DE102016211517A1

DE102016211517A1 - Elektromagnetische Arreitiereinrichtung sowie Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102016211517A1
Application number: DE102016211517.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schwegler; Mark Pelzl; Michael Pantke
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2016-06-27
Publication date: 2017-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische 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, einem Stator (13), einem Läufer (14) zum Betätigen des ersten Arretierelements (6) und einer bestrombaren Spule (15) zur Erzeugung eines Magnetfeldes zum Bewegen des Läufers (14). Erfindungsgemäß ist der Läufer (14) als Arretierrotor (16) ausgebildet, der in Axialrichtung fixiert und in Umfangsrichtung um eine Rotordrehachse (17) zwischen einer Freigabeorientierung, in der die dafür vorgesehene Aktorstange (4) des Linearaktors (3) entlang der Aktorlängsachse (5) verschiebbar ist, und einer Arretierorientierung, in der die dafür vorgesehene Aktorstange (4) mittels des Arretierelements (6) in einer Schaltstellung arretierbar ist, verdrehbar ist. Des Weiteren Betrifft die Erfindung eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges mit einer derartigen Arretiereinrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetische 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 elektromagnetischen 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 Automatgetriebe 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 montierten 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 2 angeordnet ist. Nachteilig hierbei ist, dass die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung ein sehr großes axiales Bauvolumen aufweist und deshalb für bestimmte Anwendungen ungeeignet ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine elektromagnetische Arretiereinrichtung sowie eine Betätigungsvorrichtung mit möglichst geringen axialen 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. Die Arretiereinrichtung ist elektromagnetisch betätigbar. Die elektromagnetische Arretiereinrichtung umfasst ein erstes Arretierelement. Mittels dieses ersten Arretierelements kann eine dafür vorgesehene Aktorstange des Linearaktors, die entlang einer Aktorlängsachse verschiebbar ist, in zumindest einer Schaltstellung arretiert werden. Des Weiteren umfasst die elektromagnetische Arretiereinrichtung einen Stator. Dieser ist sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung ortsfest ausgebildet. Ferner umfasst die Arretiereinrichtung einen Läufer zum Betätigen des Arretierelements und eine bestrombare Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes zum Bewegen des Läufers. Der Läufer ist als Arretierrotor ausgebildet. Er ist in Axialrichtung fixiert. In Umfangsrichtung ist der Arretierrotor im Gegensatz dazu um eine Rotordrehachse zwischen einer Freigabeorientierung und einer Arretierorientierung verdrehbar. In der Freigabeorientierung ist die dafür vorgesehene Aktorstange des Linearaktors entlang der Aktorlängsachse verschiebbar. In der Arretierorientierung ist die dafür vorgesehene Aktorstange mittels des Arretierelements in einer Schaltstellung arretierbar. Durch diese auf einer Rotationsbewegung basierenden Arretiereinrichtung kann der axiale Bauraum einer Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges stark reduziert werden. Hierdurch ergeben sich neue Einsatzgebiete die bei bisherigen axial aktivierbaren Arretiereinrichtung nicht möglich waren. Des Weiteren zeichnet sich die vorgeschlagene Arretiereinrichtung durch einen sehr einfachen und somit kostengünstigen konstruktiven Aufbau aus.
Vorteilhaft ist es, wenn der Arretierrotor ein Lagerungselement aufweist, über das der Arretierrotor drehbar gelagert ist. Das Lagerungselement ist vorzugsweise hohlzylinderförmig. Diesbezüglich ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Lagerungselement eine Hohlwelle oder ein Ring ist. Hierdurch kann die Aktorstange des Linearaktors im Inneren des Lagerungselementes axialverschieblich aufgenommen werden.
Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn das Lagerungselement eine radiale Innenfläche aufweist, mittels der der Arretierrotor vorzugsweise auf der dafür vorgesehenen Aktorstange lagerbar ist. Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn das Lagerungselement eine radiale Außenfläche aufweist, über die der Arretierrotor in einer Aufnahme, insbesondere des Stators und/oder eines Gehäuses, gelagert ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn das erste Arretierelement an der Innenfläche des Lagerungselements angeordnet und/oder mit dem Arretierrotor einteilig ausgebildet ist. Hierdurch kann das Bauvolumen der Arretiereinrichtung deutlich verkleinert werden. Des Weiteren können somit die Herstellungskosten reduziert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Arretierelement ein Sperrfortsatz, der sich vorzugsweise von der Innenfläche des Lagerungselements radial nach innen erstreckt. Hierdurch kann das erste Arretierelement sehr kostengünstig umgesetzt werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der Arretierrotor einen ersten und/oder einen zweiten Rotorarm aufweist. Dieser erstreckt sich vorzugsweise vom Lagerungselement ausgehend radial nach außen in Richtung des Stators.
Wenn die Arretiereinrichtung zwei Rotorarme aufweist, ist es vorteilhaft, wenn diese in Umfangsrichtung zueinander um 180° versetzt sind. Auch ist es vorteilhaft, wenn diese gleich lang oder zueinander unterschiedlich lang ausgebildet sind.
Vorteilhaft ist es, wenn der erste und/oder zweite Rotorarm an seinem freien Ende einen Rotorkopf aufweist. Über diesen ist ein von der bestromten Spule erzeugter Magnetfluss zwischen dem Stator und dem Läufer leitbar. Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn der Rotorkopf zur Längsachse des Rotorarms symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet ist.
Im Falle einer asymmetrischen Ausbildung ist es vorteilhaft, wenn der erste und/oder zweite Rotorarm mit seinem dazugehörigen Rotorkopf eine L-Form aufweist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Stator einen Grundkörper, der insbesondere zum Lagerungselement radial beabstandet ist. Hierbei ist der Grundkörper insbesondere ringsegmentförmig ausgebildet und/oder konzentrisch zur Rotordrehachse angeordnet.
Vorteilhaft ist es, wenn im Bereich des Grundkörpers die Spule angeordnet ist. Diesbezüglich ist es ferner vorteilhaft, wenn der Grundkörper insbesondere mit der Spule umwickelt ist, so dass sich der Grundkörper im Inneren der Spule befindet.
Um zwischen dem Stator und den Rotorköpfen einen adäquaten Magnetfluss sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Stator einen mit dem jeweils zugeordneten Rotorkopf korrespondierenden ersten und/oder zweiten Statorkopf aufweist. Dieser ist vorzugsweise jeweils im Bereich eines der beiden freien Enden des Grundkörpers angeordnet. Über den Statorkopf kann demnach ein von der bestromten Spule erzeugter Magnetfluss geleitet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der erste und/oder zweite Statorkopf und der damit korrespondierende Rotorkopf denselben radialen Abstand zur Rotordrehachse aufweisen. Um einen optimalen Magnetfluss zwischen dem Statorkopf und dem damit korrespondierenden Rotorkopf sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der erste und/oder zweite Statorkopf eine stirnseitig geschlossene Aussparung aufweist. In dieser Aussparung ist der jeweils korrespondierende Rotorkopf zumindest in seiner Arretierorientierung zumindest teilweise aufgenommen. In der Freigabeorientierung kann der jeweils korrespondierende Rotorkopf teilweise im Inneren der Aussparung, unmittelbar benachbart zu einer Aussparungsöffnung der Aussparung oder aber auch in Umfangsrichtung von dieser beabstandet, positioniert sein.
Vorteilhaft ist es, wenn der erste und/oder zweite Statorkopf mit der jeweiligen Aussparung einen geschlossenen Rahmen bildet bzw. diese als geschlossener Rahmen ausgebildet sind. Ferner ist es vorteilhaft, wenn der damit korrespondierende Rotorkopf in Umfangsrichtung beweglich in diesem geschlossenen Rahmen aufgenommen ist.
