用于汽车变速器的驻车锁止装置.pdf

本发明涉及一种用于汽车变速器、尤其自动变速器的驻车锁止装置。它包括带操纵或执行装置(3)的驻车棘爪(2)以及用于确保驻车棘爪(2)处于脱出位置的保持装置，其中所述操纵或执行装置(3)用于使棘爪(2)啮入或脱出。按本发明，这种驻车锁止装置的特征在于，所述保持装置包括肘杆传动机构(6、7、8、9)。其中肘杆传动机构(6、7、8、9)可从第一伸直位置转到第二弯折位置，在第一伸直位置中驻车棘爪(2)固定保持在脱出位置中，在第二弯折位置中驻车棘爪(2)啮入。按本发明的驻车锁止装置相比现有技术所具备的特别优点在于，降低了结构性耗费，改善了其相对不同环境条件的耐久性和耐抗性。按本发明的驻车锁止装置不需要任何辅助能量来维持对驻车棘爪的保护效果，并且仅需要极小的释放力就能释放驻车锁止保险装置。

1.  一种用于汽车变速器、尤其用于自动变速器的驻车锁止装置，所述驻车锁止装置包括带有用于使棘爪(2)啮入或脱出的执行装置(3)的驻车棘爪(2)以及用于确保驻车棘爪(2)处于脱出位置的保持装置，其特征在于，所述保持装置包括肘杆传动机构(6、7、8、9)，其中所述肘杆传动机构(6、7、8、9)可从伸直的第一位置被带入到弯折的第二位置，在所述第一位置中驻车棘爪(2)固定保持在脱出位置中，在所述第二位置中驻车棘爪(2)可啮入。

2.  按权利要求1所述的驻车锁止装置，其特征在于，所述肘杆传动机构(6、7、8、9)在其第一位置中被至少略微地抻高。

3.  按权利要求1或2所述的驻车锁止装置，其特征在于，所述驻车锁止装置包括用于使所述肘杆传动机构(6、7、8、9)从所述第一位置偏转的执行元件(11)。

4.  按权利要求3所述的驻车锁止装置，其特征在于，所述执行元件(11)是螺线管或电磁件。

5.  按权利要求1至4之一所述的驻车锁止装置，其特征在于，所述保持装置可直接与变速器换档轴相连。

6.  按权利要求1至4之一所述的驻车锁止装置，其特征在于，所述保持装置可通过拉索或联接导杆连接到所述驻车棘爪的所述执行装置上。

7.  按权利要求1至6之一所述的驻车锁止装置，其特征在于，所述驻车锁止装置的执行装置(3)包括液压执行元件，其中所述液压执行元件用于在通过液压加载时使驻车棘爪(2)脱出。

8.  按权利要求7所述的驻车锁止装置，其特征在于，所述液压执行元件借助弹簧储存器朝着驻车棘爪(2)啮入的方向受到弹簧加载。

用于汽车变速器的驻车锁止装置
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于汽车变速器、尤其是自动变速器的驻车锁止装置。
当非机械组件用于动力传递时，驻车锁止器总是被使用，尤其是在带有流体动力学变矩器的自动变速器中。
具有自动变速器的汽车因而通常配备有驻车锁止器，以便在停车状态和发动机停止运行时防止汽车无意中滑移。为此，驻车锁止器根据驾驶员导入的操作信号锁止与驱动轮抗扭相连的变速器输出轴，例如通过将设置在自动变速器内的棘爪与设置在变速器输出轴上的驻车棘轮啮合实现锁止。
已公开了各种机械式、电子液力式以及电子机械式的系统作为在这种例如设计为棘爪的驻车锁止器与驻车锁止器的设置在汽车客舱内的操纵装置之间的动力传递装置。为此，用于操纵驻车锁止器的机械式动力传递装置包括例如处于汽车客舱内变速杆与自动变速器内变速器控制装置之间的软索。
