛合区域との間に少なくとも線接触、とりわけ面接触がある。こうして接触面と掛合区域の重なり区域ではスプリングアームとピストンユニットの間の面圧縮力が点状支承と比較して、小さな重量が特徴の安価な材料、例えばアルミニウムベースの材料を使用できるくらいに減少する。

本発明に基づくロッキング装置の有利な改良においては、ピストンユニットの掛合区域とスプリングアームの接触面との重なり面が最大になるようにピストンユニットの外形に整合した輪郭でスプリングアームの接触面の区域を形成することによって、ラッチ機構の作動時に面圧縮力を減少する効果が強められる。

本発明に基づく目的の別の好ましい実施形態では、重なり区域のスプリングアームの接触面及びピストンユニットの掛合区域は、ピストンユニットの運動方向に対して垂直な平面と掛合区域及び接触面の重なり区域の接平面とが０°〜５°の角で交わるように形成されている。この角はロック及びロック解除のため又はラッチ機構の確実な作動又は不作動のために守らねばならないいわゆるセルフロッキング角に相当し、その大きさはスプリングアームとピストンユニットの重なり区域にある摩擦係数に応じて変化する。摩擦係数はピストンユニットとスプリングアームとの選んだ材料組合せで決まり、本発明に基づく装置の機能を保証するセルフロッキング角は鋼／鋼の材料組合せで約５°である。

この場合重なり区域の接平面とは、接触面が掛合区域に接したときに、掛合区域に面した接触面が成す平面を意味する。

この点に関連して、垂直な平面と重なり区域の接平面との交差角は常用荷重のもとで上記の範囲を逸脱するほど変化することがあるが、本発明に基づくロッキング装置の機能を不当に妨げないことを指摘する。垂直な平面と接平面との間の角の最大許容変化範囲はやはりスプリングアームとピストンユニットの間の摩擦係数に依存するから、当該の用途に応じて変化する。

ラッチ機構の不作動化のために加えられる力を小さくして、スプリングアームと引外し部材の間の区域でのロッキング装置の引っ掛りを防止するために、スプリングアームの引外し部材に面した端面に案内区域が形成されている。これによってスプリングアームは引外し部材の軸方向変位の際にスプリングアームの予圧ばね力に逆らって案内され、その際ロッキング装置の締結状態に相当する位置からロッキング装置の開放状態に相当する位置に旋回される。

本発明の目的をさらに改良して、ラッチ機構の作動力を一層小さくして、スプリングアームとピストンユニットの間の区域での装置の引っ掛り防止を改善するために、スプリングアームに面した引外し部材の端面に案内面が形成され、これによってスプリングアームは引外し部材の軸方向変位の際にスプリングアームのばね力に逆らって案内され、その際ロッキング装置の締結状態に相当する位置からロッキング装置の開放状態に相当する位置に旋回される。

ロッキング装置の別の好ましい実施形態ではスプリングアームの案内区域と引外し部材の案内面が互いに協動し、引外し部材の軸方向変位の際にスプリングアームがその案内区域によりスプリングアームの予圧ばね力に逆らって案内され、その際ロッキング装置の締結状態に相当する位置からロッキング装置の開放状態に相当する位置に旋回される。

本発明の目的の有利な改良は、図面を参照して概要を説明した実施例で明らかである。その場合種々の実施例の説明で図示の便宜上、構造と機能の同じ部材は同じ参照符号を使用する。

オートマチックトランスミッションを備えた自動車ドライブトレインの周知のパーキングロック装置のロッキング装置１の概略縦断面図を図１に示す。ロッキング装置１は周知のように流体が作用し、流体圧力に応じて、パーキングロック装置の締結方向に作用する詳しく図示しないばね装置に逆らってパーキングロック装置の開放方向に操作される、ハウジング３の中に軸方向移動可能に配置されたピストンユニット４を有する。

詳しく図示しないが、ピストンユニット４は組立状態でパーキングロック装置のパーキングロッドと結合され、一方、パーキングロッドはパーキング・ロックポールと連動し、パーキング・ロックポールはピストンユニット及びこれと結合されたパーキングロッドの軸方向運動に基づき、ドライブトレインの出力部に回転不能に結合されたパーキングラチェットに係合させられ、又はパーキングラチェットとの係合を解除される。

またロッキング装置１にはピストンユニット４の予定の位置で自動的に作動する、ピストンユニット４を予定の位置に保持するためのラッチ機構５が設けられている。さらにロッキング装置１は引外し部材７の操作のための電磁操作装置６を備えている。引外し部材７はラッチ機構５の不作動化のために設けられ、ピストンロッド８と結合され、ハウジング３の内部でピストンロッド８とともに縦移動可能である。