Alternativ ist es ebenso vorteilhaft, wenn der erste und/oder zweite Statorkopf mit der jeweiligen Aussparung einen, insbesondere U-förmigen, offenen Rahmen bildet, über dessen Rahmenöffnung der korrespondierende Rotorkopf in Umfangsrichtung eindrehbar ist.
Um den korrespondierenden Rotorarm in radialer Richtung kürzer ausbilden zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Stator zumindest einen Statorarm aufweist, der sich vom Grundkörper ausgehend radial nach innen in Richtung des Arretierrotors erstreckt. Vorzugsweise ist an dessen radial inneren freien Ende der zugeordnete Statorkopf angeordnet.
Um nach dem magnetischen Verdrehen des Arretierrotors diesen wieder zurück in seine Ausgangsstellung drehen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Arretiereinrichtung ein Federelement, insbesondere eine Torsionsfeder und/oder Schenkelfeder, aufweist. Das Federelement ist derart am Arretierrotor angeordnet, dass dieser in Umfangsrichtung federbeaufschlagt in die Freigabeorientierung oder in die dazu entgegengesetzte Arretierorientierung gedrückt ist.
Vorgeschlagen wird ferner eine Betätigungsvorrichtung zum Betätigen einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges. Die Betätigungsvorrichtung umfasst einen Linearaktor, der insbesondere eine elektromagnetische Aktuierung aufweist. Der elektromagnetische Linearaktor weist eine Aktorstange auf, die entlang einer Aktorlängsachse zwischen zumindest zwei Schaltstellungen verschiebbar ist. Neben dem Linearaktor umfasst die Betätigungsvorrichtung des Weiteren eine 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 vorteilhafterweise der axiale Bauraum der Betätigungsvorrichtung stark reduziert werden. Des Weiteren können aufgrund der geringen konstruktiven Komplexität die Herstellungskosten der Betätigungsvorrichtung verringert werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Aktorstange ein zweites Arretierelement aufweist, das mit einem ersten Arretierelement der Arretiereinrichtung korrespondiert. Hierdurch kann die Aktorstange in zumindest einer Schaltstellung gesperrt werden. Ihr axialer Freiheitsgrad ist somit durch die miteinander korrespondierenden Arretierelemente festgelegt.
Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Arretierelemente derart miteinander korrespondieren, dass das erste Arretierelement gegenüber dem zweiten Arretierelement um eine zur Aktorlängsachse koaxiale Rotordrehachse aus einer Freigabeorientierung in eine Arretierorientierung verdrehbart ist, wenn sich die Aktorstange in einer Schaltstellung befindet. Durch die Relativposition zwischen den beiden Arretierelementen in Axialrichtung kann demnach eine Sperrung der Aktorstange in der jeweiligen Schaltstellung erfolgen.
Vorteilhaft ist es, wenn das zweite Arretierelement als Sperrnut ausgebildet ist. In diese kann somit ein als Sperrfortsatz ausgebildetes erstes Arretierelement eingreifen, so dass der Arretiermechanismus sehr kostengünstig ausgebildet werden kann.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Sperrnut einen sich in Axialrichtung erstreckenden Durchgangsabschnitt aufweist. Hierdurch kann eine axiale Verschiebung der Aktorstange sichergestellt werden, wenn sich der Sperrfortsatz im Bereich des Durchgangsabschnitts befindet. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Sperrnut einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Sperrabschnitt umfasst. Wenn der Sperrfortsatz in diesem Sperrabschnitt angeordnet ist, kann vorteilhafterweise der axiale Freiheitsgrad der Aktorstange festgelegt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn die Sperrnut zumindest einen weiteren Sperrabschnitt aufweist, der zu dem ersten Sperrabschnitt in Axialrichtung beabstandet ist. Hierdurch kann die Aktorstange in einer durch den ersten Sperrabschnitt bestimmten ersten Schaltstellung und in einer dazu unterschiedlichen und durch den zweiten Sperrabschnitt definierten zweiten Schaltstellung gesperrt werden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht einer Betätigungsvorrichtung mit einer Arretiereinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform der Arretiereinrichtung.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Betätigungsvorrichtung 1, die eine Arretiereinrichtung 2 und einen durch diese arretierbaren Linearaktor 3 umfasst. Die Betätigungsvorrichtung 1 wird insbesondere zur Betätigung einer Parksperre eines Kraftfahrzeuges verwendet. Derartige Parksperren werden in Getrieben von Kraftfahrzeugen zur Sicherung des Fahrzeuges 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 Parksperren 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 Speerverzahnung 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 in 1 vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieser Aktor 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 über eine Rückholfeder ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Antrieb um einen elektromagnetischen Antrieb.