为就汽车客舱内操纵装置的自由配置改善结构上的设计可能性，此外，也为了确保操纵装置与汽车传动系之间的声学去耦，在现代汽车或自动变速器中日益转向线控换挡(shift-by-wire)原理，尤其也是因为现代自动变速器越来越多地完全用电子控制。
在这种“线控换挡”的变速器中，汽车客舱内的操纵元件和变速器本身之间大多不再存在机械连接。更确切地说，来自操纵系统或自动变速器变速杆的换挡指令的传递在此大多仅借助电或电子信号完成。
就驻车锁止器而言，换句话说这还意味着优选地将处于变速杆和驻车锁止器的执行装置之间用于操纵驻车锁止器的动力传递装置设计成了纯粹的电或电子的信号连接装置，其中，棘爪的运动由执行装置引起。
然而，与动力传递装置实际设计无关，对于所有驻车锁止系统而言都需要在行驶时避免驻车锁止器例如因为液压或电动组件的故障而意外锁上。因而驻车锁止器应当只有在确认下列情况后才能进行锁止，即，变速杆确实已经挂入P档，或-在一些自动变速器上具有的-P键已被按下，或必要时-例如在离车后-实现驻车锁止器的自动挂入。
DE 43 22 523 A1公开了一种用于汽车自动变速器的电子液压式控制装置，它在自动变速器的在汽车客舱内的操纵装置和电子液压式变速器控制装置之间实施有效电连接，在这种公开的控制装置中，自动变速器的不同档位分别通过在变速器控制装置内电子液压式换挡开关元件的压力加载挂入，而工作档位P则通过所有换挡开关元件的无压力切换而挂入。记载在这一文本中的装置因而首先使得驻车锁止器在压力下降时不会仅挂入自动变速器的工作档位P，而是挂入变速杆所有工作档位。
驻车锁止器的挂入在此通过弹簧储存器完成，而驻车锁止器的脱出则液压地通过自动变速器的液压回路完成。当变速杆没有挂入工作档位P时，为了在变速器供油出现故障时避免驻车锁止器意外锁止，设置了借助从变速杆出发的软索控制的附加控制装置，它通过弹簧储存器防止驻车锁止器锁止，直至变速杆进入工作档位P。
DE 198 34 156 A1记载了一种用于汽车自动变速器的驻车锁止器，其中，驻车棘爪同样借助弹簧储存器卡入，并通过来自自动变速器的液压回路的液压-同时处于弹簧储存器的预紧力下-释放。为在液压消失时防止驻车锁止器意外卡锁，设置了液压式驻车锁止操纵机构的球形锁紧装置，它通过电磁件操纵。只要电磁件一通电，球形锁紧装置就保持在锁紧位置，因而驻车锁止器停留在释放位置。如果变速杆被拨入工作档位P，则电磁件断电，由此释放球形锁紧装置，这再次使得驻车锁止器借助弹簧储存器的预紧力被驶入。
DE 10 2004 030 006 A1公开了一种驻车锁止装置，在这种装置中，驻车棘爪同样借助弹簧储存器驶入，且再次通过来自自动变速器液压回路的液压，同时在弹簧储存器的压缩下解锁。为避免驻车锁止器在液压可能消失时意外卡入，设置了液压驻车锁止操纵机构的机械式爪形夹持装置，其中，爪形夹持装置通过对电磁件通电进行操纵。一旦电磁件断电，爪形夹持装置就保持在锁止位置，从而使驻车锁止器停留在解锁位置。若电磁件通电，则棘爪夹持装置被释放，驻车锁止器则由于弹簧储存器的预紧力而卡入。
