DE69707779T2

DE69707779T2 - Betätigung für die Parkbremse an einem Leistungsgetriebe

Info

Publication number: DE69707779T2
Application number: DE69707779T
Authority: DE
Inventors: Rayman Eton Bazilio; Thomas Lynn Bishop; Bruce Edward Crum; Michael Rust Toole
Original assignee: General Motors Corp
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1996-08-05
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: US5685406A; EP0823359A1; EP0823359B1; DE69707779D1

Description

Lastschaltgetriebe, insbesondere Planetenrad-Automatikschaltgetriebe, weisen einen eingebauten Parkbremsenmechanismus auf. Diese Mechanismen umfassen im allgemeinen ein Zahnrad oder verzahntes Element, das zur Rotation mit der Getriebeabtriebswelle verbunden ist, ein Sperrklinkenelement, das schwenkbar an dem Getriebegehäuse montiert ist, und einen bedienergesteuerten Aktuator.
Ein typischer Mechanismus ist in dem am 3. März 1959 veröffentlichten US-Patent Nr. 2 875 856 von Mrlik et al. gezeigt. Der Bediener steuert das Getriebe durch eine Handwahleinrichtung, die einen "Hahnenkamm" oder Rastplatte umfaßt. Der Parkmechanismus weist eine Aktuatorstange auf, die zwischen die Rastplatte und die Parksperrklinke geschaltet ist. Eine Rampen- oder Nockenfläche wirkt auf die Sperrklinke, um deren Verschwenken zu erzwingen, so daß mindestens ein Zahnzwischenraum des Zahnrades mit der Sperrklinke in Eingriff steht. Eine Totgangeinrichtung, wie beispielsweise eine Feder, erlaubt das Umlegen der Rastplatte in eine "Park"-Stellung in dem Fall, daß eine Zahnaußenfläche in Eingriff steht und die Sperrklinke nicht vollständig mit dem Zahn in Eingriff gelangen kann. Die Totgangeinrichtung erzwingt einen Eingriff der Sperrklinke mit einem Zahnzwischenraum, wenn das Zahnrad geringfügig gedreht wird und die "Park"-Stellung ausgewählt worden ist.
Der in Mrlik et al. gezeigte Parkmechanismus funktioniert bei herkömmlichen Fahrzeugsystemen recht gut. Jedoch benötigen Fahrzeuge mit größerem Bruttogewicht, wie beispielsweise LKW für den Einsatz auf der Straße, im allgemeinen einen Parkmechanismus mit weniger Reibung, insbesondere während es Ausrückens der Bremse. Diese Systeme verwenden im allgemeinen Rollenmechanismen, um die Gesamtreibungskräfte in dem System zu reduzieren.
Die DE-B-10 43 829 offenbart einen Parkbremsenaktuatormechanismus gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Dieser bekannte Mechanismus ist mit einer Sperrklinke, die schwenkbar montiert ist und eine Querrampe aufweist, einem Aktuator und einem Reaktionselement versehen. Der Aktuator ist mit zwei Rollen versehen, die an der Rampe der Sperrklinke und dem Reaktionselement anliegen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Parkbremsenaktuatormechanismus bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch einen Parkbremsenaktuatormechanismus gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung weist der Parkaktuatormechanismus Rollenelemente auf, um die Reibung zwischen einem Reaktionsstift und einer Parksperrklinke zu verringern.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist jede Rolle einen zentralen konkaven Umfang und beabstandete zylindrische Umfänge an ihren beiden Seiten auf, wobei die zylindrischen Umfänge in aneinander abrollendem Kontakt stehen.
Bei einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung steht der konkave Umfang an einer Rolle mit einer konischen Rampe an dem Reaktionsstift in Eingriff, und die zylindrischen Flächen an der anderen Rolle stehen mit einer sich quer erstreckenden Rampe an dem Sperrklinkenelement in Eingriff.
Die vorstehenden und anderen Aufgaben der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen deutlich werden, in denen:
Fig. 1 eine orthogonale Ansicht der Bauteile eines Parkmechanismus in einem Getriebe ist,
Fig. 2 ein Aufriß eines Teils des Parkbremsenmechanismus ist,
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 ist, die die Parksperrklinke in der eingerückten Stellung zeigt,
Fig. 4 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 ist, die die Parksperrklinke in der eingerückten Stellung zeigt, und
Fig. 5 ein Aufriß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist.
Die Bauteile in den Zeichnungen sind reduziert worden, so daß nur die notwendigen Elemente des Parkmechanismus dargestellt sind.
In Fig. 1 umfaßt der Parkmechanismus 10 ein Parkzahnrad 12, eine Parksperrklinke 14, einen Aktuatoraufbau 16, eine Reaktionsstift 18 und einen Hahnenkamm oder Rastplatte 20. Das Parkzahnrad 12 ist auf einer Achse 22 drehbar montiert, die parallel oder konzentrisch zur Längsachse der Getriebeabtriebswelle, nicht gezeigt, steht. Das Zahnrad 12 wird jedesmal dann rotieren, wenn die Abtriebswelle des Getriebes gedreht wird, und wird, wenn es feststehend gehalten wird, eine Drehung der Getriebeabtriebswelle verhindern und wird deshalb eine Bewegung des Fahrzeugs, in dem das Getriebe angeordnet ist, verhindern.
