Title:
Arreitiereinrichtung sowie Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges
Document Type and Number:
Kind Code:
A1

Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Arretiereinrichtung (2) für einen Linearaktor (3), insbesondere einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges, mit einem ersten Arretierelement (6) zum Arretieren einer dafür vorgesehenen und entlang einer Aktorlängsachse (5) verschiebbaren Aktorstange (4) des Linearaktors (3) in zumindest einer Schaltstellung, und einem in Umfangsrichtung fixierten Axialläufer (16), der zum Betätigen des ersten Arretierelements entlang einer Arretierachse (18) axialverschiebbar ist. Erfindungsgemäß weist die Arretiereinrichtung (2) einen in Axialrichtung fixierten und gemeinsam mit dem ersten Arretierelement (6) um die Arretierachse (18) drehbaren Arretierrotor (25) und einen zwischen dem Axialläufer (16) und dem Arretierrotor (25) ausgebildeten Wandlermechanismus (31) auf, mittels dem die Translationsbewegung des Axialläufers (16) in eine Rotationsbewegung des Arretierrotors (25) wandelbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung (1) mit einer derartigen Arretiereinrichtung (2).





Inventors:
Schwegler, Thomas (88069, Tettnang, DE)
Pelzl, Mark (88048, Friedrichshafen, DE)
Pantke, Michael (88048, Friedrichshafen, DE)
Application Number:
DE102016211514
Publication Date:
12/28/2017
Filing Date:
06/27/2016
Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG, 88046 (DE)
International Classes:
F16H63/34; F16H63/38; G05G5/06; H01F7/121
Domestic Patent References:
DE102010043262A1N/A
Foreign References:
AT7521U1
20140216885
WO2004028845A1
Claims:
1. Arretiereinrichtung (2) für einen Linearaktor (3), insbesondere einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges, mit einem ersten Arretierelement (6) zum Arretieren einer dafür vorgesehenen und entlang einer Aktorlängsachse (5) verschiebbaren Aktorstange (4) des Linearaktors (3) in zumindest einer Schaltstellung, und einem in Umfangsrichtung fixierten Axialläufer (16), der zum Betätigen des ersten Arretierelements entlang einer Arretierachse (18) axialverschiebbar ist, gekennzeichnet durch einen in Axialrichtung fixierten und gemeinsam mit dem ersten Arretierelement (6) um die Arretierachse (18) drehbaren Arretierrotor (25) und einen zwischen dem Axialläufer (16) und dem Arretierrotor (25) ausgebildeten Wandlermechanismus (31), mittels dem die Translationsbewegung des Axialläufers (16) in eine Rotationsbewegung des Arretierrotors (25) wandelbar ist.

2. Arretiereinrichtung nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandlermechanismus (31) zumindest ein am Axialläufer (16) ausgebildetes erstes Wandlerelement (32, 36) und ein mit diesem korrespondierendes und am Arretierrotor (25) ausgebildetes zweites Wandlerelement (33, 37) aufweist.

3. Arretiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines dieser beiden Wandlerelemente (32, 33, 36, 37) eine sich in Axial- und Umfangsrichtung erstreckende und/oder schräg zur Arretierachse (18) verlaufende Führungsfläche (34, 35) aufweist.

4. Arretiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere plane, konkave oder konvexe, Führungsfläche (34, 35) ein Helixabschnitt ist und/oder sich über ein Winkelintervall von mehr als 30° und/oder weniger als 90°, insbesondere von 60°, erstreckt.

5. Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialläufer (16) und/oder der Arretierrotor (25) einen, insbesondere hohlzylindrischen, Grundkörper (22, 30) aufweist und/oder der Arretierrotor (25) im Inneren des Axialläufers (16) angeordnet ist, wobei der Arretierrotor (25) vorzugsweise mit seiner Außenumfangsfläche (27) an der Innenumfangsfläche (28) des Axialläufers (16) drehbar gelagert aufgenommen ist.

6. Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialläufer (16) einen Läuferabsatz (38) und/oder der Arretierrotor (25) einen Rotorabsatz (39) aufweist und/oder dass die beiden miteinander korrespondierenden Wandlerelemente (32, 33, 36, 37) an den zueinander zugewandten Stirnseiten des Läuferabsatzes (38) und Rotorabsatzes (39) ausgebildet sind.

7. Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialläufer (16) und der Arretierrotor (25) mehrere, insbesondere vier, zueinander in Umfangsrichtung versetzte Wandlerelemente (32, 33, 36, 37) aufweist.

8. Arretiereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei in Umfangsrichtung zueinander benachbarte Wandlerelemente (32, 33, 36, 37) durch eine im Läuferabsatz (38) und/oder Rotorabsatz (39) ausgebildete Umfangsausnehmung (40, 41) voneinander beabstandet sind.

9. Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialläufer (16) zwischen einer Neutralposition und einer Betätigungsposition axialverschiebbar ist und/oder dass zumindest eine dieser beiden Positionen durch einen axialen Endanschlag (17, 19) festgelegt ist.

10. Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierrotor (25) zwischen einer Freigabeorientierung und einer Arretierorientierung verdrehbar ist und/oder dass zumindest eine dieser beiden Orientierungen durch einen Rotationsanschlag (42), insbesondere des Axialläufers (16), festgelegt ist.

11. Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (2) ein Federelement (44), insbesondere eine Torsionsfeder, aufweist, mittels der der Arretierrotor (25) in Umfangsrichtung federbeaufschlagt in die Freigabe- oder Arretierorientierung gedrückt ist, wobei der Axialläufer (16) durch das Federelement (44) vorzugsweise mittelbar über den Arretierrotor (25) in die Neutralposition gedrückt ist.

12. Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die, vorzugsweise elektromagnetische, Arretiereinrichtung (2) einen den Axialläufer (16) umgebenden Stator (14) und/oder eine bestrombare Spule (15) zur Erzeugung eines Magnetfeldes zum Bewegen des Axialläufers (16) aus der Neutralposition in die Betätigungsposition umfasst.

13. Betätigungsvorrichtung (1) zum Betätigen einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges mit einem, insbesondere elektromagnetischen, Linearaktor (3), der eine entlang einer Aktorlängsachse (5) zwischen zumindest zwei Schaltstellungen verschiebbare Aktorstange (4) aufweist, einer, insbesondere elektromagnetischen, Arretiereinrichtung (2) zum Sperren der Aktorstange (4) in zumindest einer ihrer Schaltstellungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (2) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.

14. Betätigungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorstange (4) ein zweites Arretierelement (7) aufweist, das mit einem ersten Arretierelement (6) der Arretiereinrichtung (2) korrespondiert, insbesondere derart, dass das erste Arretierelement (6) gegenüber dem zweiten Arretierelement (7) um eine zur Aktorlängsachse (5) koaxiale Arretierachse (18) aus einer Freigabeorientierung in eine Arretierorientierung verdrehbart ist, wenn sich die Aktorstange (4) in einer Schaltstellung befindet.

15. Betätigungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Arretierelement (6) als Sperrnut (9) ausgebildet ist, die vorzugsweise einen sich in Axialrichtung erstreckenden Durchgangsabschnitt (11) und/oder einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Sperrabschnitt (12; 13) umfasst.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arretiereinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges mit einer derartigen Arretiereinrichtung gemäß der im Oberbegriff des zweiten unabhängigen Patentanspruchs näher definierten Art.

Aus der DE 10 2010 043 262 A1 ist eine Vorrichtung zum Betätigen eines Verriegelungsmechanismus bekannt, der vorliegend eine an sich bekannte Parksperreneinrichtung eines mit einem Automatikgetriebe ausgeführten Antriebsstranges eines Kraftfahrzeugs ist. Die Vorrichtung weist eine entgegen einer in Schließrichtung des Verriegelungsmechanismus wirkenden Federeinrichtung in Öffnungsrichtung des Verriegelungsmechanismus betätigbare und in axialer Richtung in einem Zylinder verschiebbar angeordnete Kolbeneinheit auf. In montiertem Zustand ist die Kolbeneinheit mit einer Parkstange der Parksperreneinrichtung verbunden, wobei die Parkstange wiederum derart mit einer Parksperrenklinke gekoppelt ist, dass die Parksperrenklinke aufgrund einer axialen Bewegung der Kolbeneinheit und der damit verbundenen Parkstange mit einem mit dem Abtrieb des Antriebsstranges drehfest verbundenen Parksperrenrad in Eingriff bringbar ist, um einen Abtrieb drehfest darzustellen, oder aus dem Eingriff mit dem Parksperrenrad führbar ist, wobei der Abtrieb dann drehbar ist. Des Weiteren ist die Vorrichtung mit einer in einer einem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position der Kolbeneinheit selbsttätig aktivierenden Rasteinrichtung zum Halten der Kolbeneinheit in der dem geöffneten Zustand des Verriegelungsmechanismus äquivalenten axialen Position ausgebildet. Zusätzlich ist die Vorrichtung mit einer elektromagnetischen Betätigungseinrichtung zum Betätigen eines Löseelements ausgeführt, das zum Deaktivieren der Rasteinrichtung vorgesehen ist und mit einer Ankerstange verbunden und gemeinsam mit der Ankerstange sowie einem wiederum damit wirkverbundenen Ankerelement längsbeweglich im Inneren des Zylinders angeordnet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Arretiereinrichtung sowie eine Betätigungsvorrichtung mit möglichst geringen radialen Bauvolumen zu schaffen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.

Vorgeschlagen wird eine Arretiereinrichtung für einen Linearaktor, insbesondere einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges, mit einem ersten Arretierelement zum Arretieren einer dafür vorgesehenen und entlang einer Aktorlängsachse verschiebbaren Aktorstange eines Linearaktors in zumindest einer Schaltstellung. Des Weiteren umfasst die Arretiereinrichtung einen in Umfangsrichtung fixierten Axialläufer, der zum Betätigen des ersten Arretierelements entlang einer Arretierachse axialverschiebbar ist. Die Arretiereinrichtung weist einen Arretierrotor auf. Der Arretierrotor ist in Axialrichtung fixiert und gemeinsam mit dem ersten Arretierelement um die Arretierachse drehbar. Zwischen dem Axialläufer und dem Arretierrotor ist ein Wandermechanismus ausgebildet, mittels dem die Translationsbewegung des Axialläufers in eine Rotationsbewegung des Arretierrotors wandelbar ist. Hierdurch kann vorteilhafterweise der radiale Bauraum der Arretiereinrichtung reduziert werden.

Vorteilhaft ist es, wenn der Wandlermechanismus zumindest ein am Axialläufer ausgebildetes erstes Wandlerelement und ein mit diesem korrespondierendes und am Arretierrotor ausgebildetes zweites Wandlerelement aufweist. Vorzugsweise sind die beiden Wandlerelemente in Axialrichtung zueinander zugewandt. Infolgedessen ist es vorteilhaft, wenn die beiden Wandlerelemente an zwei zueinander zugewandten Stirnseiten des Axialläufers und des Arretierrotors ausgebildet sind. Hierdurch kann die axiale Bewegung des Axialläufers in eine Rotationsbewegung des Arretierrotors umgewandelt werden, wenn diese stirnseitig im Bereich der Wandlerelemente aneinander anliegen.