ピストンロッド８のピストンユニット４に面した端部はばねリング１０を介してピストンユニット４と結合され、ばねリング１０はばね部材１１によって軸方向にピストンユニット４の内側ストップ１２に押し付けられる。即ちピストンロッド８のピストンユニット４に面した端部は、ばね部材１１も配置されているピストンユニット４の穴１３の中に没入するから、ピストンロッド８とピストンユニット４の間で構造的に既定の範囲内でばね部材１１のばね力に逆らって相対運動が可能である。

またピストンロッド８の反対側のピストンユニット４の端部は、詳しく図示しないパーキングロック装置及び同じく詳しく図示しない緊急ロック解除装置と連動し、ピストンユニット４は緊急ロック解除装置によりパーキングロック装置の締結状態に相当する軸方向位置からパーキングロック装置の開放状態に相当する軸方向位置に移動させられる。

さらにピストンユニット４の反対側のピストンロッド８の端部は、周知のように緊急ロック解除装置と連動する。これによって係員又は車両運転者は必要に応じてパーキングロック装置を掛けるために、ピストンロッド８及びこれと結合された引外し部材７を手動でピストンユニット４の方向へ移動することができる。

図１に示すパーキングロック装置１は、ピストンユニット４に流体圧力が働き、電磁操作装置が通電される通常運転モードで次の機能を有する。

引外し部材７の電磁操作装置６の側の端部が電磁操作装置６に当接し、少なくとも近似的に円錐形に形成されたピストンユニット４の区域１７がラッチ機構５によって取り囲まれた図１に示す運転状態に基づき、ピストンユニット４はパーキングロック装置の開放状態に相当する軸方向位置にある。

図１に示すパーキングロック装置１の状態ではラッチ機構５が作動しているから、ピストンユニット４はスプリングアーム５Ａ（ピストンユニット４の周囲に均等に配分されたとりわけ３個のスプリングアームのうち１個だけを図１に示す）によって保持され、環状室１８に流体圧力が働かなくてもパーキング・ロックポールがひとりでに掛かることが確実に回避される。

とりわけレンジセレクタによって出される運転者要求の設定に基づきパーキングロック装置を掛けようとするときは、電磁操作装置６が通電され、引外し部材７がピストンロッド８とともにラッチ機構５のスプリングアーム５Ａの間で、図１に示す位置からピストンユニット４の方向へ移動させられる。その際円錐形に又はテーパをつけて形成された案内面２５を備えた引外し部材７のピストンユニット４側の端部は、引外し部材７の案内面２５に対応する、少なくとも近似的に円筒形に形成されたスプリングアーム５Ａの案内区域２０と係合し、スプリングアーム５Ａは引外し部材７によってスプリングアーム５Ａの部材固有の半径方向内向きの予圧ばね力に逆らって次第に外側へ押し広げられ、やがてスプリングアーム５Ａの接触面とピストンユニット４の直径縮小区域１９に続く掛合区域２７との間のラッチ機構５とピストンユニット４の摩擦結合が解消される。

ピストンユニット４に作用するばね装置のばね力と環状室１８に実際に働く流体圧力からなり、パーキングロック装置の締結方向に作用する合力分がピストンユニット４に作用すると、ピストンユニット４は電磁操作装置６から遠のき側に移動させられ、やがてパーキングロック装置が掛かる。パーキングロック装置が掛かると、ピストンユニット４がスプリングアーム５Ａの係合区域の外へ移動させられるから、ラッチ機構５が不作動になる。

続いて電磁操作装置６の通電が切断され、それによって引外し部材７がばね部材１１のばね力に基づき、図１に示すように再びラッチ機構５の半径方向区域１６に押し付けられる。スプリングアーム５Ａは装置１の中心軸１４の方向に作用する予圧ばね力を持たせてあるから、スプリングアーム５Ａは継手区域２８の周りに半径方向内側へパチンと折れる。

装置１の上記の状態で、ピストンユニット４に作用する合力分が引外し部材７の方向に作用するような流体圧力が再び環状室１８に働くと、ピストンユニット４はパーキングロック装置の締結状態に相当する軸方向位置から電磁操作装置６の方向へ移動させられ、やがてラッチ機構５が後述のように作動させられる。

ピストンユニット４は、液圧又は空気圧によって発生され、ハウジング３とピストンユニット４によって画定された環状室１８を支配する流体圧力に基づき、パーキングロック装置の締結状態に相当する軸方向位置から電磁操作装置６の方向へ軸方向に変位させられる。ピストンユニット４が軸方向に変位するときに、装置１の中心軸１４の方向へ折れ込んだラッチ機構５のスプリングアーム５Ａはピストンユニット４の側の端部から、ピストンユニット４の変位距離の増加とともに、ピストンユニット４の操作装置６の側の端部に円錐形に又はテーパをつけて形成されたピストンユニット４の区域１７によって案内される。