然而，由现有技术公开的、用于电磁或机械地保护驻车棘爪在液压消失时处于脱出位置的装置，尤其是电磁式保护的球形夹持装置或电磁式释放的爪形夹持装置，在设计和生产时十分耗费，因而成本较高。在此分别涉及到在机械精度上高要求的组件，它们对构件的精确调准以及尺寸精度具有很高的要求，此外，还对不同的环境条件反应敏感，因而这种保持装置的安装也需要受到特别关照。
因而在这一背景下，本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有用于保护驻车棘爪的保持装置的驻车锁止装置，它克服了现有技术中存在的上述缺陷。在此，本发明应当尤其降低驻车锁止装置或保持装置带来的较高结构性耗费以及由此产生的成本。此外，保持装置应当是耐用的，且相对环境条件较为不敏感，保持装置还应当允许灵活安装在汽车变速器中或安装在汽车变速器上或安装在汽车变速器周围。
该技术问题通过具有权利要求1特征的操纵装置解决。
从属权利要求的内容是优选的实施形式。
按本发明的驻车锁止装置以就本身而言首先公知的方式包括带执行装置的驻车棘爪。执行装置在此用于驻车棘爪的啮合或脱出。此外，驻车锁止装置以本身同样公知的方式包括用于确保驻车棘爪处于脱出位置的保持装置。保持装置因而要关注的是，只要变速杆没有挂入P档，驻车锁止器就不会例如因为变速器液压系统内压力的消失而出现意外的卡锁。
按本发明的驻车锁止装置的特点尤其在于，保持装置包括肘杆传动机构。在此，肘杆传动机构被从伸直的第一位置带到第二位置，在伸直的第一位置中，驻车棘爪通过肘杆传动机构固定保持在脱出位置中，在第二位置中，肘杆传动机构弯折，且驻车棘爪可弹簧加载地驶入驻车棘轮。
就此而言首先有利的是，尤其在液压可能消失时，驻车锁止器以这种方式稳定且持久地保持脱出，而无需像引用现有技术那部分文字所描述的那样为此对促动器供能、例如对电磁件通电。此外，借助于按本发明的肘杆传动机构可以仅用很小的力就能完成保持装置的释放和之后驻车锁止器的驶入，因此不用再为了释放保持装置而需要大尺寸因而相应昂贵和占空间的促动装置。与后者尤其相关的是，通过例如小型电磁件的最小释放力就已经能够实现肘杆传动机构中肘杆的弯折和对肘杆传动机构在肘杆最初伸直位置中的固定效果的破坏。
此外，按本发明的肘杆传动机构具有功能特别可靠和耐用的优点，因为肘杆传动机构对零件尺寸精度的要求要比在现有技术公开的球形或爪形夹持装置的情况下低。肘杆传动机构对摩擦关系的依赖也较小，因而对例如润滑状态、污染、潮湿等不同的环境条件也要不敏感得多。因此相比现有技术，不但使保持装置获得了改良、耐久和可靠的功能，而且又加大了在布置保持装置或肘杆传动机构时的结构自由度。
总的来说，使用按发明的肘杆传动机构就获得了驻车锁止装置的保持装置的一种简单、耐久、低成本且可靠的设计。
本发明首先独立地实现了如何设置肘杆传动机构，尤其是确定它的几何定位，只要用于确保驻车棘爪处于脱出位置所需的保持力一定能被传递就行了。尤其在本发明的一种优选的实施形式中，肘杆传动机构在其第一位置-在该位置中驻车棘爪通过肘杆固定在脱出位置中-被至少略微地抻高。换句话说这意味着肘杆的臂在肘杆传动机构的第一位置中不仅仅是沿着共同的直线设置的，而是在肘杆传动机构的第一位置中，肘杆传动机构的臂在一些角分至角度的范围内被至少略微抻高。