Auch ist es vorteilhaft, wenn zumindest eines dieser beiden Wandlerelemente als Führungsfläche ausgebildet ist, an der das korrespondierende Wandlerelement bei einer Axialverschiebung des Axialläufers aufgrund einer dadurch bedingten rotatorischen Ausweichbewegung des Arretierrotors entlangbewegbar ist. Vorteilhaft ist es, wenn sich das Wandlerelement, insbesondere die Führungsfläche, in Axial- und Umfangsrichtung erstreckt. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn sich das Wandlerelement, insbesondere die Führungsfläche, schräg zur Arretierachse erstreckt. Die in Axialrichtung wirkende Axialkraft zum Verschieben des Axialläufers wird somit durch die schräge Führungsfläche in einen in Umfangsrichtung wirkenden Kraftanteil aufgeteilt. Dieser bewirkt eine Rotation des Arretierrotors.

Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn die Führungsfläche plan, konkav oder konvex ausgebildet ist. Sofern sowohl das erste Wandlerelement als auch das zweite Wandlerelement als Führungsfläche ausgebildet sind, ist demnach bei einer konkaven Ausbildung des ersten Wandlerelement das zweite Wandlerelement konvex ausgebildet, so dass diese aneinander anliegen.

Auch ist es vorteilhaft, wenn sich die Führungsfläche in Umfangsrichtung bzw. in einer Querschnittsansicht über ein Winkelintervall von mehr als 30° und/oder weniger als 90° erstreckt. Diesbezüglich ist es insbesondere vorteilhaft, wenn sich die Führungsfläche in Umfangsrichtung über ein Winkelintervall von 60° erstreckt. Vorteilhafterweise ist somit der Arretierrotor gegenüber dem Axialläufer um weniger als 90° rotierbar.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Führungsfläche ein Helixabschnitt bzw. ein Teil einer Helix ist. Die Führungsfläche bzw. das dieses ausbildende Wandlerelement erstreckt sich somit im Wesentlichen schraubenförmig bzw. als Teilabschnitt einer Schraubenfläche entlang der Außenumfangsfläche des Arretierrotors und/oder des Axialläufers. Hierdurch kann eine entsprechende Umlenkung der durch den Axialläufer aufgebrachten Axialkraft in Umfangsrichtung bewirkt werden, so dass hierdurch eine Rotation des Arretierrotors erfolgt.

Vorteilhaft ist es, wenn der Axialläufer und/oder der Arretierrotor einen Grundkörper aufweisen. Dieser ist vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet. Der Grundkörper weist demnach eine radial äußere Außenumfangsfläche und eine radiale innere Innenumfangsfläche auf. Vorzugsweise ist der Arretierrotor im Inneren des hohlzylindrischen Axialläufers angeordnet. Der Arretierrotor ist vorzugsweise mit seiner Außenumfangsfläche an der Innenumfangsfläche des Axialläufers drehbar gelagert aufgenommen. Hierdurch kann eine zusätzliche Lagerung des Arretierrotors, beispielsweise an einem Gehäuse der Arretiereinrichtung, entfallen.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Axialläufer einen, sich insbesondere radial nach innen erstreckenden, Läuferabsatz aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn der Arretierrotor einen, sich insbesondere radial nach außen erstreckenden, Rotorabsatz aufweist. Der Läuferabsatz und/oder Rotorabsatz kann kragen- und/oder ringförmig ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn die beiden miteinander korrespondierenden Wandlerelemente an den zueinander zugewandten Stirnseiten des Läuferabsatzes und des Rotorabsatzes ausgebildet sind. Der Axialläufer und der Arretierrotor liegen demnach stirnseitig im Bereich ihrer beiden Wandlerelemente aneinander an. Hierdurch kann eine in Radialrichtung sehr kompakte Bauform ausgebildet werden.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Axialläufer und der Arretierrotor mehrere, insbesondere vier, zueinander in Umfangsrichtung versetzte Wandlerelemente, insbesondere miteinander korrespondierende Wandlerelementpaare, aufweisen. Hierdurch kann die durch den Axialläufer aufgebrachte Axialkraft auf mehrere Flächenpaare aufgeteilt werden.

Um das Gewicht der Arretiereinrichtung reduzieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn zwei in Umfangsrichtung zueinander benachbarte Wandlerelemente des Axialläufers und/oder des Arretierrotors durch eine im Läuferabsatz und/oder Rotorabsatz ausgebildete Umfangsausnehmung voneinander beabstandet sind.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das erste Arretierelement einteilig mit dem Arretierrotor ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ ist das Arretierelement als Sperrfortsatz ausgebildet. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn sich das erste Arretierelement von der Innenumfangsfläche des Grundkörpers des Arretierrotors radial nach innen erstreckt.

