DE102009030005A1

DE102009030005A1 - locking mechanism

Info

Publication number: DE102009030005A1
Application number: DE102009030005A
Authority: DE
Inventors: René Scheucher
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: DE102009030005B4

Abstract

The mechanism i.e. parking lock (10), has a locking pawl (12) pivotable between a release position and a locked position about a rotational axis (Rs). A ratchet wheel (18) is torque-proofly connected with a shaft, and includes ratchet wheel teeth (19) and recesses (20) arranged between the ratchet wheel teeth. The locking pawl includes locking teeth (16) engaged in one of the recesses in the locked position. The ratchet wheel includes a damping element (22) for damping force acting on the ratchet wheel teeth during actuation of the mechanism.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sperrmechanismus zum drehfesten Arretieren einer Welle.The The present invention relates to a locking mechanism for non-rotatable Locking a shaft.

Derartige Sperrmechanismen finden beispielsweise als Parksperren Anwendung, um eine Getriebewelle eines Kraftfahrzeugs drehfest zu arretieren. Parksperren sind insbesondere bei Automatikgetrieben vorgesehen, um ein Wegrollen des Fahrzeugs im abgestellten Zustand zu verhindern. Bei Betätigung der Parksperre können erhebliche Belastungen der Parksperrenkomponenten auftreten, da beispielsweise das durch ein Rollen des Fahrzeugs an der Getriebewelle anliegende Drehmoment zumindest teilweise durch den Sperrmechanismus aufgenommen werden muss.such Locking mechanisms are used, for example, as parking locks. to lock a transmission shaft of a motor vehicle rotatably. Parking locks are especially intended for automatic transmissions, to prevent the vehicle from rolling away when parked. When pressed the parking lock can significant loads on the parking brake components occur because for example, by rolling the vehicle on the transmission shaft applied torque at least partially by the locking mechanism must be recorded.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Sperrmechanismus zu schaffen, der hohe Belastungen aufnehmen kann und gleichzeitig eine kompakte Bauform aufweist.It It is therefore an object of the invention to provide a locking mechanism which can absorb high loads and at the same time one has compact design.

Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch einen Sperrmechanismus mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The The above object is achieved by a locking mechanism the features of claim 1 solved.

Der erfindungsgemäße Sperrmechanismus zum drehfesten Arretieren einer Welle weist eine Sperrklinke auf, die um eine Schwenkachse, insbesondere einen Klinkenbolzen zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung, in der die Welle im Wesentlichen drehfest gesperrt ist, verschwenkbar ist. Ferner weist der Sperrmechanismus ein mit der Welle drehfest verbundenes Klinkenrad auf. Das Klinkenrad weist eine Mehrzahl von Klinkenradzähnen sowie von zwischen den Klinkenradzähnen angeordneten Ausnehmungen auf. Die Sperrklinke ist mit zumindest einem Sperrzahn versehen, der in einer Sperrstellung in eine der Ausnehmungen des Klinkenrads eingreift.Of the Locking mechanism according to the invention rotatably locking a shaft has a pawl, the about a pivot axis, in particular a pawl bolt between a release position and a blocking position in which the shaft in the Is substantially locked against rotation, is pivotable. Further points the locking mechanism a rotatably connected to the shaft ratchet wheel on. The ratchet wheel has a plurality of ratchet teeth as well from between the ratchet teeth arranged recesses. The pawl is with at least a ratchet provided in a blocking position in one of Recesses of the ratchet wheel engages.

Um insbesondere die bei einem Einrastvorgang der Sperrklinke auftretenden Belastungen zu reduzieren und einen Verschleiß der beteiligten Komponenten zu minimieren, weist das Klinkenrad Dämpfungselemente auf. Die Dämpfungselemente können einerseits zwischen den Klinkenradzähnen wirkende Kräfte minimieren, andererseits aber auch Kräfte dämpfen, die zwischen der Sperrklinke und dem Klinkenrad wirken, wenn zum Beispiel der Sperrzahn in die Ausnehmung einrastet. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Dämpfungselemente kann auch die Steifigkeit des Klinkenrads als Ganzes beeinflusst werden.Around in particular the occurring during a latching operation of the pawl Reduce stress and wear of the components involved minimize, the ratchet wheel on damping elements. The damping elements on the one hand acting between the ratchet teeth personnel minimize, on the other hand, but also absorb forces between the pawl and the ratchet wheel, for example, when the ratchet tooth in the Recess engages. By a suitable embodiment of the damping elements can also the rigidity of the ratchet wheel as a whole can be influenced.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen angegeben.Further embodiments The invention is set forth in the description, the drawings and the subclaims.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Dämpfungselemente in den Ausnehmungen zwischen den Klinkenradzähnen angeordnet. Dadurch werden insbesondere in Umfangsrichtung des Klinkenrads wirkende Kräfte zwischen den Klinkenradzähnen gedämpft, während die Klinkenradzähne selbst aus verschleißarmen Material bestehen.According to one embodiment are the damping elements arranged in the recesses between the Klinkenradzähnen. This will be in particular acting in the circumferential direction of the ratchet wheel forces between the ratchet teeth steamed, while the ratchet teeth themselves from wear-resistant Material exist.