Derartige Linearaktoren 3 weisen bereits ein relativ großes axiales Bauvolumen auf. Des Weiteren können diese in einer motorisch angefahrenen Schaltstellung nur durch ständige Bestromung des elektromagnetischen Antriebs gehalten werden. Zur Ausräumung dieser Nachteile weist die Betätigungsvorrichtung 1 deshalb eine bereits vorstehend genannte Arretiereinrichtung 2 auf.
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. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Arretierelement 6 ein Sperrfortsatz 8 und das zweite Arretierelement eine Sperrnut 9. Die Sperrnut 9 ist an der Außenumfangsfläche 10 der Aktorstange 4 ausgebildet. Gemäß 1 weist die Sperrnut 9 einen Durchgangsabschnitt 11 auf. Dieser erstreckt sich in Axialrichtung parallel zur Aktorlängsachse 5. Des Weiteren umfasst die Sperrnut 9 einen Sperrabschnitt 12. Der Sperrabschnitt 12 erstreckt sich im Gegensatz dazu in Umfangsrichtung der Aktorstange 4.
In der in 1 dargestellten Stellung der Aktorstange 4 befindet sich der Sperrfortsatz 8 im Durchgangsabschnitt 11 der Sperrnut 9. In diesem Zustand ist die Aktorstange 4 gegenüber der Arretiereinrichtung 2 entlang der Aktorlängsachse 5 frei verschiebbar. Wenn sich die Aktorstange 4 in einer ihrer Schaltstellung befindet, ist der Sperrabschnitt 12, der eine der Schaltstellungen definiert, auf Höhe des Sperrfortsatzes 8 angeordnet. Bei dieser Ausrichtung kann eine Arretierung der Aktorstange 4 erfolgen. Hierfür wird, wie nachstehend detailliert erläutert, der Sperrfortsatz 8 um die Aktorlängsachse 5 aus der abbildungsgemäßen Freigabeorientierung – in der die Aktorstange 4 des Linearaktors 3 entlang der Aktorlängsachse 5 frei verschiebbar ist – in eine vorliegend nicht dargestellte Arretierorientierung verdreht. Hierbei wird der Sperrfortsatz 8 der Arretiereinrichtung 2 aus dem Durchgangsabschnitt 11 der Sperrnut 9 heraus in den Sperrabschnitt 12 verdreht. Hierdurch erfolgt eine formschlüssige Sperrung der Aktorstange 4 in der entsprechenden Schaltstellung.
Das zweite Arretierelement 7 kann mehrere derartige Sperrabschnitte 12 aufweisen. Diese sind dann im Abstand der gewünschten Schaltstellungen zueinander in Axialrichtung der Aktorstange 4 voneinander beabstandet. Alternativ ist es ferner ebenso denkbar, dass das erste Arretierelement 6 als Nut und das zweite Arretierelement 7 als darin eingreifender Fortsatz ausgebildet ist.
Nachstehend wird der Aufbau der Arretiereinrichtung 2 erläutert, um die vorstehend beschriebene Verdrehung des ersten Arretierelements 6 aus der Freigabeorientierung in die Arretierorientierung bewirken zu können. Gemäß 1 weist die Arretiereinrichtung 2 zusätzlich zum ersten Arretierelement 6 einen Stator 13, einen Läufer 14 und eine Spule 15 auf. Der Läufer 14 ist als Arretierrotor 16 ausgebildet. Er ist um eine Rotordrehachse 17 drehbar, wenn der Sperrabschnitt 12 zum Sperrfortsatz 8 in Axialrichtung ausgerichtet ist.