ピストンユニット４の方向に作用するスプリングアーム５Ａの予圧ばね力に基づき、スプリングアーム５Ａはピストンユニット４のテーパ区域１７を通り越した後にピストンユニット４の直径縮小区域１９で、ピストンユニット４側のその接触面２６がテーパ区域１７の背後で掛合区域２７に当接する。スプリングアーム５Ａの接触面２６もピストンユニット４の掛合区域２７も向き合った段部が形成され、ラッチ機構５の作動時にスプリングアーム５Ａとピストンユニット４の接触区域として設けられているから、ロッキング機構の締結方向に作用する合力分がピストンユニット４に作用しても、ピストンユニット４は段差区域にあるスプリングアーム５Ａとピストンユニット４の摩擦結合に基づきラッチ機構５によって図１に示す位置に保持される。

ばね装置のばね力がピストンユニット４に働く環状室１８の液圧又は空気圧の力より大きければ、パーキングロック装置の締結方向に作用する合力分はピストンユニット４に作用する。

また図１に示すロッキング装置１は、前述の運転モードのために必要な制御系が故障して、ピストンユニット４の操作のための環状室１８の流体圧力も電磁操作装置６の通電も不可能なときは、ロッキング装置が最後に取った状態、即ち開放又は締結状態にとどまるようになっている。それでもパーキングロック装置を引き続き制御することができるように、緊急ロック解除装置及び緊急ロッキング装置が設けられ、運転者は現在係合されているパーキングロック装置を手動で解除し、又は現在外されているパーキングロック装置を手動で係合することが可能になる。

図２〜図５に図１の本発明に基づくロッキング装置の５つの異なる実施形態を示す。ロッキング装置１の前述の機能を確実に保証するために、ピストンユニット４もスプリングアーム５Ａも後述のように区域的に異なる構造になっている。

図２〜図５に示すスプリングアーム５Ａ及びピストンユニット４の種々の構成は概ね接触面２６の区域及びピストンユニット４の掛合区域２７が相違するから、本発明に基づくロッキング装置１の第２、第３、第４及び第５の実施形態では図２ないし図２ｂに示したスプリングアーム５Ａ及びピストンユニット４の第１の実施形態との相違についてだけ詳しく触れる。

さらにスプリングアーム５Ａ及びピストンユニット４の単独の縦断面図を参照して、スプリングアーム５Ａの本発明に基づく構成を、ピストンユニット４及びこれと連動する３個のスプリングアーム５Ａないし５Cの側面図を示す図２ａの図示に関連して、また図２ａ及び図２ｂのスプリングアーム５Ａの平面図を示す図２ｂの図示に関連して、詳しく説明する。

図２に示すスプリングアーム５Ａは、概ねスプリングアーム５Ａの縦平面を形成する縦梁区域３３を有する。縦梁区域３３からカットアウト４１が打抜かれており、打抜き区域の少なくとも一部は舌片４２の形で縦梁区域３３又はスプリングアーム５の縦平面に対してピストンユニット４の方向へ少なくとも９０°折り曲げられている。ピストンユニット４の掛合区域２７は、舌片４２が形成する接触面２６と同一平面でスプリングアーム５Ａに当接し、矢印Ｆで表す保持力に逆らって図２に示す位置に保持される。

この場合ピストンユニット４のテーパ区域１７の最大直径区域は、ピストンユニット４のテーパ区域１７がスプリングアーム５Ａのカットアウト４１を半径方向に少なくともほぼ貫通するような直径で形成されている。こうしてピストンユニット４の掛合区域２７はピストンユニット４のロック状態で少なくともスプリングアーム５Ａの縦平面に近い区域に配置され、スプリングアーム５Ａの縦平面に対して僅かな距離値しか示さない応力中心距離ｘで保持力がスプリングアーム５Ａに伝達されることとなる。このためスプリングアーム５Ａには、作用する保持力によって僅かな曲げモーメントしか働かない。

同時にスプリングアーム５Ａの舌片４２の区域、即ち予定破断点をなす湾曲区域に保持力Fが、スプリングアーム５Ａの製造時に設定された曲げ方向に負荷される。従って曲げ成形加工時の曲げ方向及び曲げ区域にある製造固有応力に逆らって保持力が負荷されないから、スプリングアーム５Ａの舌片４２の曲げ区域は簡単に長い寿命を有する。

