用于机动车的停车锁止装置的制作方法

本发明涉及一种用于机动车的停车锁止装置，该停车锁止装置包括具有齿和齿隙的停车锁止轮以及具有爪齿的停车锁止爪。

背景技术：

用于机动车的停车锁止装置设置用于，在操纵的状态下防止机动车滚走。通常，所述停车锁止轮设置在扭转刚性的驱动轴或从动轴上。例如，停车锁止轮在用于机动车的电驱动装置中可以设置在电驱动装置的转子轴上。通常所述驱动装置与变速器装置配合作用。

当停车锁止装置例如在机动车处于斜坡上并且处于挂车牵引中被操纵以闭锁动力总成系统时，该动力总成系统基于处于动力总成系统中的构件的部分低的部件刚度以及变速器装置的传动级张紧。因此发生位于动力总成系统中的构件的弹性变形。在操纵停车锁止装置以脱开停车锁定挡时，动力总成系统突然松弛，其中，当致动器不能足够快地松脱在停车锁止爪与停车锁止轮之间的锁定时，停车锁止爪在停车锁止轮上咔咔作响。这尤其是在如下情况时发生，操纵停车锁止爪的锁定元件的脱开速度太低。所述咔咔作响造成在停车锁止装置的构件上高的动态负荷和不允许的摩擦。由于摩擦，与功能相关的构件几何结构和停车锁止装置的摩擦面发生变化。此外由于摩擦，啮合转速、传输能力、使用寿命、棘轮特性以及停车锁止装置的啮合和脱开特性受到不利影响。动力总成系统的突然松弛导致动力总成系统在两个旋转方向上振动以及因此导致停车锁止轮在两个旋转方向上旋转。所述振幅随着时间增加而变小。

由de102010042917a1得知一种用于机动车的停车锁止装置。该停车锁止装置包括具有齿和齿隙的停车锁止轮以及具有爪齿的停车锁止爪。所述停车锁止轮以一旋转角和一旋转速度实施围绕旋转轴线的旋转运动,并且所述停车锁止爪以一偏转角和一偏转速度实施围绕偏转轴线的偏转运动。所述偏转轴线平行于旋转轴线设置。所述停车锁止爪在超过预先确定的嵌入速度时被停车锁止轮的齿排斥并且在此实施振荡的偏转运动、所谓的咔咔作响。所述停车锁止轮和停车锁止爪在运动学上通过在偏转角与旋转角之间的线性相关性相互关联，同时所述两个部件的齿顶接触。

技术实现要素：

本发明的任务在于，进一步发展一种用于机动车的停车锁止装置并且尤其是在针对的转速范围内减少停车锁止轮与停车锁止爪之间的接触力和磨损。

所述任务通过权利要求1的主题来解决。优选的实施形式是从属权利要求的主题。

按照本发明的用于机动车的停车锁止装置包括具有齿和齿隙的停车锁止轮以及具有爪齿的停车锁止爪，其中，所述停车锁止轮实施围绕旋转轴线的旋转运动，并且所述停车锁止爪实施围绕设置成平行于所述旋转轴线的偏转轴线的偏转运动或实施平移运动，在停车锁止轮上的齿具有第一和第二排斥轮廓，所述第一和第二排斥轮廓反向地设置在相应的齿上并且构成为从径向缩入部朝向相应的齿侧面沿径向增大，所述排斥轮廓设置用于滑动地引导所述爪齿并且在停车锁止轮的在最小极限转速与最大极限转速之间的针对的转速范围内将所述爪齿弹射越过与相应的齿邻接的齿隙，以避免在所述针对的转速范围内停车锁止爪的齿侧面与停车锁止轮的齿侧面接触。

所述齿和齿隙沿圆周方向交替地设置在停车锁止轮上。爪齿在两个齿之间的齿隙中的嵌入可以借助致动器锁定。所述齿的齿侧面这样构造，使得在停车锁止轮旋转运动时爪齿由处于旋转方向上的齿排斥，其中，所述爪齿的排斥被称作咔咔作响。停车锁止爪的爪齿因此沿围绕旋转轴线旋转的停车锁止轮被引导，其中，停车锁止爪根据在停车锁止轮上的径向位置实施围绕偏转轴线的偏转运动。