Bekanntlich weisen derartige Getriebe ein feststehendes Gehäuse auf, das an dem Fahrzeug befestigt ist, und eine Vielzahl von Zahnradelementen, die entweder automatisch oder von Hand durch den Bediener gesteuert werden, um eine Vielzahl von Verhältnissen zwischen der Getriebeantriebswelle und den Fahrzeugantriebsrädern auszuwählen, so daß der Motorbetriebsbereich vollständig ausgenutzt werden kann, um ein Starten des Fahrzeugs und eine Reisegeschwindigkeit auf Autobahnen zu erlauben.
Das Parkzahnrad 12 weist eine Vielzahl von Zähnen 24 und Zahnzwischenräumen 26 auf. Diese Zähne 24 und Zwischenräume 26 bedecken den gesamten Umfang des Zahnrades 12. Die Parksperrklinke 14 ist schwenkbar an einem Stift oder einer Drehachse 28 montiert und umfaßt eine Öffnung oder Durchbrechung 30, in der ein Stift drehbar montiert ist. Der Stift, nicht gezeigt, ist im Getriebekasten gelagert. Die Parksperrklinke 14 umfaßt ferner ein verzahntes Element oder einen verzahnten Abschnitt 32, der derart ausgebildet ist, daß er in den Zahnzwischenraum 26 paßt, wenn die Sperrklinke 14 mit dem Zahnrad 12 in Eingriff steht. Die Sperrklinke 14 weist eine Querrampe 34 auf, die an einer Längsfläche 36 dem Zahn 32 abgewandt ausgebildet ist. Wie es am besten in Fig. 2 zu sehen ist, wird eine Torsionsfeder 38 den Stift in der Durchbrechung 30 auf eine Weise umgeben, daß der Zahn 32 aus dem Kontakt mit dem Parkzahnrad 12 heraus verschoben wird.
Der Aktuatoraufbau 16 umfaßt einen Käfig 40, in dem zwei Rollen 42 und 44 montiert sind. Der Käfig 40 ist verschiebbar auf einer Stange 46 angeordnet und wird durch eine Feder 48 in Anlage an die Längsfläche 36 der Sperrklinke 14 gedrängt. Ein Ende der Feder 48 liegt am Käfig 40 an, und das andere Ende der Feder 48 liegt am Stift 50 an. Somit gewährt die Feder 48 einen toten Gang zwischen der Stange 46 und dem Käfig 40, wobei der Grund für diesen später deutlich werden wird.
Die Stange 46 ist an der Rastplatte 20 befestigt. An der Rastplatte 20 ist ein Stift oder eine Stange 52 befestigt, die in dem Getriebegehäuse gelagert ist und vom Fahrzeugbediener durch ein herkömmliches Getriebegestänge, nicht gezeigt, drehbar ist. Auf der Rastplatte 20 ist eine Vielzahl von Rastzwischenräumen 54 ausgebildet, die die Fahrstellungen darstellen, die von dem Bediener wählbar sind, wie es diejenigen feststellen werden, die mit der Technik vertraut sind.
Eine Blattfeder 56 weist ein gerundetes oder zylindrisches Ende 58 auf, das in Anläge an die Rastzwischenräume 54 gedrängt wird, um die Stellung der Rastplatte 20, wie sie vom Bediener ausgewählt wird, elastisch zu fixieren. Wenn der Bediener die Stange 52 dreht, wird die Rastplatte 20 sich ebenfalls drehen, wodurch die ausgewählte Betriebsstellung verändert wird. Die Stange 46, die an der Rastplatte 20 befestigt ist, wird sich im wesentlichen geradlinig bewegen, wenn die Rastplatte 20 gedreht wird, wodurch eine Bewegung des Käfigs 40 bewirkt wird.
Die Rollen 42 und 44 des Aktuatoraufbaus 16 weisen jeweils zwei zylindrische Umfänge oder Flächen 60 auf, die durch eine konkave Fläche 62 getrennt sind. Die konkave Fläche 62 kann in einer gekrümmten konkaven Form gerundet sein, oder sie kann eine Konkavität mit einer V-Form sein. Die zylindrischen Umfänge 60 der Rolle 44 sind derart angeordnet, daß sie die Längsfläche 36 und Rampe 34 der Parksperrklinke 14 berühren. Die konkave Fläche 62 der Rolle 42 ist derart angeordnet, daß sie den Reaktionsstift 18 berührt. Wie es zuvor erwähnt wurde, stehen die zylindrischen Flächen 60 der Rolle 44 und 42 miteinander in Kontakt, wodurch jede Last reduziert wird, die sonst zu einem Paar Stiften 64 und 66 übertragen werden könnte, die jeweils die Rollen 42 bzw. 44 in dem Käfig 40 positionieren.
Der Reaktionsstift 18 weist einen zylindrischen Schaftabschnitt 68, einen Rampenabschnitt 70 und einen zylindrischen Endabschnitt 72 auf. Der Reaktionsstift 18 ist auf eine herkömmliche Weise in dem Getriebegehäuse befestigt. Das zylindrische Ende 72 weist einen größeren Durchmesser als der Schaft 68 auf, so daß die Rampe 70 eine konische Form mit einem größeren Basisabschnitt neben dem zylindrischen Ende 72 aufweist. Die konkave Fläche 62 der Rolle 42 wird am Schaft 68 anliegen, wenn die Parksperrklinke sich in der ausgerückten Stellung befindet, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, und wird am zylindrischen Ende 72 anliegen, wenn der Parkmechanismus in der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Parkstellung ist. Die Rampe 70 und die Rampe 34 arbeiten jeweils mit den Rollen 42 bzw. 44 zusammen, um die Parksperrklinke 14 derart zu drängen, daß sie um die Achse 28 rotiert und mit einem Zahnzwischenraum 26 des Parkzahnrades 12 in Eingriff gelangt.