以此方式，肘杆传动机构例如因为用于让驻车锁止器驶入的弹簧储存器的弹簧力而获得关于其第一位置的稳定的效果，在第一位置中可以确保驻车棘爪不会意外卡入驻车棘轮。因此，为将肘杆传动机构的臂从伸直的第一位置转到驻车棘爪能驶入的弯折的第二弯曲位置，仅需克服肘杆的略微抻高以及由此产生的极小复位力就可以了。然后直接实现肘杆的弯折或肘杆传动机构固定效果的破坏。
按本发明，肘杆臂以何种方式从伸直或抻高的第一位置运动到弯折的第二位置尤其无关紧要。因此，例如可设想为此让冲量例如通过与变速杆相连的软索或通过相应的操纵杆沿纯粹机械的路径传递到肘杆传动机构的弯折点上。不过按本发明另一种实施形式，驻车锁止装置包括一个让肘杆传动机构从其第一位置偏移出来的执行元件，由此就能实现肘杆的弯折或肘杆传动机构固定效果的破坏。
这种实施形式尤其对于使用完全通过促动器进行换挡的变速器而言是有利的，尤其是对于那些按线控换挡原理仅通过传递电或电子的控制信号进行换挡的汽车变速器而言。
在这种背景下，本发明另一种特别优选的实施形式规定，执行元件是螺线管或电磁件。这种实施形式的优点在于：结构紧凑，节省空间，此外螺线管或电磁件也可以任意布置。鉴于按本发明的肘杆传动机构，很小和很轻的电磁件在此就已经够用，这种电磁件对电量的需求很小，因而生产和安装的成本低廉。
此外，区别于本文开头引用的现有技术的是，使用这样配设的驻车锁止装置时，电磁件不需要持续通电以便确保驻车锁止器处于脱出位置，因而也不用考虑现有技术中与之相关的电量消耗。此外，在电磁件的供电发生故障时或与此同时液压消失时，产生了附加用于防止驻车锁止器意外驶入的保护措施。
本发明首先独立地实现了在何处布置保持装置或肘杆传动机构。其中，按本发明的肘杆传动机构由于其不易受环境条件的影响和由于其机械耐久性的缘故就已经允许能尤其灵活地选择安装地点。
在这种背景下，本发明另一种实施形式规定，保持装置或肘杆传动机构可直接与变速器换档轴相连。在此，用于让驻车棘爪啮合或者脱出的执行装置以就自身而言公知的方式通过变速器换档轴进行操纵。就此而言，肘杆传动机构既可以选择设置在变速器外壳内部，也可以选择设置在变速器外壳外部。基于保持装置或肘杆传动机构布置的灵活性，通过按本发明的驻车锁止装置可以更为结构简单且可灵活使用地替代由现有技术公开的、较为耗费的技术方案。
按本发明一种替代的实施形式，保持装置或肘杆传动机构可通过拉索或联接导杆连接到驻车棘爪的执行装置上。以此方式使肘杆传动机构在设置和布置方面具有更大的结构自由度。
按本发明另一种优选的实施形式，用于操纵驻车棘爪的执行装置包括液压执行元件，其中，液压执行元件优选借助弹簧储存器朝着驻车棘爪啮入的方向受到弹簧加载。其中液压执行元件设计为，在通过液压加载时，驻车棘爪从与驻车棘轮的啮合中脱出出来。这些实施形式尤其在与按本发明的肘杆传动机构结合时十分有利，因为在液压临近时，也就是说在发动机运行时，可以毫无困难地借助辅助能量实现驻车棘爪的主动脱出。反之，由于液压执行元件的弹簧加载，为保险起见，无需液压也能实现驻车锁止器的驶入。驻车棘爪因而也可以在液压系统故障时还能继续通过弹簧储存器啮入。
下面借助附图对本发明加以详细说明。附图仅示出了实施例。图中：
图1示意性示出了按照现有技术在驻车锁止器处于啮入位置时驻车锁止装置的驻车棘轮和驻车棘爪；
图2用与图1对应的视图示出了在驻车锁止器处于脱出位置时，按图1的驻车棘轮和驻车棘爪；