図１及び図２に示すスプリングアーム５Ａの実施形態では、スプリングアーム５Ａとピストンユニット４の掛合区域２７の間の線接触又は面接触は、曲げ半径Ｒ５Ａから平坦な接触面２６へ移行した後に初めて現れるから、応力中心距離ｘはピストンユニット４のテーパ区域に面した舌片４２の曲げ区域の曲げ半径R５Ａから生じる。

スプリングアーム５Ａとピストンユニット４の間の面接触又は線接触を直接にスプリングアーム５Ａの縦平面に転移させるには、縦平面の区域の曲げ半径をなくすスプリングアーム５Ａの再加工が必要である。これは例えばフライス削り、研削又は類似の加工方法によって得られるが、このためスプリングアーム５Ａの製造コストが増加する。

図２ａの図示で明らかなように、ピストンユニット４は図２に示すスプリングアーム５Ａのほかに、ピストンユニット４の周囲に均等に配分して配置された２個の別の同じ構造のスプリングアーム５Ｂ及び５Ｃによって保持される。さらに図２ａの図示で明らかなように、スプリングアーム５Ａないし５Ｃの舌片４２はピストンユニット４に面した自由端の区域に円切片状の切欠きが設けられているから、スプリングアーム５Ａ、５Ｂ及び５Ｃはピストンユニット４のロックのために必要に応じてピストンユニット４の直径縮小区域１９の方向に偏ることができ、掛合区域２７が概ねスプリングアーム５Ａ〜５Ｃの縦平面に配置され、応力中心距離ｘが不当に大きな値をとる前に、この区域に接することはない。

図２ｂは図２及び図２ａのスプリングアーム５Ａの平面図を示す。舌片４２の区域のカットアウト４１の切欠き効果にとって有利な構造がこの図に詳しく示されている。その場合舌片４２の区域のカットアウト４１の打抜き輪郭には、小さな切欠き効果のために必要な打抜き半径R４１Ａ、R４１Ｂがそれぞれ設けられている。

図３に図１の本発明に基づくロッキング装置１の第２の実施例を示す。

スプリングアーム５Ａ又はスプリングアーム５Ｂ及び５Ｃの縦方向の曲げこわさを増加するために、スプリングアーム５Ａ又は５Ｂ及び５Ｃのカットアウト４１の脇に折り縁３２が設けられている。その場合縦梁区域３３へのなるべく緩やかな移行を設けるために、折り縁３２を選択に応じて直角にし又は丸みをつけることができる。

さらにこの場合、接触面２６はピストンユニット４の縦軸に対して概ね垂直に配置された掛合区域２７に関して０°ないし５°の範囲のいわゆるセルフロッキング角αを有するようにした。ロッキング装置の解除に抵抗するロッキング力を、セルフロッキング角αにより当該の用途に応じて簡単に変えることができる。その場合スプリングアーム５Ａの接触面２６とピストンユニット４の掛合区域２７の間には、セルフロッキング角０°で概ねロッキング力を高める面接触が存在するが、０°を超えるセルフロッキング角では面圧縮力を一層増加すると同時にロッキング力を減少する線接触が与えられる。

図４ａ及び図４ｂは図２〜図２ｂによる第２の実施例に概ね相当する図１のロッキング装置１の第３の実施例を示す。ロッキング装置１の引外し力に対抗するロッキング力を減少するためのセルフロッキング角αが舌片４２の区域に設けられている。このことは、ロッキング力を減少するために、舌片４２がピストンユニット４の掛合区域２７の反対側に９０°ないし９５°の角を挟むことを意味する。セルフロッキング角αが増加するにつれて、応力中心距離ｘの値が上昇する。さらにスプリングアーム５は縦梁区域３３に折り縁３２を持たない。それによって一方ではコストが節約され、他方ではそれによってスプリングアーム５の弾性曲線に適宜に影響を与えることができる。

さらにロッキング力を減少するセルフロッキング角αを、接触面２６の区域及びピストンユニット４の掛合区域２７の適当な設計上の処置によって変えることが可能である。このような場合は図５に示すように掛合区域２７が円錐形に形成され、ピストンユニット４の縦軸に垂直な平面との間に０°ないし５°の鋭角を挟む。同時に舌片４２は掛合区域２７の反対側の縦梁区域３３との間に９０°未満の角を挟むように、縦梁区域３３に対して折り曲げられる。その場合縦梁区域３３に対する舌片４２の曲げ角と掛合区域２７の円錐構造から生じるセルフロッキング角αがとりわけ全体として５°を超えないようにした。