在停车锁止轮上的每个齿具有两个排斥轮廓，其中，所述两个排斥轮廓设置成彼此反向的并且在所述两个排斥轮廓之间构造有径向缩入部。因此，齿顶未构造成圆柱形的，而是相对于圆柱形的构型朝向缩入部沿径向收缩。换句话说，在相应的齿上停车锁止轮的外半径在齿侧面区域中在齿顶上最大，其中，在相应的齿上停车锁止轮的外半径在径向缩入部中最小。在相应的齿上的齿顶轮廓的曲率不必强制在整个长度上是恒定的，尤其是齿顶轮廓的曲率可以局部地变化。在齿顶到齿侧面的过渡部上构造有过渡半径。

在停车锁止轮以在最小极限转速与最大极限转速之间的转速旋转时对爪齿的引导导致经由停车锁止轮的排斥轮廓对停车锁止爪的这样径向的排斥，使得越过邻接的齿隙。因此，爪齿未沉入相邻的齿隙中，而是从相应的排斥轮廓上首先抬起并且又着陆在沿旋转方向的下一个齿的排斥轮廓上。由于爪齿不由齿的齿侧面排斥以离开齿隙，所以在咔咔作响时的动力以及由此造成的磨损可以被降低。

因此，排斥轮廓产生跳台效果，其中，所述跳台效果至少是这样大的，使得爪齿可靠地飞越相邻的齿隙。然而，所述跳台效果最大是这样大的，使得停车锁止爪在脱开的状态下最多轻微接触止挡部，以便不被所述止挡部弹回。停车锁止爪的止挡部限定停车锁止爪朝向一侧的偏转运动，其中，停车锁止轮限定停车锁止爪朝向另一侧的偏转运动。当爪齿完全沉入在齿隙中时，停车锁止爪的偏转角是最小的。与此相对地，当停车锁止爪贴靠在止挡部上时，停车锁止爪的偏转角是最大的。

所述最小极限转速可理解为停车锁止轮的最小转速，该最小转速被需要，以便实现跳越过齿隙以及着陆到接下来的齿上。与此相对地，最大极限转速可理解为停车锁止轮的最大转速，该最大转速被需要，以便实现跳越过齿隙以及着陆到接下来的齿上。因此，所述最小和最大的极限转速限定所述针对的转速范围，其中，所述针对的转速范围是是视应用而定的。

通过停车锁止轮对停车锁止爪的激励随着停车锁止轮的转速增大而变大，从而跳台效果从最小极限转速开始出现并且随着转速增大而增强。所述两个极限转速与不同的参数、例如停车锁止爪的质量、重心位置以及惯性有关，但也尤其是与在停车锁止轮上的排斥轮廓的构型以及与在爪齿上的齿顶轮廓的构型有关。

动力总成系统的振动特性对于在脱开停车锁定挡之后的转速梯度以及最小以及最大极限转速来说是决定性的。尤其是，这由参数例如位于动力总成系统中部件的惯性以及在被驱动的车轮与停车锁止轮之间的刚性和传动比有关。停放在斜坡上的机动车越重，停车锁止装置在锁止状态下的负荷越高，其中，与此关联振动状态也增强。

优选地，最小极限转速最高为300转/分钟。此外优选地，最大极限转速至少为1500转/分钟。替代地，停车锁止轮的极限转速范围在至少700转/分钟到最高1200转/分钟之间，以便将爪齿弹射越过与齿邻接的齿隙并且由此在针对的转速范围内避免停车锁止爪的齿侧面与停车锁止轮的齿侧面接触。此外替代地，也可设想根据啮合转速选择最小和最大极限转速，其中，所述啮合转速可理解为如下转速，在该转速时停车锁止装置锁定并且因此爪齿锁定地嵌入到在两个齿之间的齿隙中。例如，双倍的啮合转速可以被选择作为最小极限转速，其中，十倍的啮合转速被选择作为最大极限转速。