图3是按现有技术用于驻车棘爪的保持装置的截面图；
图4用与图3对应的视图示出了按现有技术用于驻车棘爪的另一种保持装置；
图5示意性示出了在锁止位置时，按照本发明的驻车锁止装置的一种实施形式的保持装置；
图6用与图5对应的视图示出了从锁止位置转到释放位置时，按图5的保持装置；以及
图7用与图5和6对应的视图示出了在释放位置时，按图5和6的保持装置。
图1和2分别示意性示出了按现有技术的驻车锁止装置的驻车棘轮1和驻车棘爪2。驻车棘爪2在图1中处于啮合位置，驻车棘轮1以及因而传动系转动固定在这一位置中，而当驻车棘爪2在图2中脱出时，驻车棘轮1和汽车传动系因而可以自由转动。驻车棘爪2的操纵在此通过带操纵滑块的执行装置3和在图1和2中隐约可视的锥体4完成，其中，操纵滑块和锥体4的运动方向垂直于图平面。
操纵滑块的运动以及因而驻车棘爪2的啮入和脱出又通过图中未示出的促动器完成，所述促动器布置为使得驻车锁止器在促动器激活时脱出，在促动器停用或动力自由时则借助通过(未示出的)弹簧储存器的弹簧载荷驶入。然而为了避免在促动器在有可能停止运行时、例如在液压操纵的促动器出现液压消失的状况时驻车锁止器不期望地驶入-尽管此时汽车例如还没有停车或变速杆还没有挂入P档-，这种驻车锁止装置需要一种附加的保持装置来确保驻车棘爪处于脱出位置。
这种由现有技术公开的、用于确保驻车棘爪处于脱出位置的保持装置例如在图3和4中示出。其中，在图3中高度概要示出的保持装置涉及到一种电磁操纵的爪形锁止器，反之，图4则示出了一种同样是电磁操纵的球形锁止器。
由图3和4可知，由现有技术公开的、用于确保驻车棘爪位于脱出位置的保持装置具有形式上较为复杂的机构，它们包括多个有待十分精确地进行相互调整的零件。然而这种公知用于保护驻车棘爪的保持装置也因而带来高的制造成本，此外，也由于其复杂性而对不同的环境条件比较敏感或易受影响，因此使用这种由现有技术公开的保持装置时，始终十分有必要保护好安装和相应的润滑油供应。
此外，如图3和4所示，由现有技术公开的保持装置需要相对有力因而体积较大的电磁件5，电磁件5对电力的需求较大。这一点在一定程度上也适用于按图4的保持装置，在该保持装置中，用于保持或确保驻车棘爪处于脱出位置的电磁件5必须持续通电。一旦切断电磁件5的工作电流，对驻车棘爪的保护措施就会消失，驻车锁止器就会驶入锁止位置。换句话说，这例如在按图4的保持装置中意味着必须流动着持续的励磁电流，以保证棘爪处于打开位置，这在发动机停止和驻车锁止器还没有被挂入时会给汽车蓄电池带来负担。
然而，由图5至7可知，根据本发明，这些在现有技术中仍然会遇到的在驻车棘爪保持装置范围内的限制几乎完全被消除。图5至7高度概括地示出了在按本发明的驻车锁止装置的实施形式中用于驻车棘爪的保持装置。在此，图5示出了处于锁止位置的保持装置，图6示出了从锁止位置转到释放位置时的保持装置，图7则示出了处于释放位置的保持装置，在释放位置时，使驻车棘爪位于脱出位置的保护措施最终消失。
从图5至7首先可以看到由操纵杆6、连接臂7和支撑臂8组成的肘杆传动机构。在此，连接臂7和支撑臂8与活动地联接连接臂7和支撑臂8的弯折点9共同构成真正的肘杆7、8、9。操纵杆6则作用在(未示出的)执行装置3上，驻车棘爪2通过执行装置3在脱出和啮合位置间往复运动，参看例如在图1和2中示出的执行装置3。此外，操纵杆6也可直接与变速器换档轴10相连，执行装置3又通过变速器换档轴10操纵，因而驻车棘爪2被挂入。