図６ａ〜図９ｂは、ロッキング装置１の上記の機能を確実に保証することができるように、それぞれ区域的に異なる曲げこわさで形成されたスプリングアーム５Ａの本発明に基づく様々な実施形態を示す。

図６ａ〜図９ｂに示すスプリングアーム５Ａの様々な別の構成は、概ね曲げこわさの増加のために選ばれた処置が相違するから、図７ａないし９ｂによるスプリングアーム５Ａの実施形態の説明では図６ａ及び６ｂに示すスプリングアーム５Ａの実施形態との相違だけを詳しく取り上げる。

またスプリングアーム５Ａを単独で平面図で示す図６ａを参照して、スプリングアーム５Ａの本発明に基づく構成を、図６ａのスプリングアーム５ＡのVIｂ−VIｂ線に沿った横断面図を示す図６ｂの図示に関連して、詳しく説明する。

スプリングアーム５Ａは概ねT字形に形成され、スプリングアーム５Ａの横梁区域３０は組立状態で装置１のハウジング３に固結された操作装置６の溝３１に係合され、装置１の通常の使用状態で操作装置６と離脱不能に結合されている。横梁区域３０には図１に示した、概ね９０°折り曲げた固定部分２９が設けられ、その自由端は少なくとも区域的に操作装置６の溝３１の中に配置され、プレスばめによりこの溝に固結される。

横梁区域３０に継手区域２８が続く。継手区域２８はスプリングアーム５Ａの横梁区域３０と縦梁区域３３の間に配置されている。継手区域２８はスプリングアーム５Ａの上記の機能に基づき縦梁区域３３より小さな曲げこわさで形成されているから、スプリングアーム５Ａは図１で詳しく説明したように引外し部材７によって継手区域２８の周りに半径方向に旋回させられる。縦梁区域３３は継手区域２８からその端部に至るまで次第に幅が増加するようになっており、その縦辺の区域に折り縁３２が設けられているから、縦梁区域３３の横断面は少なくとも近似的にＵ字形に形成されている。

スプリングアーム５Ａの継手区域２８はこの場合、概ね等しい幅で折り縁なしで形成されており、従って縦梁区域３３と比較して小さな曲げこわさを有し、このため継手区域２８のスプリングアーム５Ａは舌片４２の旋回のために望ましい又は必要な部材弾性で形成されている。

間隔の増加とともに幅が次第に大きくなり、縦梁区域３３がＵ字形に形成されていることにより、スプリングアーム５Ａの縦梁区域３３は、ラッチ機構５を不作動化するときのスプリングアーム５Ａの変形度がスプリングアーム５Ａとピストンユニット４との連動の解除を阻止する変形度より小さくなるような曲げこわさで形成されている。この点については、この事情を詳しく説明する図１０ないし図１３の下記の説明を参照のために指摘する。

さらにスプリングアーム５Ａの舌片４２はピストンユニット４に面した自由端２１の区域が円切片形になっており、この形状は直径縮小区域１９のピストンユニット４の円柱形輪郭に整合し、スプリングアーム５Ａの舌片４２の自由端２１の区域が概ね全円弧にわたってピストンユニット４の直径縮小区域１９の外周面に接するようになっている。こうしてピストンユニット４の掛合区域２７とスプリングアーム５Ａの接触面２６の間の重なり区域の面は、舌片４２の自由端２１の直線状の実施形態と比較して、重なり区域の面圧縮力が小さく、ピストンユニット４の掛合区域２７をこのような荷重に関して小さな部材強度で形成することができるように最適化されている。

この場合ピストンユニット４の掛合区域２７はピストンユニット４の直径縮小区域の外周面との間に９０°の角を挟む。また舌片４２は、舌片４２と掛合区域２７の間の接平面がラッチ機構５の作動状態でなるべく大きな値をとるような弾性で形成されている。このことは、ラッチ機構５の作動時にスプリングアーム５Ａとピストンユニット４の重なり区域に少なくとも線状、とりわけ平面状の接触が生じ、面圧縮力が僅少であるように、舌片４２が変形することを意味する。

またこのことは、ピストンユニット４の運動方向に対して垂直であって、この場合やはり直径縮小区域１９の外周面との間に９０°の角を挟む平面１５と、掛合区域２７と舌片４２の間の重なり区域の接平面１６とが装置１の完全な機能のために必要なセルフロッキング角αで交差するように、舌片４２と掛合区域２７が重なり区域で協動することを意味する。図１に示すセルフロッキング角αはスプリングアーム５Ａの接触面２６と掛合区域２７の間の摩擦係数に応じて変化する。セルフロッキング角αは当該の用途に応じて０°ないし５°である。スプリングアーム５Ａもピストンユニット４も２つの部材の重なり区域が鋼材で作られている場合は、装置１の機能のために約５°のセルフロッキング角が好ましい。

