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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe für Kraftfahrzeuge, insbesondere
in Vorgelegebauweise, mit einem Getriebegehäuse, einer Getriebeeingangswelle,
die mit einem Motor des Kraftfahrzeuges verbindbar ist, und mit
einer Getriebeausgangswelle, die im eingebauten Zustand des Getriebes
mit Antriebsrädern
des Kraftfahrzeuges verbunden ist, wobei ein zur Kraftübertragung
von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle dienendes
Rad zwangsläufig
mit der Getriebeausgangswelle gekoppelt ist, und wobei ein Sperrmechanismus
dazu ausgelegt ist, das Rad zum Einrichten einer Parksperre formschlüssig mit
dem Getriebegehäuse
zu verbinden, wobei das Rad an einer axialen Stirnseite wenigstens
eine axiale Vertiefung und/oder wenigstens einen axialen Vorsprung
aufweist und dass der Sperrmechanismus dazu ausgelegt ist, einen
Formschluss mit der Vertiefung bzw. dem Vorsprung herzustellen,
um die Parksperre einzurichten.
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Parksperren
sind bei Wandler-Automatikgetrieben seit langem bekannt. Sie dienen
dazu, das Fahrzeug gegen unbeabsichtigtes Wegrollen im Stillstand
zu sichern, insbesondere bei abgestelltem Motor. Da bei Automatikgetrieben
kein Kraftschluss zwischen Motor und Antriebsrädern besteht, wird ein Wegrollen
des Fahrzeugs durch die Parksperre verhindert, die einen Formschluss
zwischen der Getriebeabtriebswelle und dem Getriebegehäuse einrichtet.
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Die
bekannte Parksperre weist ein an der Getriebeausgangswelle drehfest
befestigtes Klinkenrad auf, das radial außen mit Vorsprüngen und
Vertiefungen ausgebildet ist. An dem Getriebegehäuse ist eine verschwenkbare
Klinke gelagert. Die Klinke ist in der Regel mittels einer Feder
in eine Betriebsposition vorgespannt, bei der sie nicht in die Vertiefungen
des Klinkenrades greift.
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Beim
Schalten des Schalthebels in die P-Stellung wird ein Sperrmechanismus
aktiviert. Dies kann durch eine unmittelbare mechanische Verbindung
erfolgen, aber auch über
elektrische Kontakte in Verbindung mit einem elektrischen, hydraulischen oder
pneumatischen Stellmotor.
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Hierdurch
wird die Klinke aus der Betriebsposition in die Parkposition gedrückt, bei
der die Klinke in eine der Vertiefungen des Klinkenrades greift.
Hierdurch wird eine formschlüssige Verbindung
zwischen der Abtriebswelle des Getriebes und dem Getriebegehäuse eingerichtet,
so dass das Fahrzeug gegen unbeabsichtigtes Wegrollen gesichert
ist.
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In
der Regel ist die Stelleinrichtung zum Betätigen der Klinke so ausgelegt,
dass die Klinke mittels einer Vorspannfeder in Richtung der Parkstellung vorgespannt
wird. Sollte die Klinke beim Einstellen der Parkposition P Kopf
an Kopf gegenüber
einem Vorsprung des Klinkenrades liegen, wird dadurch gewährleistet,
dass sie bei der kleinsten Bewegung der Antriebsräder in eine
benachbarte Vertiefung einrastet.
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Parksperren
werden jedoch nicht nur bei Wandler-Automatikgetrieben eingesetzt.
Vielmehr finden sie auch bei stufenlosen Getrieben (CVT) sowie bei
automatisierten Getrieben in Vorgelegebauweise Anwendung (z.B. bei
automatisierten Schaltgetrieben sowie Doppelkopplungsgetrieben).
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Letztere
basieren auf der Konstruktion herkömmlicher Handschaltgetriebe.
Bei Handschaltgetrieben ist eine Parksperre bislang nicht üblich. Das unbeabsichtigte
Wegrollen kann von dem Fahrer verhindert werden, indem dieser einen
Gang bei abgeschaltetem Motor einlegt.