Wenn die Sperrklinke 14 in Eingriff mit dem Parkzahnrad 12 angetrieben wird, wird sich der Käfig 40 geringfügig auf der Stange 46 drehen, so daß die zylindrischen Flächen 60 der Rolle 44 in Kontakt mit der Rampe 34 an der Längsfläche 36 bleiben werden. Wenn die zylindrischen Flächen 60 nicht in Kontakt bleiben, kann eine hohe Endkantenbelastung der Rollen auftreten. Die zylindrischen Abschnitte 68 und 72 und die konische Rampe 70 ermöglichen aufgrund der konkaven Oberfläche 62 die Drehung des Käfigs 40 um die Stange 46 herum. Diese Anordnung erlaubt es, daß die Rollen in flachem Kontakt mit der Rampe 34 und mit dem Reaktionsstift 18 bleiben, während nur minimale Reibungskräfte in dem System vorhanden sein werden.
Es ist anzumerken, daß, wenn der Parkaktuatoraufbau 16 in Richtung der Parkstellung bewegt wird, die Rolle 42 entlang des Reaktionsstiftes 18 abrollen wird, und die Rolle 44 entlang der Längsfläche 36 und Rampe 34 abrollen wird. Da diese Drehungen in entgegengesetzten Richtungen erfolgen, werden die Rollen aufeinander zu rollen, wodurch während des Eingriffs der Parksperrklinke 14 mit dem Parkzahnrad 12 minimale Reibung auftritt. Beim Ausrücken werden diese Rollbewegungen ebenfalls auftreten, wodurch die Reibung stark reduziert wird, die während des "Herausziehens" aus der Parkstellung auftrat. Wenn die Rollen 42 und 44 ihre jeweiligen Rampen 70 und 34 absteigen, wird die Feder 38 die Parksperrklinke 14 aus dem Eingriff mit dem Parkzahnrad 12 drängen.
Es ist auch anzumerken, daß das Parkzahnrad 24 und der Parksperrklinkenzahn 32 derart konstruiert sein können, daß sie ausreichende Winkel aufweisen, die eine Trennung der Zähne während des Ausrückens des Parkmechanismus erzwingen werden.
Wie es früher erwähnt wurde, ist der Einfachheit wegen und zur Erleichterung des Verständnisses eine Anzahl der herkömmlicheren Bauteile und Parksysteme aus den Zeichnungen weggelassen worden. Diejenigen, die mit der Getriebekonstruktionstechnik vertraut sind, werden feststellen, daß die Enden, die die Parksperrklinke 14 tragen, ebenso wie der Reaktionsstift 18 drehbar getragen oder auf andere Weise in dem feststehenden Abschnitt des Getriebekastens befestigt sein werden. Die Getriebeabtriebswelle, die in Antriebsverbindung mit dem Parkzahnrad 12 stehen wird, wird auch in dem Getriebekasten drehbar gelagert sein. Diese Konstruktionsmerkmale sind für ein Verständnis dieser Erfindung nicht notwendig, und es sind viele Beispiele derartiger Mechanismen in der gesamten Patentliteratur und der allgemeinen Handbuchliteratur, die durch die Automobilherstellerfirmen erzeugt wird, zu finden. Deshalb ist nur das Allernotwendigste der obigen beispielhaften Ausführungsform des Parkmechanismus in den Zeichnungen gezeigt worden, wodurch hoffent-, lich eine klare Darstellung geliefert wird, die zu einem besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung führt.
Bei einer in Fig. 5 gezeigten alternativen Ausführungsform sind entsprechenden Elementen die gleiche numerische Kennzeichnung mit einem Suffix "A" gegeben worden. Der zylindrische Endabschnitt 72A des Reaktionsstiftes 18A ist in einem in einer Endabdeckung 78 ausgebildeten Hohlraum 76 angeordnet. Die Endabdeckung 78 ist an einem Getriebekasten 80 befestigt. Der Kasten 80 weist einen Steg 82 auf, in dem eine Verlängerung 84 des Schaftes 68A angeordnet ist. Der Reaktionsstift 18A ist an seiner Stelle befestigt, wenn die Endabdeckung 78 an dem Kasten 80 angebaut ist.
Die Rastplatte 20A weist eine Öse 86 auf, in der ein Schaft 88 eines Schiebers 90 befestigt ist. Der Schieber 90 ist auf der Stange 46A verschiebbar getragen, um die Feder 48A zwischen sich selbst und dem Käfig 40A zusammenzudrücken.
Der Parkmechanismus 10A ist in der "Park"-Stellung gezeigt, die durch P an der Rastplatte 20A dargestellt ist. In dieser Stellung haben die Rollen 42A und 44A die jeweiligen Rampen 70A und 34A überquert. Der konkave Abschnitt der Rolle 42A liegt am Ende 72A des Stiftes 18A an, und die Rolle 44A liegt an einer flachen Fläche 92 an, die an der Längsfläche 36A der Parksperrklinke 14A ausgebildet ist. Somit sind in der "Park"-Stellung die Kräfte zwischen den Rampen 70A und 34A und den Rollen 42A und 44A beseitigt worden. Die Kraft auf die Parksperrklinke 14A wird durch die Endabdeckung 78 und den Kasten 80 aufgenommen.
Wenn die Rastplatte 20A durch das Umlegen in eine der anderen Betriebsstellungen gedreht wird, werden die Rollen von der Parksperrklinke 14A zurückgezogen. Die Parksperrklinke 14A wird unter dem Einfluß der Rückstellfeder und der Zahntrennungskräfte in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurückkehren.