図７ａに示すスプリングアーム５Ａの実施形態では、縦梁区域３３が図６ａに示すスプリングアーム５Ａと異なり、一定の幅で形成されている。その他の点では図６ａ及び図７ａのスプリングアームは同じ構造を有する。図７ｂは、スプリングアーム５Ａの組立状態で半径方向に引外し部材７の方向へ向けられた折り縁３２又は面取りを有する図７ａのスプリングアーム５ＡのVIIｂ−VIIｂに沿った横断面図を示す。縦梁区域３３の曲げこわさを希望に応じて増加するために、折り縁３２を逆方向に折り曲げることは、もちろん当業者の裁量に委ねられる。

図８ａは図７ａ及び７ｂに図示したスプリングアーム５Ａの別の実施形態を示す。図８ａのスプリングアーム５Ａは縦梁区域３３に、スプリングアーム５Ａの縦方向に通る２個の補剛ひだ３４を備えている。補剛ひだ３４は打抜き及び曲げ工程で縦梁区域３３から作り出された案内区域２０と並んで位置決めされ、概ね縦梁区域３３の全長にわたって伸びている。補剛ひだ３４の形状はVIIIIｂ−VIIIｂ線に沿った図８ｂの横断面に詳しく示されており、縦梁区域３３に簡単かつ安価に作製することができる。

図６ａ〜図８ｂに示す実施例と概ね縦梁区域３３だけが相違する装置１のスプリングアーム５Ａの別の実施例を図９ａに示す。図９ａのスプリングアーム５Ａの縦梁区域３３は概ね２つの部分で形成され、第１の部分３３Ａは継手区域２８と案内区域２０及びカットアウト４１を備えた第２の部分３３Ｂとの間に配置されている。第１の部分３３Ａは継手区域２８から第２の部分３３Ｂに至るまで幅が次第に増加し、縦梁区域３３の表面から片側を打抜き、下へ折り曲げた、外側と平行の２つの補剛区域３５Ａ及び３５Ｂを備えており、補剛区域３５Ａ及び３５Ｂは縦梁区域３３の第２の部分３３Ｂの中まで伸びている。縦梁区域３３の第２の部分３３Ｂは縦方向に一定の幅で形成され、図６ａ及び図７ａのスプリングアーム５Ａと同様に外側に折り縁３２が形成されているから、縦梁区域３３の第２の部分３３Ｂは、図９ａのスプリングアーム５ＡをIXｂ−IXｂ線に沿った横断面図で示す図９ｂで、図示のように少なくとも近似的にＵ字形になっている。

図１０は図７ａに示した無負荷状態のスプリングアーム５ＡのX−X線に沿った縦断面図を示す。スプリングアーム５Ａの舌片４２と縦梁区域３３は無負荷状態で少なくとも近似的に９０°の角を挟む。

さらにスプリングアーム５Ａをピストンユニットとの係合から解除する引外し部材７によって図１０のスプリングアーム５Ａの負荷時即ち作動時に生じる弾性曲線２２を図１１に示す。図１１の図示で明らかなように、図１０のスプリングアーム５Ａは負荷時に概ね全長にわたって少なくとも近似的に放物線状に変形する。舌片４２が負荷時にピストンユニット４の掛合区域２７に対して、セルフロッキング角αの維持のために必要な配置になるように、横梁区域３０及び縦梁区域３３も舌片４２も変形する。その場合舌片４２と縦梁区域３３の間の角が負荷時に変化して、スプリングアーム５Ａとピストンユニット４の連動を円滑に解除するのに必要なセルフロッキング角αを確実に生じさせるように、スプリングアーム５Ａを形成することが可能である。

これと異なり、舌片４２と縦梁区域３３の間の角が負荷時に変化せず、スプリングアーム５Ａの残余の部分の適当な変形によって重なり区域にセルフロッキング角αが生じるような剛性を、スプリングアーム５Ａの舌片４２と縦梁区域３３の間の接合部区域に持たせることもできる。

スプリングアーム４０の図１０に相当する図示を図１２に示す。スプリングアーム４０は図１０に示したスプリングアーム５Ａと対照的に、縦梁区域３３が上記の補剛対策やカットアウト４１及び舌片４２のない構造になっているから、スプリングアーム４０は全長にわたって概ね一定の曲げこわさで形成され、保持力は大きな応力中心距離ｘでスプリングアーム４０に伝達される。