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Dies
kann bei automatisierten Getrieben mittels der Aktuatorik erfolgen.
Falls die Parksperre mittels der Aktuatorik (durch Einlegen eines
Ganges) eingelegt werden soll und diese versagt, ist die zusätzliche
Parksperre eine Sicherheitslösung.
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Aus
der
DE 197 10 975
A1 ist eine Parksperre für Kraftfahrzeuge mit Schaltgetrieben
bekannt, bei der ein abtriebsseitiges Bauteil eines Ausgleichsgetriebes
(Differentials) formschlüssig
blockierbar ist. Dabei ist das abtriebsseitige Bauteil als Klinkenrad ausgebildet,
das an dem Differentialkorb festgelegt ist und radial außenseitig
Vertiefungen zum Erzielen eines Formschlusses aufweist.
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Aus
der
DE 199 52 019 ist
eine Parkbremse für
ein Automatikgetriebe bekannt, die nicht formschlüssig sondern
im wesentlichen reibschlüssig, wirkt.
Hierdurch soll verhindert werden, dass das Automatikgetriebe beschädigt wird,
wenn der Schalthebel versehentlich während der Fahrt in den Parkbereich
verstellt wird.
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Aus
der
DE 199 10 576
A1 ist eine Parksperre für ein Schaltgetriebe in Vorgelegebauweise
bekannt. Die Parksperre weist ein Parksperrenrad auf, das drehfest,
jedoch axial verschieblich an der Innenseite des Getriebegehäuses festgelegt
ist. An dem Ende einer koaxial hierzu ausgerichteten Abtriebswelle
des Getriebes ist eine Schaltmuffe an sich herkömmlicher Bauart festgelegt.
Die Schaltmuffe dient zum einen zum Betätigen einer Schaltkupplung
eines auf der Abtriebswelle gelagerten Losrades. Beim Verschieben
in die andere Richtung greift die Schaltmuffe in die Sperrverzahnung
des Parksperrenrades und erzeugt derart einen Formschluss zwischen
der Getriebeausgangswelle und dem Getriebegehäuse.
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Aus
der
EP 0 627 348 B1 ist
es ferner bekannt, ein an der Getriebeausgangswelle festgelegtes
Festrad für
die Parksperrenfunktion zu nutzen. Dabei ist eine Sperr klinke vorgesehen,
die einen radialen Verzahnungsabschnitt aufweist, der in der Parkposition
in einen Umfangsabschnitt der Stirnradverzahnung des Festrades greift.
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Aus
der
DE 101 31 735
A1 ist ferner ein Parksperrenmechanismus bekannt, bei dem
ein Parksperrenrad mit Stirnverzahnung an einem Differentialgehäuse festgelegt
ist. Ein Rasthebel ist mittels eines Schlittens in die Verzahnung
druckbar.
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Sämtliche
oben genannten Parksperren sind jedoch vergleichsweise schwer zu
montieren oder konstruktiv aufwändig.
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Es
ist demzufolge die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe
mit einer Parksperre anzugeben, bei der die Montage des Getriebes
vereinfacht ist und die Parksperre konstruktiv einfach realisiert
und eingerichtet werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Getriebe für Kraftfahrzeuge
dadurch gelöst, dass
der Sperrmechanismus eine Sperrklinke aufweist, die schwenkbar an
dem Getriebegehäuse
gelagert ist, und ferner einen Schieber aufweist, der zum Einrichten
der Parksperre zwischen das Getriebegehäuse und die Sperrklinke schiebbar
ist.
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Hierdurch
ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion des Sperrmechanismus
mit wenigen Bauteilen.