优选地，所述径向缩入部沿圆周方向构造在两个反向设置的排斥轮廓之间。按照一种优选的实施例，所述径向缩入部沿圆周方向构造在两个反向设置的排斥轮廓之间的中央。优选地，所述两个反向设置的排斥轮廓相同地构造在相应的齿上。尤其是，相应的齿构造成对称的，其中，所述排斥轮廓构造成彼此相同的。在操纵停车锁止装置以脱开停车锁定挡时，动力总成系统突然松弛，其中，停车锁止轮在两个旋转方向上振动。因此，有利的是在停车锁止轮上的排斥轮廓可这样设计，使得在两个旋转方向上相同地出现跳台效果。替代地也可这样设想，所述排斥轮廓与方向相关地设计，并且因此构造成不相同的。因此与应用有关地，可以进行对称的或不对称的设计，其中，例如停车锁止轮的旋转方向被选择作为优选方向，并且沿优选方向所述跳台效果表现得相对于其它的旋转方向较强或较弱。

根据一种优选的实施形式，所述径向缩入的缩入程度为至少0.1mm。径向缩入构造得越大，跳台效果越大。此外，跳台效果在排斥轮廓的凹形的构型时与在排斥轮廓的凸形的或直线的构型时相比最大。

优选地，在相应的齿上的所述两个反向设置的排斥轮廓构造成凸形的、凹形的或直线的。换句话说，在齿顶上的弯曲部与圆柱形形状有偏差地构造成凸形的、凹形的或直线的或者说笔直的。排斥轮廓的几何构型或者说在齿顶上的弯曲部的几何构型以及在两个排斥轮廓之间的径向缩入部的构型与爪齿在转速时应该与多强地或多远地弹射越过齿隙弹射有关。

优选地，爪齿构造成凸形的、凹形的或直线的。爪齿齿顶的弯曲部的位置、类型和构造同样如在停车锁止轮上的齿顶的弯曲部的位置、类型和构造与系统和应用有关地构造。根据一种优选的实施形式，构造成凸形的爪齿的径向突起部对应于爪齿的齿宽度的五分之一或者说20％。

停车锁止轮和停车锁止爪的设计如之前说明的与多个不同的参数有关并且优选迭代地借助时间仿真进行。例如，首先检测停车锁止轮的齿数、停车锁止轮的外直径以及在停车锁止轮上齿隙的宽度。此外，检测停车锁止爪的旋转点和在该旋转点时爪齿的位置。

借助动力总成系统的振动仿真确定最大的极限转速，其中，在最小和最大极限转速之间的转速范围此外选择尽可能大的。尤其是，最小极限转速由系统的边界条件得出。为了确定最大极限转速，模拟动力总成系统的负荷，该负荷对应于在挂车牵引时停放在斜坡上的机动车。以最大转矩负荷预紧的动力总成系统突然松弛，并且检测最大极限转速。径向缩入程度以及因此排斥轮廓的径向高度这样选择，使得优化地利用在最小极限转速与最大极限转速之间的跳台效果。尤其是，用于松弛预紧的动力总成系统的时间仿真在排斥轮廓几何结构以及在爪齿上齿顶几何结构变化的情况下被实施，并且在停车锁止爪与停车锁止轮接触之后在咔咔作响时出现的停车锁止爪脉冲通过迭代被最小化。

按照一种优选的实施例，在300转/分钟至1500转/分钟之间的转速范围内所述径向缩入为至少0.1mm，其中，在相应齿上反向设置的排斥轮廓构造成凸形的，并且所述爪齿同样构造成凸形的。

优选地，停车锁止爪相对于停车锁止轮的相应齿的齿顶始终具有线接触并且因此没有面接触。尤其是，当在停车锁止轮的相应齿上的齿轮廓成形为直线的或凹形的时，爪齿的轮廓构造成凸形的。