Die Ausnehmungen des Klinkenrads können beispielsweise U-förmig ausgebildet sein. Durch die U-Form weisen die Ausnehmungen keine Kanten auf, die bei großen Belastungen beispielsweise Startpunkte für Belastungsrisse bilden können. Außerdem lassen sich diese Ausnehmungen leicht fertigen.The Recesses of the ratchet wheel, for example U-shaped be educated. Due to the U-shape, the recesses have no Edges on, those at large For example, loads can form starting points for stress cracks. In addition, let These recesses easily manufacture.

Bevorzugt weisen die Klinkenradzähne jeweils einen Kopfbereich und einen Halsbereich auf, wobei der Kopfbereich jenen Teil des jeweiligen Klinkenradzahns umfasst, der bei einem Eingriff der Sperrklinke in eine Ausnehmung mit der Sperrklinke in Kontakt bringbar ist. Mit anderen Worten ist der Kopfbereich der „aktive” Bereich eines Klinkenradzahns, der bei Betätigung des Sperrmechanismus besonders belastet ist. Der Halsbereich dient zur Verankerung des Kopfbereichs an einem Körper des Klinkenrads. Durch eine geeignete Ausgestaltung des Halsbereichs kann die Steifigkeit des Klinkenradzahns ebenfalls beeinflusst werden. Insbesondere ist der Halsbereich in einem radial außen liegenden Bereich bezogen auf eine Umfangsrichtung des Klinkenrads breiter als in einem radial innen liegenden Bereich.Prefers have the ratchet teeth each having a head portion and a neck portion, the head portion includes that part of the respective ratchet tooth, the at a Engaging the pawl in a recess with the pawl in Contact is bringable. In other words, the header area is the "active" area a Klinkenradzahns, the particular upon actuation of the locking mechanism is charged. The neck area serves to anchor the head area on a body of the ratchet wheel. By a suitable embodiment of the neck area the rigidity of the ratchet tooth can also be affected. In particular, the neck area is in a radially outer Range with respect to a circumferential direction of the ratchet wheel wider as in a radially inner region.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Getriebe mit einem Sperrmechanismus gemäß zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen.The The present invention further relates to a transmission with a locking mechanism according to at least one of the embodiments described above.

Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.following the invention is purely exemplary by way of an advantageous embodiment with reference to the attached Drawing described.

1 zeigt die wesentlichen Komponenten einer Parksperre 10 in einem gesperrten Zustand. Die Parksperre 10 umfasst eine Sperrklinke 12, die um eine Schwenkachse R_S verschwenkbar gelagert ist. An der Sperrklinke 12 sind Sperrzähne 16 angeordnet. 1 shows the essential components of a parking brake 10 in a locked state. The parking lock 10 includes a pawl 12 , which is mounted pivotably about a pivot axis R _S. At the pawl 12 are ratchet teeth 16 arranged.

Ferner umfasst die Parksperre 10 ein Klinkenrad 18, das mit einer nicht gezeigten Getriebewelle drehfest verbunden ist und das mit Klinkenradzähnen 19 versehen ist. Zwischen den Klinkenradzähnen 19 sind Aus nehmungen 20 angeordnet, die bei einem Eingriff der Sperrklinke 12 zur Aufnahme jeweils eines Sperrzahns 16 vorgesehen sind.Furthermore, the parking lock includes 10 a ratchet wheel 18 , which is rotatably connected to a transmission shaft, not shown, and with Klinkenradzähnen 19 is provided. Between the ratchet teeth 19 are recesses 20 arranged at an engagement of the pawl 12 for receiving a respective ratchet tooth 16 are provided.