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Durch
das Bereitstellen der axialen Vertiefung bzw. des axialen Vorsprungs
an der axialen Stirnseite ist es generell leichter möglich, das
Getriebe zu montieren. Denn die Montage des Getriebegehäuses erfolgt
generell in axialer Richtung des Getrie bes (parallel zur Ausrichtung
der Getriebewellen). Hierbei kann entweder das Gehäuse insgesamt über die
Anordnung aus Wellen und Radsätzen
gestülpt werden
oder es wird axial ein Deckel auf das Getriebegrundgehäuse aufgesetzt.
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In
beiden Fällen
ermöglicht
die Maßnahme, den
Formschluss in axialer Richtung herzustellen, eine wesentlich vereinfachte
Montage.
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Im
Gegensatz zu der Lösung,
die aus der Lösung
DE 199 10 576 A1 bekannt
ist, ist zudem der konstruktive Aufwand für die Parksperre wesentlich vereinfacht,
da für
die Funktion der Parksperre keine separate Schaltmuffe vorzusehen
ist. Ferner kann die Getriebekonstruktion insgesamt freier gewählt werden,
da es gegenüber
diesem Stand der Technik nicht notwendig ist, eine Schaltmuffe am
Ende einer Welle benachbart zu einer Innenseite des Getriebegehäuses vorzusehen.
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Die
Aufgabe wird demzufolge vollkommen gelöst.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das Rad benachbart zu einer Innenseite des Getriebegehäuses bzw.
eines damit formschlüssig
verbundenen Bauteils (z.B. Zwischenplatte) angeordnet, derart, dass
die Vertiefung bzw. der Vorsprung zu der Innenseite bzw. dem Bauteil
hin weisen.
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Diese
Maßnahme
führt nochmals
zu einer Erleichterung der Montage. Dies gilt insbesondere dann,
wenn der Teil des Getriebegehäuses,
zu dessen Innenseite die Vertiefung bzw. der Vorsprung hinweist,
bei der Montage axial in Richtung auf das Rad montiert wird.
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Dabei
ist es von besonderem Vorzug, wenn der Sperrmechanismus zwischen
dem Rad und der Innenseite des Getriebegehäuses angeordnet ist.
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Dies
führt zu
einer noch weiter vereinfachten Montage, da keine radialen Montageöffnungen
oder ähnliches
für den
Sperrmechanismus vorgesehen sein müssen. Insbesondere ist es auch
möglich,
den Sperrmechanismus an dem axial aufzuschiebenden Getriebegehäuseteil
zu montieren.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn das Rad ein Festrad ist, das drehfest an
der Getriebeausgangswelle oder einer Welle festgelegt ist, die zwangsläufig mit
der Getriebeausgangswelle gekoppelt ist, oder ein Losrad ist, das
mit einem solchen Festrad kämmt.
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Dies
ermöglicht
eine Reihe von Platzierungsmöglichkeiten
der gesamten Parksperrenanordnung innerhalb des Getriebes.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
besteht das Rad aus mindestens zwei Teilen, wobei ein oder mehrere
Teile den Vorsprung bzw. die Vertiefung aufweisen.
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Durch
diese Maßnahme
kann die Herstellung des Rades vereinfacht werden.
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Insgesamt
wird erreicht, dass eine Parksperre eingerichtet werden kann, ohne
dass ein zusätzliches
Bauteil wie ein Klinkenrad in das Getriebe integriert werden muss.
Die Montage ist vereinfacht. Ferner ergibt sich eine hohe Flexibilität hinsichtlich
der Getriebeauslegung. Denn die Parksperre kann an jedem beliebigen
Festrad der Abtriebswelle oder des Differentials angreifen, aber
auch an jedem Losrad, das mit einem Festrad der Abtriebswelle kämmt, und folglich
an einem beliebigen Rad, das aufgrund der Getriebeauslegung benachbart
zu der Innenseite des Getriebegehäuses angeordnet ist. Dies ermöglicht eine
Reihe von Platzierungsmöglichkeiten
der gesamten Parksperrenanordnung innerhalb des Getriebes.
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Ferner
ergibt sich aufgrund der Einsparung des Klinkenrades ein Gewichts-
und Bauraumvorteil.
