本发明涉及一种用于车辆的驻车锁定设备以及一种包括这种驻车锁定设备的车辆。驻车锁定设备包括适于在释放位置到锁定位置之间滑动的可滑动驻车棘爪。
背景技术：
具有自动变速器的车辆或不具有齿轮箱的电动车辆设置有驻车锁定功能，该驻车锁定功能适于锁定自动变速器的输出轴或电动机的输出轴，这限制车辆在任何方向上移动。驻车棘爪防止变速器旋转，并且因此防止车辆移动。驻车棘爪通过接合与布置在输出轴上的驻车齿轮(凹口轮)接合的棘爪(销)而将变速器的输出轴或电动机的输出轴锁定到变速器壳体，使变速器的输出轴(并且从而从动轮)停止旋转。当驻车棘爪在驻车齿轮的两个齿之间向下延伸时该驻车棘爪将锁定轴。驻车齿轮也可以被安装在其它位置中，只要其将能够防止车辆的车轮旋转。
在驾驶期间或者当车辆正在移动时，防止驻车棘爪接合。在具有自动变速器的车辆上，这通过阻挡档位选择器直到达到对于车辆安全的接合速度来完成。还可以使用软件来控制避免该状况，并且只有当车辆已达到静止时棘爪才可接合。
用于驻车棘爪的致动装置通常设置有弹簧，该弹簧将会将驻车棘爪朝向驻车齿轮推动。如果车辆静止并且驻车棘爪支承在齿的顶表面上，则驻车棘爪将抵靠齿的顶表面被推动。如果车辆略微移动，则驻车棘爪将被弹簧在齿之间向下推动并且将锁定输出轴。利用该解决方案，当接合时，驻车棘爪直接在齿之间向下延伸并不重要。
驻车锁定设备将通常包括围绕枢转销枢转的纵向延伸的驻车棘爪。驻车棘爪的锁定齿被布置在驻车棘爪的一端处，在与枢转轴线的相反侧处。致动器装置将使驻车棘爪朝向驻车齿轮枢转。致动器装置通常包括锥形衬套，该锥形衬套将使驻车棘爪朝向驻车轮枢转。
us2015025750a、us2016025214a和us2010193319a都公开了这种驻车锁定设备。这种驻车锁定设备通常相对良好地起作用，但是相对较大且较重。从而存在改进的空间。
技术实现要素：
因此，本发明的一个目的是提供一种用于车辆的改进的驻车锁定设备。本发明的进一步目的是提供一种包括这种驻车锁定设备的车辆。
在关于驻车锁定设备的权利要求1和关于车辆的权利要求15中的特征部分中描述了根据本发明的问题的解决方案。其它权利要求包含本发明的驻车锁定设备的有利的进一步发展。
在用于车辆的驻车锁定设备中，包括驻车棘爪、致动装置和复位弹簧，其中驻车棘爪被布置成处于释放位置或处于锁定位置，本发明的目的被实现在于，驻车棘爪是纵向的并且包括具有锁定端和致动端的本体，其中该驻车棘爪被布置成在释放位置与锁定位置之间滑动。
通过根据本发明的驻车锁定设备的该第一实施例，提供了一种紧凑且重量轻的驻车锁定设备，其中该驻车锁定设备的驻车棘爪可在径向方向上相对于驻车齿轮从释放位置滑动到锁定位置。通过允许驻车棘爪滑动而不是绕枢转轴线枢转，驻车棘爪可被制得较小和较轻。从而整个驻车锁定设备可被制得较小并且可获得更紧凑的安装。
在一种发展中，驻车棘爪悬垂在围绕该驻车棘爪的衬套中。衬套优选地以金属(例如钢)制成。由于变速器壳体由铝或铝合金制成并且驻车棘爪优选地由另一种材料(例如钢)制成，因此使用具有与驻车棘爪相同特性的衬套是有利的。这将降低变速器壳体与驻车棘爪之间的电偶腐蚀的风险。衬套还必须能够承受作用在衬套上的来自驻车棘爪和驻车齿轮的力。该力可能相当大，例如当车辆驻车在下坡或上坡中时。
在一种发展中，驻车锁定设备的致动装置是不对称的，并且在一个示例中横截面是矩形。矩形致动装置的使用将允许更紧凑的解决方案，并且将进一步增加驻车棘爪与致动装置之间的支承表面。利用该解决方案，致动装置的支承表面可以是平坦的，并且驻车棘爪的支承表面也可以是平坦的。