図１３は引外し部材７によるスプリングアーム４０の操作時、即ち負荷時にラッチ機構５を不作動化するときに生じるスプリングアーム４０の弾性曲線２３を示す。

スプリングアーム４０の弾性曲線２３を詳しく考察すれば、スプリングアーム４０は引外し部材７の作用区域、即ちスプリングアーム４０の案内区域２０に強い湾曲を有するから、ラッチ機構５の作動時にピストンユニット４の掛合区域２７になるべく面接触する爪区域５０が図１３に示すようにその自由端２１の周りに掛合区域２７から大きく旋回され、装置１の完全な機能のために必要な、爪区域５０と掛合区域２７の間のセルフロッキング角αがもはや存在しないことが明らかである。

図１３に示すスプリングアーム４０の変形度は、スプリングアーム４０の爪区域５０とピストンユニット４の間の重なり区域のセルフロッキング角αが大きく変化し、スプリングアーム４０の爪区域５０とピストンユニット４の掛合区域３３の間の重なり区域の摩擦力があまりに大きいため、スプリングアーム４０はもはやピストンユニット４との係合から離脱させることができず、このためロッキング装置１の機能停止がほとんど回避できないので不都合である。この場合、スプリングアーム４０の横梁区域３０及び爪区域５０は不都合なことにスプリングアーム４０のいわゆる固定点であり、これらの固定点の間でスプリングアーム４０は案内区域２０に作用する引外し部材７によって図１３に示すように変形されるが、ラッチ機構５を不作動化しない。

さらにスプリングアーム４０の爪区域５０は製造時に設定された曲げ方向と逆に荷重が掛かる。この荷重は不利であり、スプリングアームの寿命の望ましくない減少をもたらす。縦梁区域３３と爪区域５０の間の曲げ区域は予定破断点をなし、製造曲げ方向と逆に荷重が掛かったときのその強度は、本発明に基づくロッキング装置１に設定された製造曲げ方向に負荷した場合よりはるかに小さいからである。

本発明に基づくロッキング装置の縦断面概略図を示す。 図１のロッキング装置のピストンユニット及びスプリングアームの概略縦断面詳細図を示す。 ピストンユニット及びスプリングアームの図２に相当する図を示す。 図２に示したスプリングアームの単独の平面図を示す。 図１の本発明装置の第２の実施形態の図２に相当する図を示す。 図３ａに示すピストンユニット及びスプリングアームの側面図を示す。 図１の本発明装置の別の実施形態の図３ａに相当する図を示す。 図４ａのピストンユニット及びスプリングアームの図３ａに相当する図を示す。 掛合区域が少なくとも区域的にテーパをつけて形成されたピストンユニット及びこれと協動するスプリングアームの２つの異なる実施形態を示す。 図１に示したロッキング装置のスプリングアームの平面図を示す。 図６ａのスプリングアームのVIｂ−VIｂ線に沿った横断面図を示す。 図１のロッキング装置のスプリングアームの、図６ａに対する代替実施形態を示す。 図７ａのスプリングアームのVIIｂ−VIIｂ線に沿った横断面図を示す。 図１のロッキング装置のスプリングアームの別の実施形態の平面図を示す。 図８ａのスプリングアームのVIIIｂ−VIIIｂ線に沿った横断面図を示す。 図１のロッキング装置のスプリングアームの別の実施例の単独の平面図を示す。 図９ａのスプリングアームのIXｂ−IXｂ線に沿った横断面図を示す。 図７ａに示したスプリングアームのX−X線に沿った縦断面図を示す。 ロッキング装置の機能を保証する、図１０に示すスプリングアームに対応する弾性曲線を示す。 概ね全長にわたって等しい曲げこわさで形成されたスプリングアームを示す。 装置の機能を不当に阻害する、図１２に示すスプリングアームに対応する弾性曲線を示す。

符号の説明

１ 装置
２ ハウジング
４ ピストンユニット
５ ラッチ機構
５Ａ スプリングアーム
６ 操作装置
７ 引外し部材
８ ピストンロッド
１０ バネリング
１１ ばね部材
１２ 内側ストップ
１３ 穴
１４ 中心軸
１５ 垂直面
１６ 接平面
１７ ピストンユニットのテーパ区域
１８ 環状室
１９ ピストンユニットの直径縮小区域
２０ スプリングアームの案内区域
２１ 舌片の自由端
２２ 弾性曲線
２３ 弾性曲線
２５ 引外し部材の案内面
２６ 接触面
２７ 掛合区域
２８ 継手区域
２９ 固定部分
３０ スプリングアームの横梁区域
３１ 溝
３２ 折り縁
３３ 縦梁区域
３３Ａ 縦梁区域の第１の部分
３３Ｂ 縦梁区域の第２の部分
３４ 補剛ひだ
３５Ａ、３５Ｂ 補剛区域
４０ スプリングアーム
４１ カットアウト
４２ 舌片
５０ 爪区域
Ｒ５Ａ 曲げ半径
Ｒ４１Ａ 打抜き半径
Ｒ４１Ｂ 打抜き半径
α セルフロッキング角