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Auch
versteht sich, dass die Sperrklinke und die Vertiefungen bzw. –vorspränge an dem
Rad eine beliebige Form besitzen können. Anstelle einer Klinke
könnte
auch ein Schieber oder ähnliches
vorgesehen sein, der axial in eine Vertiefung bzw. einen Vorsprung
des Rades eingreift.
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Die
Parksperre lässt
sich nicht nur bei Getrieben in Vorgelegebauweise integrieren, sondern
auch bei herkömmlichen
Wandler-Automaten
und bei stufenlosen Getrieben (CVTs).
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Die
Betätigung
der Parksperre kann mittels aller bekannten Funktionsprinzipien
durchgeführt werden,
d.h. durch eine direkte mechanische Kopplung zwischen dem Schalthebel
und der Sperreinrichtung, durch einen elektrischen oder hydraulischen
Antrieb der Sperreinrichtung, etc.
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Die
Modifikation des Rades lässt
sich leicht bewerkstelligen, da Vertiefungen und/oder Vorsprünge konstruktiv
einfach herstellbar sind. Auch eine mehrteilige Ausführung des
Rades ist denkbar, wobei ein oder mehrere Teile den Vorsprung bzw.
die Vertiefung aufweisen, in die die Sperrklinke eingreift.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Getriebe;
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2 eine
schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Getriebes im Längsschnitt
von der Seite;
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3 eine
schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Getriebes in einer axialen
Draufsicht; und
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4 eine
schematische Detailansicht des erfindungsgemäßen Getriebes im Längsschnitt
von oben betrachtet.
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In 1 ist
mit 10 generell ein Kraftfahrzeug bezeichnet. Das Fahrzeug 10 kann
ein Personenkraftwagen sein, es kann sich jedoch auch um einen Nutzkraftwagen
oder ein Motorrad oder ähnliches handeln.
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Das
Fahrzeug 10 weist entlang einer Längsachse 12 einen
Verbrennungsmotor 14, eine Anfahr- und Trennkupplung 16 sowie
ein Getriebe 20 in Vorgelegebauweise auf.
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Das
Getriebe 20 ist in einem Gehäuse 21 untergebracht.
Die Abtriebsseite der Kupplung 16 ist mit einer Getriebeeingangswelle 22 verbunden.
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Eine
Getriebeausgangswelle 24 erstreckt sich durch einen axial
von hinten (von rechts in der Darstellung der 1)
aufsetzbaren Gehäusedeckel 25 zu
einem Differential 26. Das Differential 26 verteilt
die Antriebskraft in an sich bekannter Weise auf Antriebsräder 28L, 28R des
Fahrzeugs 10.
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Das
Getriebe 20 weist einen Konstantenradsatz 30 auf,
der die Getriebeeingangswelle 22 zwangsläufig mit
einer Vorgelegewelle 32 koppelt.
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An
der Vorgelegewelle 32 bzw. an der Getriebeausgangswelle 24 ist
eine Mehrzahl von Radsätzen 34 zum
Einrichten von Gangstufen vorgesehen, von denen aus Gründen einer übersichtlichen
Darstellung nur einer in 1 dargestellt ist.
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Die
Radsätze 34 werden
mittels Schaltkupplungen betätigt,
wie es schematisch bei 35 dargestellt ist.
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Der
aus dem Verbrennungsmotor 14, der Kupplung 16 und
dem Getriebe 20 bestehende Antriebsstrang kann automatisiert
sein, d.h. es ist eine (nicht dargestellte) elektronische Steuereinrichtung vorgesehen,
die Aktuatoren zum Betätigen
der Kupplung 16 und der Schaltkupplungen des Getriebes 20 ansteuert.
Die Steuereinrichtung kann ferner Einfluss auf die Steuerung des
Verbrennungsmotors 14 nehmen, insbesondere auf dessen Abtriebsmoment.
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Einer
der Radsätze 34 des
Getriebes 20 ist in 1 bei 36 gezeigt.