在一种发展中，驻车棘爪的短侧略微凸起。通过使一个表面凸起减小了驻车棘爪与衬套之间的摩擦。由于衬套是管形的，并且驻车棘爪是例如锻造的，因此更容易修改驻车棘爪的侧表面。凸起形状还将允许驻车棘爪在衬套中稍微倾斜，这将使力分布在更大的表面上。
在一种发展中，驻车棘爪的短侧略微凹入。由于衬套是管形的，并且驻车棘爪是例如锻造的，因此更容易修改驻车棘爪的侧表面。凹入形状将允许油进入驻车棘爪与衬套之间，这将改善驻车棘爪的润滑。
在一种发展中，驻车棘爪的锁定端的边缘是倾斜的。该倾斜将允许驻车棘爪更容易进入驻车齿轮的两个齿之间。倾斜的量优选地对应于驻车齿轮的啮合角。驻车齿轮齿的面角或侧面角(flankangle)通常是相对直的，并且从而驻车棘爪的边缘的倾斜将取决于齿的数量和齿的面角。
在一种发展中，驻车棘爪的致动端的边缘是倾斜的。该倾斜将允许致动装置更容易抵靠致动端在锁定位置与释放位置之间滑动。致动装置设置有在释放区段的支承表面与锁定区段的支承表面之间的倾斜表面。致动端的边缘的倾斜优选地对应于致动装置的倾斜表面的倾斜。
在一种发展中，驻车锁定设备包括适于支撑致动装置的支撑辊。支撑辊将抵靠致动装置的上支承表面支承，并且将在将驻车棘爪推动到锁定位置时提供支撑。当驻车棘爪处于释放位置时，支撑辊也将抵靠致动装置支承，在这种情况下致动装置被驻车锁定设备的复位弹簧朝向支撑辊推动。当车辆驻车在斜坡中时，支撑辊必须能够承受作用在支撑辊上的来自驻车棘爪和驻车齿轮的径向力。由于该系统适于为自动打开的，即，当致动装置从驻车棘爪移除时驻车棘爪将离开驻车齿轮，因此存在作用在支撑辊上的径向力。
附图说明
下面将参考附图更详细地描述本发明，其中
图1示出根据本发明的驻车锁定设备的分解视图，
图2示出根据本发明的驻车锁定设备的细节，
图3示出处于释放位置的根据本发明的驻车锁定设备，
图4示出处于锁定位置的根据本发明的驻车锁定设备，以及
图5示出包括根据本发明的驻车锁定设备的车辆。
具体实施方式
具有下面描述的进一步发展的本发明的各实施例应仅被视为示例并且决不限制由专利权利要求提供的保护的范围。
图1至图4示出本发明的驻车锁定设备，并且图5示出包括这种驻车锁定设备的车辆。
驻车锁定设备包括驻车棘爪2、致动装置7和复位弹簧12。驻车棘爪被布置为处于如图3中所示的释放位置，在该位置中驻车齿轮可自由地旋转，或者处于如图4中所示的锁定位置，在该位置中驻车齿轮被锁定。驻车棘爪2适于在释放位置与锁定位置之间滑动。在所示示例中，驻车棘爪是纵向的，具有矩形横截面。驻车棘爪包括具有锁定端4和致动端5的本体3。本体的短侧21适于与衬套相互作用，将作用在驻车棘爪上的力传递到变速器壳体。驻车棘爪本体的长侧22适于与驻车齿轮平行布置。驻车棘爪本体的长侧22也可以略微凸起。
锁定端4适于与驻车齿轮20的齿相互作用，并且在边缘的短侧21上设置有倾斜的支承表面：第一锁定支承表面27和第二锁定支承表面28。第一锁定支承表面27适于阻挡驻车齿轮在一个方向上旋转，并且第二锁定支承表面28适于阻挡驻车齿轮在另一个方向上旋转。倾斜将允许驻车棘爪更容易进入驻车齿轮的两个齿之间。在所示示例中，锁定支承表面相对于驻车棘爪2的中心轴线32的角度为30度，但是其它倾斜角度也是可能的。锁定支承表面必须提供驻车齿轮的牢固锁定。倾斜角度优选地相对尖锐，使得驻车棘爪将能够在没有变形的情况下保持驻车齿轮。锁定端4还设置有适于抵靠驻车齿轮的齿的顶面(topland)支承的锁定端支承表面23。驻车棘爪的锁定支承表面的倾斜也是重要的以便提供自打开的驻车棘爪，即，当用于处于锁定位置的驻车棘爪的保持支撑件从驻车棘爪移除时，驻车棘爪将离开驻车齿轮。从而，驻车棘爪的锁定端4与驻车齿轮的齿之间的角度必须允许驻车棘爪被推离驻车齿轮。