Vorteilhaft ist es, wenn der Axialläufer zwischen einer Neutralposition, in der die Arretiereinrichtung nicht betätigt ist, und einer Betätigungsposition, in der die Arretiereinrichtung die Parksperre aktiviert, axialverschiebbar ist. Vorteilhafterweise ist zumindest eine dieser beiden Positionen durch einen axialen Endanschlag festgelegt. Der axiale Endanschlag ist vorzugsweise gehäuseseitig ausgebildet. Der Axialläufer stößt hierbei vorzugsweise im Bereich seiner Enden stirnseitig an den Endanschlägen an.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Arretierrotor zwischen einer Freigabeorientierung und einer Arretierorientierung verdrehbar ist. In der Freigabeorientierung ist die dafür vorgesehene Aktorstange in Axialrichtung nicht fixiert, so dass diese entlang der Aktorlängsachse frei verschiebbar ist. In der Arretierorientierung ist die Aktorstange im Gegensatz dazu mittels des Arretierelements in einer Schaltstellung verriegelt. Der einzige Freiheitsgrad der Aktorstange, nämlich die Axialverschiebbarkeit, ist somit durch das verdrehte Arretierelement bzw. den damit verbundenen Arretierrotor festgelegt.

Die Freigabeorientierung und/oder die Arretierorientierung können durch die Endanschläge des Axialläufers mittelbar, d. h. über den Axialläufer, festgelegt sein. Zusätzlich oder alternativ ist es aber auch ebenso denkbar, dass zumindest eine dieser beiden Orientierungen durch einen Rotationsanschlag festgelegt ist. Vorzugsweise ist der Rotationsanschlag an dem Axialläufer ausgebildet. Der Arretierrotor schlägt demnach mit einer in Umfangsrichtung zeigenden Anschlagsfläche an dem damit korrespondierenden Rotationsanschlag an. Hierdurch ist eine der beiden Orientierungen festgelegt. Zusätzlich kann der Arretierrotor und/oder der Axialläufer einen zweiten Rotationsanschlag bzw. eine damit korrespondierende zweite Anschlagsfläche aufweisen, mittels denen die entgegengesetzte Rotationsrichtung festgelegt ist.

Vorteilhaft ist es, wenn die Arretiereinrichtung ein Federelement, insbesondere eine Torsionsfeder, aufweist. Das Federelement greift insbesondere am Arretierrotor an. Es drückt den Arretierrotor in Umfangsrichtung federbeaufschlagt in die Freigabe- oder Arretierorientierung. Aufgrund des Wandlermechanismus wird somit auch der Axialläufer mittelbar über den Arretierrotor federbeaufschlagt in eine seiner beiden Positionen gedrückt. Vorzugsweise ist der Axialläufer mittels des Federelementes in die Neutralpositionsfeder beaufschlagt gedrückt. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist somit der Axialläufer durch das Federelement mittelbar über den Arretierrotor in die Neutralposition gedrückt. Hierdurch kann ein zusätzliches Federelement zum Zurückholen des Axialläufers eingespart werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Arretiereinrichtung als elektromagnetische Arretiereinrichtung ausgebildet ist. Des Weiteren ist es diesbezüglich vorteilhaft, wenn die Arretiereinrichtung einen Stator und/oder eine bestrombare Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes umfasst. Vorzugsweise umgibt der Stator den Axialläufer. Ebenso ist die Spule vorzugsweise radial außerhalb des Axialläufers angeordnet. Bei Bestromung der Spule wird der Axialläufer aus der Neutralposition in die Betätigungsposition axial verschoben.

Um eine kompakte Bauform der Arretiereinrichtung sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Axialläufer mit seiner Außenumfangsfläche an der Innenumfangsfläche des Stators und/oder der Spule axialverschiebbar gelagert aufgenommen ist.

Vorgeschlagen wird ferner eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges. Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen, insbesondere elektromagnetischen, Linearaktor, der eine entlang einer Aktorlängsachse zwischen zumindest zwei Schaltstellungen verschiebbare Aktorstangen aufweist. Des Weiteren umfasst die Betätigungsvorrichtung eine, insbesondere elektromagnetische, Arretiereinrichtung zum Sperren der Aktorstange in zumindest einer ihrer Schaltstellungen. Die Arretiereinrichtung ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Hierdurch kann eine in Radialrichtung sehr kompakte Betätigungsvorrichtung geschaffen werden.

Vorteilhaft ist es, wenn die Aktorstange ein zweites Arretierelement aufweist, das mit einem ersten Arretierelement der Arretiereinrichtung korrespondiert. Hierbei sind die beiden Arretierelemente vorzugsweise derart ausgebildet, dass das erste Arretierelement gegenüber dem zweiten Arretierelement um eine zur Aktorlängsachse koaxiale Arretierachse aus einer Freigabeorientierung in eine Arretierorientierung verdrehbar ist, wenn sich die Aktorstange in einer ihrer Schaltstellungen befindet. Hierdurch kann eine Arretierung der Aktorstange in der entsprechenden Schaltstellung erfolgen.

Auch ist es vorteilhaft, wenn das zweite Arretierelement als Sperrnut ausgebildet ist. Hierbei umfasst die Sperrnut vorzugsweise einen sich in Axialrichtung erstreckenden Durchgangsabschnitt und/oder einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden und/oder an den Durchgangsabschnitt angrenzenden Sperrabschnitt. Wenn sich der Sperrfortsatz im Durchgangsabschnitt befindet, kann die Aktorstange frei in Axialrichtung verschoben werden. Bei entsprechender Rotation des Sperrfortsatzes wird dieser vom Durchgangsabschnitt in Umfangsrichtung in den Sperrabschnitt verschoben. Im Sperrabschnitt ist der Sperrfortsatz somit in Axialrichtung formschlüssig festgelegt, so dass die Aktorstange in der Schaltstellung arretiert ist.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch eine Betätigungsvorrichtung mit einer Arretiereinrichtung, bei der sich vorliegend ein Axialläufer in einer Neutralposition und ein Arretierrotor in einer Freigabeorientierung befinden,

2 eine perspektivische Ansicht des Arretierrotors gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel,

3 eine perspektivische Ansicht des Axialläufers gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel,

4 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrichtung gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel,

5 eine Längsschnittansicht der Betätigungsvorrichtung aus 1, bei der sich der Axialläufer in einer Betätigungsposition und der Arretierrotor in einer Arretierorientierung befinden, und

6 eine Querschnittsansicht der Betätigungsvorrichtung gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in dem in 5 dargestellten Verriegelungszustand.