Der Radsatz 36 ist benachbart zu dem Gehäusedeckel 25 angeordnet
und weist ein Festrad 38 auf, das drehfest mit der Getriebeausgangswelle 24 verbunden
ist.
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An
der axialen Stirnseite 39 des Festrades 38, die
zu dem Getriebedeckel 25 hinweist, ist wenigstens ein Vorsprung 40 vorgesehen,
in der Regel jedoch eine Mehrzahl von Vorsprüngen 40, die über den
Umfang des Festrades 38 verteilt angeordnet sind.
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Zwischen
dem Festrad 38 und der Innenseite 43 des Getriebedeckels 25 ist
ein schematisch gezeigter Sperrmechanismus 42 angeordnet.
Der Sperrmechanismus ist über
eine mechanische Verbindung 44 mit einem Schalthebel 46 verbunden.
Der Schalthebel 46 dient zum Einrichten wenigstens einer
Fahrstellung D, einer Neutralstellung N und zum Einrichten einer
Parkstellung P.
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Die
mechanische Verbindung 44 ist so ausgelegt, dass der Sperrmechanismus 42 beim
Schalten in die Parkstellung P betätigt wird. Hierbei greift der
Sperrmechanismus 42 in den bzw. auf den Vorsprung 40 und
erzeugt derart einen Formschluss zwischen dem Festrad 38 und
dem Gehäusedeckel 25. Hierdurch
werden die Antriebsräder 28L, 28R blockiert.
Ein unbeabsichtigtes Wegrollen wird verhindert.
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In
entsprechender Weise wird der Sperrmechanismus 42 beim
Schalten in die Neutralstellung N bzw. beim Schalten in die Fahrstellung
D gelöst,
so dass der Formschluss aufgehoben wird.
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Der
Sperrmechanismus 42 kann durch die mechanische Verbindung 44 aktiviert
werden. In einer alternativen Ausführungsform ist an dem Schalthebel 46 ein
Sensor (elektronisch oder optisch) vorgesehen, mittels dessen das
Schalten in die Parkposition P erfasst wird. Eine (nicht dargestellte)
Steuereinrichtung aktiviert bzw. deaktiviert daraufhin einen Stellmotor
bzw. ein Stellglied, das den Sperrmechanismus 42 betätigt.
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Anstelle
der Unterbringung des Sperrmechanismus 42 innerhalb des
Getriebegehäuses 21 ist
es auch möglich,
einen derartigen Sperrmechanismus in dem Differential 26 vorzusehen.
Dies ist schematisch bei 44' bzw. 42' gezeigt.
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Der
Antriebsstrang 14, 16, 20 des Kraftfahrzeuges 10 der 1 ist
in Längsbauweise
aufgeführt,
für Fahrzeuge
mit Heckantrieb.
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Es
versteht sich jedoch, dass ein Sperrmechanismus 42 in gleicher
Weise bei Getrieben für
den Quereinbau verwendbar ist. Bei derartigen Getrieben befinden
sich die Radsätze 34, 36 und
der Differentialkorb häufig
innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses.
Bei derartigen Getrieben kann ein Sperrmechanismus 42 sowohl
in Verbindung mit einem Festrad der Getriebeabtriebswelle vorgesehen
sein als auch mit einem Losrad, das mit einem solchen kämmt, oder
auch in unmittelbarer Zuordnung zu dem Differenti alkorb bzw. dem
daran festgelegten Zahnrad, das mit einem Abtriebsrad des Getriebes
kämmt.
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In
den 2 bis 4 ist eine mögliche Ausführungsform des Sperrmechanismus 42 schematisch
dargestellt.
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Der
Sperrmechanismus 42 weist bei dieser Ausführungsform
eine an dem Getriebegehäuse 21, 25 schwenkbar
gelagerte Sperrklinke 50 auf. Die Sperrklinke 50 ist
um eine Schwenkachse verschwenkbar gelagert, die schematisch bei 52 dargestellt
ist.