致动端5适于与致动装置7相互作用。驻车棘爪2的致动端5设置有倾斜的致动支承表面：第一致动支承表面25和第二致动支承表面26。倾斜将允许致动装置7更容易抵靠致动端5在释放位置与锁定位置之间滑动。致动端5还设置有适于抵靠致动装置7支承的致动端支承表面24。致动装置7设置有在释放区段9的支承表面31与锁定区段10的支承表面30之间的倾斜表面11。
锁定区段10的支承表面30优选地大致上垂直于驻车棘爪的中心轴线32。当车辆驻车时作用在驻车棘爪上的力从致动端的支承表面24被传递到致动装置7的锁定区段10的支承表面30。从而，这些表面必须彼此对应并且应该彼此平行。当驻车棘爪处于释放位置时，释放区段9的支承表面31必须仅承受来自复位弹簧的力，并且该力不是关键性的。在所示示例中，支承表面31还平行于驻车棘爪2的致动端的支承表面24。在所示示例中，仅第一致动支承表面25用于抵靠致动装置7的倾斜表面11滑动，但是使驻车棘爪对称是有利的。
驻车棘爪优选地由金属制成，并且可以例如由锻钢或烧结钢制成。重要的是，当车辆驻车在斜坡中时，驻车棘爪可承受来自驻车齿轮的力。驻车齿轮也由钢制成。
在所示示例中，驻车棘爪2悬垂在围绕该驻车棘爪的衬套6中。衬套被安装在变速器壳体18的壁19中，该变速器壳体18由铝或铝合金制成。衬套优选地由钢或金属合金制成。使用具有与驻车棘爪相同特性的衬套是有利的。衬套的使用将降低变速器壳体与驻车棘爪之间的电偶腐蚀的风险，尤其是当它们由不同材料制成时。衬套还必须能够承受作用在衬套上的来自驻车棘爪和驻车齿轮的力。该力可能相当大，例如当车辆驻车在下坡或上坡中时。衬套的内壁优选地是直的并且平行的。
驻车棘爪2的本体3的短侧21在所示示例中是直的。这将允许驻车棘爪容易地在衬套6中滑动。然而，取决于驻车棘爪的设计和机械特性，有可能使短侧略微凸起或凹入。通过使短侧21略微凸起，可以减小驻车棘爪与衬套之间的摩擦。凸起形状将允许驻车棘爪在衬套中稍微倾斜，这将使力分布在更大的表面上。
通过使驻车棘爪2的短侧21略微凹入，也可以减小驻车棘爪与衬套之间的摩擦。凹入形状将允许油进入驻车棘爪与衬套之间，这将改善驻车棘爪的润滑。
复位弹簧12被布置在变速器壳体18处。复位弹簧的一端支承在变速器壳体上，并且另一端被布置在驻车棘爪的致动端5中的开口13中。复位弹簧被布置成将驻车棘爪朝向释放位置推动，使得无论驻车棘爪在变速器壳体上的安装位置如何，驻车棘爪都将被推离锁定位置。在所示示例中，驻车锁定设备1被布置在变速器壳体的顶部处，使得驻车棘爪被复位弹簧向上推动。在所示示例中，复位弹簧是卷绕螺旋弹簧。也有可能使用其它类型的弹簧，例如取决于可用空间。
驻车锁定设备包括布置成与驻车棘爪2相互作用的致动装置7。该致动装置适于在第一位置到第二位置之间移动，在第一位置中，致动装置允许驻车棘爪2处于释放位置，在第二位置中，致动装置迫使驻车棘爪到锁定位置。致动装置7被布置在致动器杆15上，该致动器杆15延伸穿过穿过致动装置的纵向孔。致动装置能够在致动器杆上滑动并且通过致动器弹簧16被推动到致动器杆15的末端。致动器杆由致动器14控制，该致动器14可以是例如电磁螺线管或旋转电机。致动器由车辆的控制系统控制，并且当变速器换档选择器被置于驻车位置时或者当电动车辆驻车时被激活。