Claims

1. Parkmechanismus mit einer Sperrklinke und einem Aktuator, wobei der Mechanismus umfaßt:

ein Reaktionselement (18) mit einer Längsachse,

eine Sperrklinke (14), die schwenkbar montiert ist, wobei eine Querrampe (34) an einer äußeren Längsfläche in einer Ebene schräg zur Längsachse des Elements ausgebildet ist, und

einen Aktuator (16), der für eine geradlinige Bewegung im wesentlichen parallel zur Längsachse des Elements getragen ist und aus einem Käfig (40) und zwei Rollen (42, 44) besteht, die in dem Käfig eingeschlossen sind und an den Rampen der Sperrklinke bzw. des Reaktionselements anliegen, wenn die Parksperrklinke betätigt ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Reaktionselement ein Stift (18) ist, der eine im wesentlichen konische Rampe (70) aufweist, die schräg zur Längsachse angeordnet ist,

die Sperrklinke (14) im wesentlichen rechtwinklig zum Reaktionsstift auf einer Drehachse (28) schwenkbar montiert ist, die im wesentlichen parallel zu und seitlich verschoben von der Längsachse des Reaktionsstiftes liegt, und

jede der Rollen eine Außenumfangsfläche aufweist, die definiert ist durch eine konkave Fläche (62) und zwei beabstandete zylindrische Flächen (60), die die konkave Fläche schneiden und mit dieser zusammenwirken, um die Kontaktflächen zu definieren, die an den Rampen anliegen.

2. Parkmechanismus nach Anspruch 1, wobei die konkave Fläche (62) der einen Rolle (42) an der Rampe (70) an dem Reaktionsstift (18) anliegt.

3. Parkmechanismus nach Anspruch 1, wobei das Paar beabstandete zylindrische Flächen (60) an einer Rolle (44) die Rampe (34) an der Sperrklinke (14) berührt.

4. Parkmechanismus nach Anspruch 1, wobei die beabstandeten zylindrischen Flächen (60) an einer Rolle (42) in anliegender Beziehung zu jeweiligen beabstandeten zylindrischen Flächen (60) an einer anderen der Rollen (44) stehen, und wobei die konkaven Flächen (62) der einen Rolle (42) die Rampe (70) am Reaktionsstift (18) berühren.

5. Parkmechanismus nach Anspruch 4, wobei die beabstandeten zylindrischen Flächen (60) an der anderen Rolle (44) die Rampe (34) an der Sperrklinke (14) berühren.