Die Klinkenradzähne 19 untergliedern sich jeweils in einen Kopfbereich 19a und einen Halsbereich 19b, die jeweils durch gestrichelte Kästen angedeutet sind. Der Kopfbereich 19a kann bei einem Eingriff der Sperrklinke 12 mit den Sperrzähnen 16 und/oder der Sperrklinke 12 selbst im Bereich zwischen zwei Sperrzähnen 16 in Kontakt treten. Aufgrund der erheblichen mechanischen Belastungen bei einem Eingriffs-/Einrastvorgang und dem damit verbundenen Verschleiß, ist der Kopfbereich 19a der Klinkenradzähne 19 relativ massiv ausgeführt. Der Querschnitt des Kopfbereichs 19a ist im Wesentlichen trapezförmig, wobei der Kopfbereich 19a sich von radial innen nach radial außen hin leicht verjüngt.The ratchet teeth 19 each subdivide into a header area 19a and a neck rich 19b , which are each indicated by dashed boxes. The head area 19a may be at an intervention of the pawl 12 with the ratchet teeth 16 and / or the pawl 12 even in the area between two ratchet teeth 16 contact. Due to the considerable mechanical loads in an engagement / latching operation and the associated wear, the head area 19a the ratchet teeth 19 executed relatively massive. The cross section of the head area 19a is essentially trapezoidal, with the head area 19a slightly tapered from radially inward to radially outward.

Umgekehrt ist die Situation bei dem Halsbereich 19b, der sich von dem Kopfbereich 19a nach radial innen erstreckt, bis er in einen Klinkenradkörper 21 übergeht, der drehfest mit der nicht gezeigten Getriebewelle verbunden ist. Der Halsbereich 19b weist eine sich nach radial innen verjüngende Gestalt auf und geht an seiner Wurzel in einen gekrümmten Bodenbereich der benachbarten Ausnehmungen 20 über. Durch die beschriebene Ausgestaltung des Halsbereichs 19b werden den Klinkenradzähnen 19 elastische Eigenschaften verliehen, die in Umfangsrichtung ausgeprägter sind als in axialer Richtung. Sie gestatten eine – wenn auch eingeschränkte und wohl dosierte – Flexibilität der Klinkenradzähne 19, um das Einrasten der Sperrklinke 12 „sanfter” zu gestalten.Conversely, the situation is the neck area 19b that is from the head area 19a extends radially inward until it enters a ratchet wheel body 21 passes, which is rotatably connected to the transmission shaft, not shown. The neck area 19b has a radially inwardly tapered shape and goes at its root in a curved bottom portion of the adjacent recesses 20 above. Due to the described embodiment of the neck area 19b become the ratchet teeth 19 given elastic properties that are more pronounced in the circumferential direction than in the axial direction. They allow a - albeit limited and well-dosed - flexibility of Klinkenradzähne 19 to the engagement of the pawl 12 To make it "gentler".

Die Ausnehmungen 20 weisen durch den langgestreckten Halsbereich 19b und den gekrümmten Bodenbereich im Wesentlichen einen U-förmigen Querschnitt auf.The recesses 20 show through the elongated neck area 19b and the curved bottom portion has a substantially U-shaped cross section.

Zur Dämpfung von zwischen zwei benachbarten Klinkenradzähnen 19 auftretenden Kräften/Relativbewegungen sind die Ausnehmungen 20 zwischen den Klinkenradzähnen 19 jeweils zum großen Teil mit Dämpfungselementen 22 ausgefüllt. Die Dämpfungselemente können beispielsweise aus einem Kunststoff oder einem gummiartigen Material gefertigt sein. Sie lassen den Kopfbereich 19a der Klinkenradzähne 19 frei und weisen an ihrer radialen Außenseite einen leicht gekrümmten Querschnitt auf. Bei einem Eingriff der Sperrzähne 16 in die Ausnehmungen 20 kommen die Sperrzähne 16 nicht mit den Halsbereichen 19b der beteiligten Klinkenradzähne 19 in Kontakt, da diese – zumindest im Umfangsrichtung – von den Dämpfungselementen 22 verdeckt werden.For damping between two adjacent ratchet teeth 19 occurring forces / relative movements are the recesses 20 between the ratchet teeth 19 in each case for the most part with damping elements 22 filled. The damping elements can be made for example of a plastic or a rubber-like material. They leave the head area 19a the ratchet teeth 19 free and have on their radial outer side a slightly curved cross-section. At an intervention of the ratchet teeth 16 in the recesses 20 come the ratchet teeth 16 not with the neck areas 19b the participating Klinkenradzähne 19 in contact, since these - at least in the circumferential direction - of the damping elements 22 to be covered.