在停车锁止轮的相应齿上的齿轮廓为凸形的时，停车锁止爪的轮廓可以是直线的或凹形的。

附图说明

接下来借助附图进一步阐释本发明的示例的实施例，其中，相同或类似的元件设有相同的附图标记。其中：

图1a示出按照本发明的停车锁止装置的简化示意图，其中，驻车锁定爪设置在停车锁止轮上的第一位置中，

图1b示出根据在图1a中示出的第一位置在停车锁止轮上停车锁止爪的示意性细节示图，

图2a示出按照本发明的停车锁止装置的简化示意图，其中，驻车锁定爪设置在停车锁止轮上的第二位置中，

图2b示出根据在图2a中示出的第二位置在停车锁止轮上停车锁止爪的示意性细节示图，

图3a示出按照本发明的停车锁止装置的简化的示意图，其中，驻车锁定爪设置在停车锁止轮上的第三位置中，

图3b示出根据在图3a中示出的第三位置在停车锁止轮上停车锁止爪的示意性细节示图，

图4示出停车锁止轮的齿的示意性细节示图，以及

图5示出停车锁止爪的爪齿的示意性细节示图。

具体实施方式

图1a、图1b、图2a、图2b、图3a以及图3b示出按照本发明的用于在此未示出的机动车的停车锁止装置，其中，图1b、图2b和图3b示出图1a、图2a和图3a的相应细节示图。所述停车锁止装置未完全示出。在当前情况中示出具有齿1和齿隙2的停车锁止轮3以及具有爪齿4的停车锁止爪5。所述停车锁止爪5用于锁定停车锁止轮3的旋转并且为此利用爪齿4嵌接到在锁定停车锁止轮3上的齿隙2中。由在此未示出的致动器可以闭锁之前所述的锁定位置。停车锁止装置尤其是设置用于电驱动的机动车的变速器并且用于机械锁止在此未示出的转子轴，以阻止机动车滚走。为此，停车锁止轮3与转子轴抗旋转地连接并且沿箭头d的方向实施围绕旋转轴线6的旋转运动。停车锁止爪5可偏转地支承在此处未示出的变速器壳体中并且根据停车锁止轮3沿箭头p实施围绕偏转轴线7的偏转运动。所述偏转轴线7设置成平行于旋转轴线6。替代地并且在此未示出地，也可设想，停车锁止爪5实施平移运动以代替围绕偏转轴线7的偏转运动。

在停车锁止轮3上的齿1具有第一和第二排斥轮廓8a、8b，其中，所述第一和第二排斥轮廓8a、8b彼此反向地设置在相应的齿1上并且构造成从径向缩入部9朝向相应的齿侧面10沿径向增大。所述排斥轮廓8a、8b设置用于：滑动地引导爪齿4并且在停车锁止轮3的处于最小极限转速与最大极限转速之间的针对的转速范围内将爪齿弹射越过与相应的齿1邻接的齿隙2，以避免在所述针对的转速范围内停车锁止爪5的齿侧面10与停车锁止轮3的齿侧面11接触。由此，在所述针对的转速范围内减小在停车锁止轮3与停车锁止爪5之间的接触力和磨损。所述径向缩入部9沿圆周方向在当前情况中构造在两个反向设置的排斥轮廓8a、8b之间的中央。由图4可看到停车锁止轮3的放大图，其中，根据图4示出排斥轮廓8a、8b的三种可能的实施例。

停车锁止爪5弹射越过齿隙2的效果按照本发明被称作跳台效果。所述跳台效果显著减少停车锁止装置的磨损和噪声发射，其方式为：避免停车锁止爪5在所述针对的转速范围内在停车锁止轮3上接触。这尤其是在如下情况是这种情况：停车锁定挡被脱开并且动力总成系统是被强烈地预紧的。例如在脱开在斜坡上重负荷机动车的停车锁定挡时由于停车锁止爪5的齿侧面11与停车锁止轮3的齿侧面10接触而导致增加的磨损。

根据图1a和图1b示出第一位置，在该第一位置中沿顺时针方向旋转的停车锁止轮3、尤其是停车锁止轮3的齿1接触爪齿4。在当前情况中，停车锁止轮3以1100转/分钟的转速旋转。基于构造在齿1上的第二排斥轮廓8b，停车锁止爪5沿箭头方向p加速。在离开第二排斥轮廓8b之后，停车锁止爪5进一步沿箭头p的方向逆着在此未示出的弹簧的至少间接作用到停车锁止爪5上的弹簧力运动。