换句话说，这意味着，由于操纵杆6关于图纸水平锁止，驻车棘爪2在图5所示肘杆传动机构6、7、8、9的位置中借助执行装置3保持或确保处于脱出位置。驻车棘轮1和传动系因而可在图5所示肘杆传动机构6、7、8、9的位置上旋转自由地运动。
反之，为使驻车锁止器挂入，必须这样操纵执行装置，即，解除针对防止驻车棘爪2意外驶入所作的保护措施，驻车棘爪2随后就能例如通过来自弹簧储存器的弹簧压力而驶入。如图6所示，在按照发明的保持装置的本实施形式中，对执行装置的操纵由于驻车棘爪的驶入进行。
为此，保持装置包括带有可电磁驶出的操纵销12的小型电磁件11或螺线管11。因而在给电磁件11通电时，操纵销12被驶出，肘杆传动机构6、7、8、9的弯折点9从按图5肘杆7、8、9的伸直位置出发朝着按图6的肘杆7、8、9的弯折位置方向偏移。因为通过肘杆传动机构6、7、8、9施加到操纵杆6上并因而也施加到驻车锁定装置的执行装置3上的操纵力或保持力在肘杆7、8、9的伸直位置中相对肘杆的弯折点9不具备有效的杠杆臂D，所以弯折点9的偏移通过很小的力就能完成。因此有利的是，用较小和功率较弱因而对结构空间和电流需求小的电磁件11也足以用于按本发明的保持装置。
然而，紧接着当弯折点9从按图5肘杆7、8、9的伸直位置初步偏移到按图6的弯曲位置后，产生了相对由执行装置3或换档轴10反作用到肘杆7、8、9上的操纵力或固定力矩M迅速变大的杠杆臂D，参看肘杆位置在图5、6、7之间转换时杠杆臂D变大的详图。这意味着，只是为了一开始让肘杆7、8、9从它的图5所示伸直位置初步偏转到按图6稍微弯折的位置，才需要电磁件11。接下来，基于由执行装置通过换档轴10反作用到肘杆7、8、9上的操纵力或固定力矩M，以及基于迅速变大的杠杆臂D，自动实现肘杆7、8、9的进一步偏转或随后肘杆传动机构6、7、8、9的保持效果的破坏。
通过一开始在按图5的保持装置的位置下略微抻高肘杆7、8、9(如图5点划线所示，借助弯折点9的略微沿电磁件方向位移的静止位置表示)，会额外改善图5中锁止位置的稳定性，且针对这种情况不再需要较大的磁力来使弯折点9从按图5的固定位置偏移出来。以此方式使保持装置相对外界影响、尤其震动等更加稳定。
因而结论明确的是，按本发明提供了一种用于汽车变速器的驻车锁止装置，它相对现有技术具有优点，即，尤其可减少由保险装置引起的结构性耗费，以及改善了耐用性和削弱了对环境条件的敏感性。此外，驻车棘爪的保险装置借助本发明可尤其灵活地设置在汽车变速器中或汽车变速器周围。此外，按本发明的驻车锁止装置不需要辅助能量来维持对驻车棘爪的保护效果，以及仅需要很小的释放力就能释放驻车锁止保险装置。
本发明因此在设计和生产用于汽车变速器的驻车锁止装置时尤其对成本效率的改善作出了重要贡献，同时也减小了对构造空间的需要并改善了耐久性，尤其是在自动变速器领域内的应用对成本敏感的情况下。
1  驻车棘轮
2  驻车棘爪
3  执行装置
4  锥体
5  电磁件
6  操纵杆
7  连接臂
8  支撑臂
9  弯折点
10 变速器换档轴
11 电磁件
12 操纵销