Claims (12)

1. ロッキング装置（１）、特にオートマチックトランスミッションを備えた自動車ドライブトレインのパーキングロック装置であって、ハウジング（３）の中で軸方向に移動しうるように配置され、予定の軸方向位置でロックすることができるピストンユニット（４）と、ピストンユニットのロック位置で自動的に作動する、ピストンユニット（４）の保持のためのラッチ機構（５）とを有し、ラッチ機構（５）がピストンユニット（４）のロック位置でピストンユニット（４）と作動的に結合される少なくとも１つのスプリングアーム（５Ａ、５Ｂ）を備えており、ピストンユニット（４）の掛合区域（２７）がロック位置でスプリングアーム（５Ａ、５Ｂ）に当接するものにおいて、
   スプリングアーム（５Ａ）にカットアウト（４１）が形成され、ピストンユニット（４）の掛合区域（２７）を形成する部分がスプリングアーム（５Ａ）のカットアウト（４１）を半径方向に少なくともほぼ貫通し、このためピストンユニット（４）のロック状態でピストンユニット（４）の掛合区域（２７）が少なくともスプリングアーム（５Ａ）の縦平面に近い区域、とりわけスプリングアーム（５Ａ）の縦平面に配置されていることを特徴とするロッキング装置。
2. ピストンユニット（４）の掛合区域（２７）に対するスプリングアーム（５Ａ）の接触面（２６）が、スプリングアーム（５Ａ）の縦平面のカットアウト（４１）を画定する側面として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロッキング装置。
3. カットアウト（４１）が打抜きによって作られていることを特徴とする請求項１または２に記載のロッキング装置。
4. 区域的に打ち抜いて、打抜き区域（４２）をスプリングアーム（５Ａ）の縦平面に対して折り曲げることによってカットアウト（４１）が作製され、ピストンユニット（４）がロック状態で、スプリングアーム（５Ａ）の縦平面から折り曲げられた区域（４２）に当接し、折り曲げ区域（４２）に曲げ方向に負荷することを特徴とする請求項３に記載のロッキング装置。
5. 打抜き半径（Ｒ４１Ａ、Ｒ４１Ｂ）が接触面の区域に、切欠き効果を最小化する値を有することを特徴とする請求項３または４に記載のロッキング装置。
6. スプリングアーム（５Ａ）が少なくとも部分的にＵ字形横断面に形成され、スプリングアーム（５Ａ）がとりわけ縦梁区域（３３）に半径方向及び接線方向に向けられた折り縁（３２）を有し、この折り縁（３２）がスプリングアーム（５Ａ）の概ねＵ字形の横断面を生じさせることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載のロッキング装置。
7. スプリングアーム（５Ａ）が少なくとも区域的に、概ねスプリングアーム（５Ａ）の縦方向に通る少なくとも１つの補剛ひだ（３４）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載のロッキング装置。
8. スプリングアーム（５Ａ）が少なくとも区域的に、概ねスプリングアーム（５Ａ）の縦方向に通る少なくとも１つの補剛区域（３５Ａ、３５Ｂ）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載のロッキング装置。
9. スプリングアーム（５Ａ）の組立状態でピストンユニット（４）の掛合区域（２７）と重なる接触面（２６）と、ピストンユニット（４）の掛合区域（２７）との間に、ラッチ機構（５）の作動状態で少なくとも線接触、とりわけ面接触があることを特徴とする請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載のロッキング装置。
10. ピストンユニット（４）の掛合区域（２７）とスプリングアーム（５Ａ）の接触面（２６）の間の重なり区域の面積が最大になるようにピストンユニット（４）の外形に整合した輪郭が、スプリングアーム（５Ａ）の接触面（２６）の区域に設けられていることを特徴とする請求項９に記載のロッキング装置。
11. ピストンユニット（４）の運動方向に垂直な平面（１５）と、掛合区域（２７）と接触面（２６）の間の重なり区域の接平面（１６）とが常用荷重のもとで０°ないし５°の角で交差するように、重なり区域の接触面（２６）及び掛合区域（２７）が形成されていることを特徴とする請求項９または１０に記載のロッキング装置。
12. スプリングアーム（５Ａ）がばね鋼材料で製造されていることを特徴とする請求項１〜１１のうちのいずれか一項に記載のロッキング装置。

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