根据图2a和图2b示出第二位置，在该第二位置中爪齿4飞越齿隙2。在该位置上仅弹簧力还朝向停车锁止轮3的方向作用到停车锁止爪5上。因此，停车锁止爪5朝向沿旋转方向的齿1的第一排斥轮廓8a着陆。

根据图3a和图3b示出第三位置，在该第三位置中爪齿4在飞跃齿隙2之后着陆到沿旋转方向设置的齿1的第一排斥轮廓8a上。在停车锁止轮3上的齿1的齿侧面10未贴靠到爪齿4的齿侧面11上。

因此，停车锁止爪5在离开第二排斥轮廓8b之后首先进一步沿根据箭头p的脱开方向运动，然后在达到顶点之后再次返回并且朝向停车锁止轮3的方向运动直到碰到沿旋转方向设置的齿1的排斥轮廓8a上。

在700转/分钟的最小极限转速时，在当前情况中达到用于跳台效果的界限，从而停车锁止爪5在离开停车锁止轮3的排斥轮廓8b时不再进一步沿根据箭头p的脱开方向运动，而是直接开始朝向停车锁止轮3方向的加速的啮合运动。

图4示出停车锁止轮3的齿1的剖面图，其中，为了说明三种可能的实施例在齿1上设置加阴影线的第一和第二区域a和b。如果省去在齿1上的所述加阴影线的第一和第二区域a和b，则在齿1上的两个反向设置的排斥轮廓8a、8b构造成相同的和凹形的。如果仅省去在齿1上的阴影线的第二加区域b，则在齿1上的两个反向设置的排斥轮廓8a’、8b’构造成相同的和直线的。此外，如果在齿1上构造有加阴影线的区域a和b，则在齿1上的两个反向设置的排斥轮廓8a”、8b”构造成凸形的，其中，径向缩入(部)9为至少0.1mm。所述径向缩入部9沿圆周方向构造在两个反向设置的排斥轮廓8a、8b、8a’、8b’、8a”、8b”之间的中央。

换句话说，用于在停车锁止轮3的齿1上的齿顶轮廓的构型区域通过割线14确定，该割线延伸穿过停车锁止齿部的外直径16与齿1的齿侧面10的第一和第二交点15a、15b。齿顶轮廓可以沿割线14直线地延伸或凸形地或凹形地延伸。凸形轮廓的区域通过在割线14上形成加阴影线的第二区域b实现。相对于具有外直径16的圆柱形轮廓的径向缩入9为0.1mm。为了在齿1上构成凹形的齿顶轮廓，将加阴影线的第二区域b从沿割线14的笔直的齿1去掉。所述加阴影线的第一区域a对应于加阴影线的第二区域b在割线14上的镜像。

图5示出停车锁止爪5的爪齿4的剖面图，其中，为了说明三种可能的实施例在爪齿4上设置加阴影线的第一和第二区域a’和b’。如果省去在爪齿4上的加阴影线的第一和第二区域a’和b’，则爪齿4构造成凹形的。如果仅省去在爪齿4上的加阴影线的第二区域b’，则爪齿4构造成直线的或者说笔直的。此外，如果构造有在爪齿4上加阴影线的区域a’和b’，则爪齿4构造成凸形的，其中，构造为凸形的爪齿4的径向突起部13对应于爪齿4的齿宽度12的20％。所述径向突起部13沿圆周方向构造在爪齿4上的中央。

附图标记

1齿

2齿隙

3停车锁止轮

4爪齿

5停车锁止爪

6旋转轴线

7偏转轴线

8a第一排斥轮廓

8b第二排斥轮廓

8a’第一排斥轮廓

8b’第二排斥轮廓

8a”第一排斥轮廓

8b”第二排斥轮廓

9径向缩入部

10齿侧面

11齿侧面

12齿宽度

13径向突起部

14割线

15a第一交点

15b第二交点

16外直径

a在齿上的加阴影线的第一区域

b在齿上的加阴影线的第二区域

a’在齿上的加阴影线的第一区域

b’在齿上的加阴影线的第二区域

d箭头

p箭头