1 zeigt eine Betätigungsvorrichtung 1 im Längsschnitt. Diese wird insbesondere zur Betätigung einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges verwendet. Derartige Parksperren werden in Getrieben von Kraftfahrzeugen zur Sicherung des Fahrzeugs gegen ein unbeabsichtigtes Wegrollen genutzt. Insbesondere wenn in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs nicht-mechanische Komponenten verbaut werden, wie beispielsweise bei Automatikgetrieben mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern, sichern Parksperre die Fahrzeugposition im Falle eines Fahrzeugstillstands oder bei abgestelltem Motor. Hierfür umfasst die Parksperre eine gegen eine Rückstellkraft verschwenkbare Sperrklinke, die mittels eines Klinkenzahns in eine außenumfänglich auf einem Parksperrenrad angeordnete Sperrverzahnung des zu sichernden Getriebes formschlüssig eingreift. Ist der Formschluss hergestellt, verhindert die Sperrklinke mit dem drehfest auf der Getriebeabtriebswelle angeordneten Parksperrenrad dessen Bewegung und damit die Bewegung des Fahrzeugs. Die Betätigung der Sperrklinke erfolgt hierbei über einen Aktor.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Aktor gemäß 1 als Linearaktor 3 ausgebildet. Er umfasst eine Aktorstange 4, die entlang einer Aktorlängsachse 5 in zumindest zwei Schaltstellungen verschiebbar ist. Vorliegend ist die Aktorstange 4 des Weiteren drehfest ausgebildet. Ihr einziger Freiheitsgrad besteht demnach in ihrer Axialverschieblichkeit. Der Linearaktor 3 weist des Weiteren einen vorliegend nicht dargestellten Antrieb auf, mittels dem die Aktorstange 4 zumindest in eine Richtung motorisch verfahren werden kann. Die Rückstellung in die entgegengesetzte Richtung kann hierbei über eine ebenfalls nicht dargestellte Rückholfeder ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Antrieb um einen elektromagnetischen Antrieb.

Um den Linearaktor 3 in einer Schaltstellung halten zu können, muss dieser dauerhaft bestromt werden. Um eine Arretierung der Schaltstellung auch ohne Bestromung des Linearaktors 3 sicherstellen zu können, umfasst die Betätigungsvorrichtung 1 eine Arretiereinrichtung 2. Diese zeichnet sich durch ein geringes radiales Bauvolumen aus und kann ferner gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere Schaltstellungen des Linearaktors 3 arretieren. Da die Arretierung ferner über Formschluss erfolgt, kann der Linearaktor 3 sehr sicher arretiert werden.

Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Arretiereinrichtung 2 als elektromagnetische Arretiereinrichtung ausgebildet. Die Arretiereinrichtung 2 weist ein erstes Arretierelement 6 auf. An der Aktorstange 4 ist ein zweites Arretierelement 7 angeordnet. Das erste Arretierelement 6 der Arretiereinrichtung 2 ist vorliegend als Sperrfortsatz 8 ausgebildet. Das damit korrespondierende zweite Arretierelement 7 des Linearaktors 3 ist gemäß 1 als Sperrnut 9 ausgebildet. Die Sperrnut 9 ist an der Außenumfangsfläche 10 der Aktorstange 4 ausgebildet.

Gemäß 1 und 4 weist die Sperrnut 9 einen Durchgangsabschnitt 11 auf. Dieser erstreckt sich in Axialrichtung parallel zur Aktorlängsachse 5. Des Weiteren umfasst die Sperrnut 9 einen ersten Sperrabschnitt 12, der sich in Umfangsrichtung der Aktorstange 4 erstreckt. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Aktorstange 4 bzw. das zweite Arretierelement 7 einen zum ersten Sperrabschnitt 12 axialversetzten zweiten Sperrabschnitt 13 auf. Mittels dieser beiden Sperrabschnitte 12, 13 kann die Aktorstange 4 des Linearaktors 3 in zwei unterschiedlichen Schaltstellungen mittels der Arretiereinrichtung 2 durch ein radiales Verdrehen des Sperrfortsatzes 8 arretiert werden.