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An
dem vorderen Ende der Sperrklinke 50 ist ein zu dem Rad 38 hin
weisender Vorsprung 54 vorgesehen. In Zuordnung zu dem
Vorsprung 54 weist das Rad 38 eine Mehrzahl von
umfänglich
verteilt angeordneten Vertiefungen 56 auf, und zwar an
der axialen Stirnseite 39 des Rades 38, die zu
dem Gehäuse 21, 25 hin
weist.
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Wie
es in 3 gezeigt ist, ist an dem Gehäuse 21, 25 ein
Lageransatz vorgesehen, durch den ein Lagerzapfen 58 geführt ist,
an dem die Sperrklinke 50 schwenkbar gelagert ist.
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Wie
es in 4 gezeigt ist, ist die Sperrklinke 50 mittels
einer Drehfeder 60 in eine Richtung 62 vorgespannt,
so dass der Vorsprung 54 sich außer Eingriff mit den Vertiefungen 56 befindet.
Das Rad 38 kann in dieser Position, die in 4 dargestellt
ist, frei drehen.
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Zwischen
der von dem Rad 38 wegweisenden Rückseite der Sperrklinke 50 und
dem Gehäuse 21, 25 ist
ein Schieber 64 vorgesehen, der in einer Richtung quer
zur Achse der Getriebeausgangs welle 24 verschiebbar ist,
wie es durch den Pfeil 66 angedeutet ist.
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Der
Schieber 64 weist einen vorderen Zapfen auf, der für die Sperrklinke 50 in
der Ruheposition einen Anschlag bildet. Im Anschluss an den vorderen Zapfen 68 weist
der Schieber 64 einen Kegelabschnitt 72 mit Konusform
und einen geraden Sperrabschnitt 70 auf.
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Bei
Verschieben des Schiebers 64 in die Sperrposition drückt der
Kegelabschnitt 72 die Sperrklinke 50 in Richtung
auf das Festrad 38, so dass der Vorsprung 54 in
eine der Vertiefungen 56 greift. Bei fortgesetztem Verschieben
des Schiebers 64 liegt schließlich der Sperrabschnitt 70 hinter
der Sperrklinke 50. Dabei stützt sich der Sperrabschnitt 70 in
Axialrichtung gegen einen Ansatz 73 des Gehäuses 21, 25 ab.
Ein unbeabsichtigtes Lösen
des Vorsprunges 54 aus der Vertiefung 56 ist hierdurch
ausgeschlossen.
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Der
Schieber 64 ist ferner mit einer Einrastfeder 74 ausgestattet.
Falls sich der Vorsprung 54 bei Betätigen des Schiebers 64 in
einer Position befindet, bei der er in keine der Vertiefungen 56 einrasten kann,
wird der Schieber 60 in Richtung der Sperrposition vorgespannt.
Die Vorspannung, die durch die Einrastfeder 74 ausgeübt wird,
ist so gewählt,
dass der Schieber 16 unmittelbar dann, wenn der Vorsprung 54 einer
der Vertiefungen 56 gegenüberliegt, durch die Kraft der
Einrastfeder 74 in die Sperrposition gedrückt wird.
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Es
ist ergänzend
anzumerken, dass in der Darstellung der 4 trotz
der Schnittdarstellung des Rades 38 eine Mehrzahl von Vertiefungen 56 gezeigt
ist, um das Funktionsprinzip besser herauszustellen, obgleich bei
einer richtigen Schnittansicht allenfalls zwei gegenüberliegende
Vertiefungen 56 zu sehen wären (wie in 2),
wie es sich aus 3 ergibt.
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In
der Darstellung der 1 ist das Gehäuse 21 des
Getriebes 20 mit einem rückseitigen Deckel 25 dargestellt.
Es versteht sich jedoch, dass die Sperreinrichtung 42 in
gleicher Weise am Boden eines glockenförmigen Gehäuses des Getriebes 20 angeordnet
sein kann.