驻车锁定设备的致动装置7是不对称的，并且在所示示例中设置有矩形横截面，具有平行的侧壁33。矩形致动装置的使用将允许更紧凑的解决方案，并且将进一步增加驻车棘爪与致动装置之间的支承表面。利用该解决方案，致动装置的支承表面30、31可以是平坦的，并且驻车棘爪的支承表面24也可以是平坦的。致动装置7的厚度可以与驻车棘爪2的厚度相同，即对应于驻车棘爪的短侧的宽度。侧壁可以在侧向方向上由支撑表面或辊支撑，或者致动器杆可以以侧向方式被支撑，使得致动装置沿着直线运动。
驻车锁定设备1进一步包括布置在变速器壳体18处的支撑辊17。该支撑辊适于通过致动装置7支撑驻车棘爪2，并且在所示示例中将承受当驻车棘爪处于锁定位置时作用在驻车棘爪上的竖直力。支撑辊17将抵靠致动装置7的上支承表面29支承，并且将在将驻车棘爪推动到锁定位置时提供支撑。当驻车棘爪处于释放位置时，支撑辊也将抵靠致动装置支承，在这种情况下，致动装置7被驻车锁定设备的复位弹簧12朝向支撑辊17推动。这在图2中示出。
当致动装置从释放位置移动到锁定位置时，倾斜表面11将与致动装置7的致动端5的第一致动支承表面25接触。如果驻车棘爪定位成使得其直接位于驻车齿轮的两个齿之间，则倾斜表面11将会将驻车棘爪在所述齿之间向下推动并且致动装置7将移动到锁定位置，在该锁定位置，锁定区段10的锁定区段支承表面30抵靠驻车棘爪2的致动端5的致动端支承表面24支承。这在图4中示出。当致动器被控制为锁定驻车锁定设备1时，致动器弹簧16将会将致动装置从释放位置推动到锁定位置。致动器弹簧16的弹簧力将克服复位弹簧12的力和驻车棘爪的摩擦。
如果致动装置从释放位置移动到锁定位置并且驻车棘爪被定位成使得锁定端4的锁定端支承表面23将支承在驻车齿轮的齿的顶面上，则驻车棘爪不可在驻车齿轮的齿之间被向下推动。驻车棘爪将被稍微向下推动，并且致动装置7的倾斜表面11将支承在驻车棘爪的致动端5的倾斜的第一致动支承表面25上。致动器弹簧将被压缩，并且致动器杆将部分地通过致动装置中的开口滑动。如果车辆略微移动，则驻车齿轮将旋转一些角度使得驻车棘爪将被致动装置在驻车齿轮的齿之间向下推动。倾斜表面11将向下推动驻车棘爪并且锁定区段10的锁定区段支承表面30将支承在驻车棘爪上。致动装置7将同时通过致动器弹簧16移动到锁定位置。
图4示出包括内燃机41的车辆40，该车辆40具有包括根据本发明的驻车锁定设备1的自动变速器。该车辆还可以包括包括驻车锁定设备1的电动机。驻车锁定设备在所示示例中被布置在变速器或电动机的输出轴处，使得该驻车锁定设备可阻挡输出轴旋转。驻车锁定设备也可以被定位在传动系的其它位置中，只要驻车锁定设备可阻止输出轴旋转。
本发明不应被视为限于上述各实施例，在随后的专利权利要求的范围内许多另外的变型和修改是可能的。
附图标记
1：驻车锁定设备
2：驻车棘爪
3：本体
4：锁定端
5：致动端
6：衬套
7：致动装置
8：本体
9：释放区段
10：锁定区段
11：倾斜表面
12：复位弹簧
13：弹簧开口
14：致动器
15：致动器杆
16：致动器弹簧
17：支撑辊
18：变速器壳体
19：壁
20：驻车齿轮
21：短侧
22：长侧
23：锁定端支承表面
24：致动端支承表面
25：第一致动支承表面
26：第二致动支承表面
27：第一锁定支承表面
28：第二锁定支承表面
29：上支承表面
30：锁定区段支承表面
31：释放区段支承表面
32：中心轴线
33：侧壁
40：车辆
41：内燃机