In dem in 1 und 4 dargestellten Zustand befindet sich der Sperrfortsatz 8 im Durchgangsabschnitt 11 der Sperrnut 9. In diesem Zustand ist die Aktorstange 4 gegenüber der ortsfesten Arretiereinrichtung 2 entlang der Aktorlängsachse 5 frei verschiebbar. Wenn sich einer der beiden Sperrabschnitte 12, 13 auf Höhe des Sperrfortsatzes 8 befindet – wie das abbildungsgemäß in 1 für den ersten Sperrabschnitt 12 der Fall ist – kann eine Arretierung der Aktorstange 4 durch eine Rotation des ersten Arretierelements 6 um die Aktorlängsachse 5 erfolgen. Wie nachstehend detailliert erläutert, wird hierfür der Sperrfortsatz 8 um die Aktorlängsachse 5 aus der in 1 und 4 dargestellten Freigabeorientierung in die in 5 und 6 dargestellte Arretierorientierung verdreht. Hierbei wird der Sperrfortsatz 8 der Arretiereinrichtung 2 vom Durchgangsabschnitt 11 der Sperrnut 9 in den ersten Sperrabschnitt 12 der Sperrnut 9 verdreht. In diesem Zustand ist die Aktorstange 4 mittels des in das zweite Arretierelement 7 formschlüssig eingreifenden ersten Arretierelements 6 in der korrespondierenden Schaltstellung gesperrt. Die Aktorstange 4 kann somit auch bei nicht bestromten Linearaktor 3 in der eingerasteten Schaltstellung gehalten werden.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung hervorgeht, ist das erste Arretierelement 6 als Sperrfortsatz 8 und das zweite Arretierelement 7 als Sperrnut 9 ausgebildet. Alternativ dazu ist es aber auch ebenso denkbar, dass das erste Arretierelement 6 als Nut und das zweite Arretierelement 7 als darin eingreifender Sperrfortsatz ausgebildet ist.

Nachstehend wird der Aufbau der Arretiereinrichtung 2 detailliert erläutert, mittels der die vorstehend beschriebene Verdrehung des ersten Arretierelements 6 aus der in 1 und 4 dargestellten Freigabeorientierung in die in 5 und 6 dargestellte Arretierorientierung bewirken zu kann.

Wie bereits vorstehend erwähnt, ist die Arretiereinrichtung 2 elektromagnetisch aktuierbar. Die elektromagnetische Arretiereinrichtung 2 umfasst demnach einen Stator 14 und eine bestrombare Spule 15. Der Stator 14 kann durch ein Gehäuse der Arretiereinrichtung 2 ausgebildet sein. Des Weiteren umfasst die Arretiereinrichtung 2 einen Axialläufer 16. Dieser ist von der Spule 15 umgeben. In dem in 1 dargestellten unbestromten Zustand befindet sich der Axialläufer 16 in einer Neutralposition. Hierbei liegt dieser stirnseitig an einem ersten axialen Endanschlag 17 an. Der erste Endanschlag 17 ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel am Gehäuse der Arretiereinrichtung 2 ausgebildet.

Bei Bestromung der Spule 15 wird ein Magnetfeld erzeugt, das eine axiale Verschiebung des Axialläufers 16 entlang einer Arretierachse 18 bewirkt. Da der Linearaktor 3 und die Arretiereinrichtung 2 zueinander koaxial angeordnet sind, entspricht die Arretierachse 18 der Arretiereinrichtung 2 der Aktorlängsachse 5 des Linearaktors 3. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird demnach der Axialläufer 16 bei Bestromung der Spule 15 aus der in 1 dargestellten Neutralposition axial entlang der Arretierachse 18 in die in 5 dargestellte Betätigungsposition verschoben. Diese Betätigungsposition des Axialläufers 16 kann ebenfalls über einen zweiten Endanschlag 19 festgelegt sein, an dem der Axialläufer 16 gemäß 5 stirnseitig anliegt. Der Axialläufer 16 ist drehfest in Axialrichtung geführt. Er kann demnach nicht um die Arretierachse 18 rotiert werden, sondern ausschließlich in deren Richtung axial verschoben werden.

Der Stator 14 weist gemäß 1 einen ersten Magnetflussbereich 20 auf, der mit einem zweiten Magnetflussbereich 21 des Axialläufers 16 korrespondiert (vgl. 3). Über die geometrische Ausgestaltung dieser beiden Magnetflussbereiche 20, 21 können die Parameter der magnetischen Kraft beeinflusst werden.

Wie insbesondere aus 1 und 3 hervorgeht, weist der Axialläufer 16 einen hohlzylindrischen ersten Grundkörper 22 auf. An seiner Außenumfangsfläche 23 ist der Axialläufer 16 an der Innenumfangsfläche 24 des Stators 14 und/oder der Spule 15 axialverschieblich gelagert.

Zusätzlich zum Axialläufer 16 weist die Arretiereinrichtung 2 einen Arretierrotor 25 auf, der im Detail in 2 dargestellt ist. Der Arretierrotor 25 ist in Axialrichtung fixiert. Hierfür liegt dieser gemäß 1 stirnseitig am Stator 14 an. Einer dieser Axialanschläge wird von einer Distanzhülse 26 des Stators 14 gebildet. Bei einer axialen Verschiebung des Axialläufers 16 und/oder der Aktorstange 4 bleibt demnach der Arretierrotor 25 in Axialrichtung ortsfest in Position.

Im Gegensatz zum Axialläufer 16 ist der Arretierrotor 25 jedoch um die Arretierachse 18 bzw. Aktorlängsachse 5 drehbar gelagert. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Arretierrotor 25 innerhalb des Axialläufers 16 angeordnet. Infolgedessen kann der Arretierrotor 25 mit seiner Außenumfangsfläche 27 an der Innenumfangsfläche 28 des Axialläufers 16 drehbar gelagert aufgenommen sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Arretierrotor 25 aber auch an seiner Innenumfangsfläche 29 drehbar gelagert sein. So ist der Arretierrotor 25 als Hohlzylinder ausgebildet, in dessen Inneren sich die axial verschiebbare Aktorstange 4 hindurcherstreckt. Zur drehbaren Lagerung des Arretierrotors 25 kann dieser demnach mit seiner Innenumfangsfläche 29 an der Außenumfangsfläche 10 der Aktorstange 4 drehbar gelagert sein.