Bei einem Einrasten der Sperrklinke 12 können die Sperrzähne 16 auch mit den gekrümmten Oberflächen der Dämpfungselemente 22 in Kontakt treten, so dass die mit dem Einrasten verbundenen, in radialer Richtung wirkenden Kräfte ebenfalls durch die Dämpfungselemente 22 aufgenommen werden. Die Aufnahme von in Umfangsrichtung wirkenden Kräften durch die Dämpfungselemente 22 wurde bereits vorstehend kurz beschrieben.At a latching of the pawl 12 can the ratchet teeth 16 also with the curved surfaces of the damping elements 22 come into contact, so that connected to the latching, acting in the radial direction forces also by the damping elements 22 be recorded. The absorption of circumferentially acting forces by the damping elements 22 has already been briefly described above.

Es versteht sich, dass das Material der Dämpfungselemente 22 und deren charakteristische elastischen Eigenschaften je nach Anwendungsfall gezielt angepasst werden können, um die mechanischen Eigenschaften des Klinkenrads 18 zu optimieren. Grundsätzlich müssen die Dämpfungselemente 22 keine massiven Bauelemente sein. Auch Federn können in besonderen Fällen vorgesehen sein. Wesentlich ist jedenfalls, dass das Klinkenrad 18 durch die Dämpfungselemente 22 besondere mechanische/elastische Eigenschaften erhält, die das Einrasten der Sperrklinke 12 „sanfter” gestalten und Verschleißerscheinungen an den beteiligten Komponenten minimieren.It is understood that the material of the damping elements 22 and their characteristic elastic properties can be selectively adapted depending on the application to the mechanical properties of the ratchet wheel 18 to optimize. Basically, the damping elements 22 not be massive components. Also springs can be provided in special cases. It is essential that the ratchet wheel 18 through the damping elements 22 receives special mechanical / elastic properties, which is the engagement of the pawl 12 Make it "smoother" and minimize wear and tear on the components involved.

Der erfindungsgemäße Sperrmechanismus wurde vorstehend beispielhaft anhand einer Parksperre beschrieben. Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip kann jedoch auch in anderen Anwendungsbereichen Verwendung finden. Beispielsweise kann der Sperrmechanismus auch bei elektrischen Achsantrieben für Elektrofahrzeuge zum Einsatz gelangen.Of the Locking mechanism according to the invention has been described above by way of example with reference to a parking lock. The However, the principle underlying the invention can also in other Application areas find use. For example, the locking mechanism also used for electric axle drives for electric vehicles reach.

1010: Parksperreparking lock
1212: Sperrklinkepawl
1616: Sperrzahnratchet
1818: Klinkenradratchet
1919: Klinkenradzahnratchet tooth
19a19a: Kopfbereichhead area
19b19b: Halsbereichneck
2020: Ausnehmungrecess
2121: KlinkenradkörperKlinkenradkörper
2222: Dämpfungselementdamping element
R_S R _S: Schwenkachseswivel axis

Claims

Locking mechanism for non-rotatably locking a shaft, in particular parking lock for a transmission shaft of a motor vehicle, with a pawl ( 12 ), which is pivotable about a pivot axis (R _S ), in particular a pawl bolt between a release position and a blocking position in which the shaft is locked in a substantially rotationally fixed manner, and a ratchet wheel rotatably connected to the shaft (US Pat. 18 ) having a plurality of ratchet teeth ( 19 ) and between the ratchet teeth ( 19 ) arranged recesses ( 20 ), wherein the pawl ( 12 ) at least one locking tooth ( 16 ), which in the blocking position in one of the recesses ( 20 ) of the ratchet wheel ( 18 ) engages, characterized in that the ratchet wheel ( 18 ) Damping elements ( 22 ) for damping the actuation of the locking mechanism on the Klinkenradzähne ( 19 ) acting forces.

Device according to claim 1, characterized in that the damping elements ( 22 ) in the particular U-shaped recesses ( 20 ) between the ratchet teeth ( 19 ) are arranged.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the ratchet teeth ( 19 ) each have a header area ( 19a ) and a neck area ( 19b ), wherein the head region ( 19a ) that part of the respective ratchet tooth ( 19 ), which upon engagement of the pawl ( 12 ) in a recess ( 20 ) with the pawl ( 12 ) is brought into contact.

Device according to claim 3, characterized in that the neck area ( 19b ) in a radially outer region relative to a circumferential direction of the ratchet wheel (FIG. 18 ) is wider than in a radially inner region.

Transmission with a locking mechanism after at least one of the preceding claims.