Gemäß 1 und 2 ist das erste Arretierelement 6 am Arretierrotor 25 ausgebildet. Bei einer Drehung des Arretierrotors 25 um die Arretierachse 18 wird demnach auch das erste Arretierelement 6 mitrotiert. Das vorliegend als Sperrfortsatz 8 ausgebildete erste Arretierelement 6 ist an der Innenumfangsfläche 29 des Arretierrotors 25 angeordnet. Es erstreckt sich von einem Grundkörper 30 des Arretierrotors 25 ausgehend radial nach innen. Hierdurch greift der Sperrfortsatz 8 von radial außen in die Sperrnut 9 der Aktorstange 4 ein.

Der Arretierrotor 25 ist zwischen der in 1 und 4 dargestellten Freigabeorientierung in die in 5 und 6 dargestellte Arretierorientierung um die Arretierachse 18 rotierbar. In der Freigabeorientierung befindet sich das erste Arretierelement 6 bzw. der Sperrfortsatz 8 gemäß 1 und 4 im Durchgangsabschnitt 11 der Sperrnut 9. In diesem Zustand ist die Aktorstange 4 des Linearaktors 3 entlang der Aktorlängsachse 5 frei verschiebbar. Die Aktorstange 4 ist gesperrt, wenn sich der Arretierrotor 25 gemeinsam mit dem ersten Arretierelement 6 in der in 5 und 6 dargestellten Arretierorientierung befinden. Im dieser Rotationsstellung ist das erste Arretierelement 6 bzw. der Sperrfortsatz 8 aus dem Durchgangsabschnitt 11 in den ersten Sperrabschnitt 12 eingedreht. Hierdurch ist die Aktorstange 4 in der abbildungsgemäßen Schaltstellung axial festgelegt.

Der Arretierrotor 25 wird durch den Axialläufer 16 betätigt. Demnach wird der Arretierrotor 25 aus der in 1 und 4 dargestellten Freigabeorientierung durch eine axiale Verschiebung des Axialläufers 16 aus der Neutralposition in die Betätigungsposition in die in 5 und 6 dargestellte Arretierorientierung rotiert. Die translatorische Bewegung des Axialläufers 16 wird demnach in eine Rotationsbewegung des Arretierrotors 25 umgewandelt. Dies erfolgt mittels eines Wandlermechanismus 31.

Der Wandlermechanismus 31 umfasst gemäß 3 zumindest ein erstes Wandlerelement 32, das am Axialläufer 16 ausgebildet ist. Des Weiteren umfasst der Wandermechanismus 31 ein mit dem ersten Wandlerelement 32 korrespondierendes zweites Wandlerelement 33, das gemäß 2 am Arretierrotor 25 ausgebildet ist. Gemäß 1 sind die beiden Wandlerelemente 32, 33 in Axialrichtung zueinander zugewandt und liegen aneinander an. Wie insbesondere aus den 1 bis 3 hervorgeht, sind die beiden Wandlerelemente 32, 33 als Führungsflächen 34, 35 ausgebildet.

Die Führungsflächen 34, 35 erstrecken sich schräg zur Arretierachse 18 der Arretiereinrichtung 2. Sie erstrecken sich somit nicht ausschließlich in Umfangsrichtung, sondern aufgrund ihrer Schrägstellung zugleich auch in Axialrichtung. Hierdurch kann ein Teil der über den Axialläufer 16 eingebrachten und in Axialrichtung ausgerichteten Axialkraft in Umfangsrichtung umgelenkt werden, so dass eine Rotation des Arretierrotors 25 bewirkt wird. Der drehfest gelagerte Axialläufer 16 drückt demnach mit seinem ersten Wandlerelement 32 gegen das zweite Wandlerelement 33. Aufgrund der schrägen Führungsflächen 34, 35 erfolgt eine Umlenkung dieser Kraft, so dass der Arretierrotor 25 aufgrund seiner axialen Fixierung und seiner drehbaren Lagerung eine rotatorische Ausweichbewegung vornimmt. Hierbei gleiten die beiden miteinander korrespondierenden Wanderelemente 32, 33 aneinander vorbei und der Sperrfortsatz 8 wird in den ersten Sperrabschnitt 12 bei deckungsgleicher Ausrichtung hineinverschoben.

Die Führungsflächen 34, 35 sind gemäß 2 und 3 plan ausgebildet. Alternativ könnte aber auch eine dieser beiden konkav und die mit dieser korrespondierenden andere konvex ausgebildet sein. Die Führungsflächen 34, 35 erstrecken sich im Wesentlichen helixförmig. Sie bilden einen Helixabschnitt. Die Führungsflächen 34, 35 erstrecken sich demnach um ein Winkelintervall von weniger als 360°. In dem in 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Führungsflächen 34, 35 über ein Winkelintervall von 60°.

Alternativ kann auch nur eines der beiden Wandlerelemente 32, 33 als Führungsfläche ausgebildet sein. Das mit der Führungsfläche korrespondierende andere Wandlerelement 32, 33 kann alternativ auch ein Axialanschlag sein, insbesondere ein Radialbolzen. In diesem Fall würde das nicht als Führungsfläche ausgebildete Wandlerelement an dem als Führungsfläche ausgebildeten Wandlerelement auf einem schraubenförmigen Bewegungspfad entlanggeführt werden. Der Wandlermechanismus 31 wäre somit gewissermaßen als Kulissenführung ausgebildet.

Wie insbesondere aus 2 und 3 hervorgeht, umfasst der Wandermechanismus 31 zwei weitere miteinander korrespondierende Wandlerelemente 36, 37. Diese sind zu dem ersten und zweiten miteinander korrespondierenden Wandlerelement 32, 33 in Umfangsrichtung versetzt angeordnet.

Zur konstruktiv einfachen und in Radialrichtung bauraumsparenden Ausbildung des Wandlermechanismus 31 weist der Axialläufer 16 einen Läuferabsatz 38 auf. Hierbei handelt es sich um einen ringförmigen Wellenabsatz. Der Läuferabsatz 38 ist vorliegend an der Innenumfangsfläche 28 des Axialläufers 16 angeordnet und erstreckt sich vom Grundkörper 22 des Axialläufers 16 radial nach innen. Gemäß 2 weist der Arretierrotor 25 einen mit dem Läuferabsatz 38 korrespondierenden Rotorabsatz 39 auf. Der Rotorabsatz 39 ist gemäß 2 an der Außenumfangsfläche 27 des Arretierrotors 25 angeordnet und erstreckt sich vom Grundkörper 30 des Arretierrotors 25 ausgehend radial nach außen.

Die miteinander korrespondierenden Wandlerelementpaare 32, 33 sowie 36, 37 sind stirnseitig an den miteinander korrespondierenden Läuferabsatz 38 und Rotorabsatz 39 ausgebildet. Die am Rotorabsatz 39 ausgebildeten Wandlerelemente 33, 37 sind gemäß 2 durch eine in Umfangsrichtung zwischen diesen beiden ausgebildete erste Umfangsausnehmung 40 voneinander getrennt und/oder beabstandet. Ebenso sind die beiden zueinander benachbarten und am Läuferabsatz 38 ausgebildeten Wandlerelemente 32, 36 gemäß 3 durch eine zweite Umfangsausnehmung 41 voneinander getrennt und/oder beabstandet. Hierdurch kann Material eingespart werden, so dass der Wandermechanismus 31 sehr leicht ausgebildet werden kann.

Der vorliegende Wandlermechanismus 31 weist insgesamt vier derartige Wandlerelementpaare auf, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur zwei von diesen mit Bezugszeichen versehen sind.

Wie in der vorangegangenen Beschreibung erläutert, kann die Betätigungsposition des Axialläufers 16 gemäß 5 über den zweiten Endanschlag 19 festgelegt sein. Über diesen zweiten Endanschlag 19 kann auch die Arretierorientierung des Arretierrotors 25 festgelegt sein. Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch ebenso denkbar, dass die Arretierorientierung des Arretierrotors 25 über einen Rotationsanschlag 42 begrenzt ist. Gemäß 3 kann dieser Rotationsanschlag 42 am Axialläufer 16 ausgebildet sein. Gemäß 2 weist der Arretierrotor 25 in diesem Fall eine mit dem Rotationsanschlag 42 korrespondierende Anschlagsfläche 43 auf.

In dem in 5 dargestellten Verriegelungszustand ist der Axialläufer 16 durch die Bestromung der Spule 15 in die Betätigungsposition verfahren und hat hierdurch über den vorstehend beschriebenen Wandermechanismus 31 den Arretierrotor 25 in die Arretierorientierung verdreht, so dass der Sperrfortsatz 8 in den ersten Sperrabschnitt 12 formschlüssig eingreift. Um den Arretierrotor 25 aus dieser Arretierorientierung wieder zurück in die Freigabeorientierung rotieren zu können, weist die Arretiereinrichtung 2 ein Federelement 44 auf. Hierbei handelt es sich um eine Torsionsfeder, die am Arretierrotor 25 angreift und diesen federbeaufschlagt in Richtung der Freigabeorientierung drückt. Sobald die Spule 15 nicht mehr bestromt wird, bewirkt das Federelement 44 eine Rotation des Arretierrotors 25 aus der in 5 dargestellten Arretierorientierung wieder zurück in die in 1 dargestellte Freigabeorientierung. Über den Wandlermechanismus 31 bewirkt das Federelement 44 somit mittelbar auch eine federbeaufschlagte Axialverschiebung des Axialläufers 16 aus der in 5 dargestellten Betätigungsposition wieder zurück in die in 1 dargestellte Neutralposition.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.

Bezugszeichenliste

1
Betätigungsvorrichtung
2
Arretiereinrichtung
3
Linearaktor
4
Aktorstange
5
Aktorlängsachse
6
erstes Arretierelement
7
zweites Arretierelement
8
Sperrfortsatz
9
Sperrnut
10
Außenumfangsfläche der Aktorstange
11
Durchgangsabschnitt
12
Erster Sperrabschnitt
13
Zweiter Sperrabschnitt
14
Stator
15
Spule
16
Axialläufer
17
Erster Endanschlag
18
Arretierachse
19
Zweiter Endanschlag
20
Erster Magnetflussbereich
21
Zweiter Magnetflussbereich
22
Grundkörper des Axialläufers
23
Außenumfangsfläche des Axialläufers
24
Innenumfangsfläche der Spule
25
Arretierrotor
26
Distanzhülse
27
Außenumfangsfläche des Arretierrotors
28
Innenumfangsfläche des Axialläufers
29
Innenumfangsfläche des Arretierrotors
30
Grundkörper des Arretierrotors
31
Wandlermechanismus
32
erstes Wandlerelement
33
zweites Wandlerelement
34
erste Führungsfläche
35
zweite Führungsfläche
36
drittes Wandlerelement
37
viertes Wandlerelement
38
Läuferabsatz
39
Rotorabsatz
40
Erste Umfangsausnehmung
41
Zweite Umfangsausnehmung
42
Rotationsanschlag
43
Anschlagsfläche
44
Federelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102010043262 A1 [0002]