Der Arretierrotor 16 weist ein vorliegend hohlzylinderförmiges Lagerungselement 18 auf. Mit der zylindrischen Innenfläche 19 liegt das Lagerungselement 18 an der Außenumfangsfläche 10 der Aktorstange 4 an. Hierdurch kann eine drehbare Lagerung des Arretierrotors 16 ausgebildet sein. Alternativ kann der Arretierrotor 16 aber auch ebenso an seiner Außenfläche 20 gelagert sein. Hierbei kann dieser in einer vorliegend nicht dargestellten Aufnahme gelagert sein. Die Aufnahme kann Teil des Stators 13 und/oder eines vorliegend nicht dargestellten Gehäuses sein. Der Arretierrotor 16 ist somit bei entsprechender Ausrichtung der Arretierelemente 6, 7 zwischen der in 1 dargestellten Freigabeorientierung und der vorliegend nicht explizit dargestellten Arretierorientierung verdrehbar.
In Axialrichtung ist der Arretierrotor 16 festgelegt. Der Arretierrotor 16 ist demnach in Bezug auf die Aktorlängsachse 5 ortsfest ausgebildet, wohingegen die Aktorstange 4 relativ zu diesem axial verschiebbar ist.
Das erste Arretierelement 6, welches vorliegend insbesondere als Sperrfortsatz 8 ausgebildet ist, befindet sich an der Innenfläche 19 des Arretierrotors 16. Bei Verdrehung des Arretierrotors 16 erfolgt demnach zugleich auch eine Verdrehung des ersten Arretierelements 6.
Neben dem ersten Arretierelement 6 umfasst der Arretierrotor 16 des Weiteren einen ersten Rotorarm 21. Dieser erstreckt sich vom Lagerungselement 18 ausgehend radial nach außen in Richtung des Stators 13. An seinem vom Lagerungselement 18 abgewandten Ende weist der erste Rotorarm 21 einen ersten Rotorkopf 22 auf. Dieser ist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel asymmetrisch zur Längsachse des Rotorarms 21 angeordnet. Gemäß 1 erstreckt sich demnach der erste Rotorkopf 22 vom ersten Rotorarm 21 ausgehend in Richtung einer magnetischen Verschieberichtung, in der der Arretierrotor 16 bei Bestromung der Spule 15 rotiert wird.
Der erste Rotorkopf 22 korrespondiert mit einem ersten Statorkopf 23 des Stators 13. Gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der erste Statorkopf 23 eine erste Aussparung 24, in der der erste Rotorkopf 22 nach dem Verdrehen in die Arretierorientierung zumindest teilweise aufgenommen ist. An den beiden in Axialrichtung zeigenden Stirnseiten ist die erste Aussparung 24 geschlossen. Sie weist demnach zwei sich in Richtung des ersten Rotorkopfs 22 in Umfangsrichtung erstreckende Seitenwände auf. Die erste Aussparung 24 bildet demnach einen offenen Rahmen mit einer dem ersten Rotorkopf 22 in Umfangsrichtung zugewandter Rahmenöffnung 25.
Gemäß 1 umfasst der radial außerhalb angeordnete Stator 13 einen Grundkörper 26 der sich vom Lagerungselement 18 radial beabstandet zumindest teilweise um dieses in Umfangsrichtung herumerstreckt. Vorliegend ist der Grundkörper 26 ein Ringsegment, das konzentrisch zur Rotordrehachse 17 bzw. Aktorlängsachse 5 angeordnet ist. Im Bereich zwischen den beiden freien Enden des Grundkörpers 26 ist die Spule 15 positioniert. An seinem dem ersten Statorkopf 23 zugeordneten freien Ende weist der Stator 13 einen Statorarm 27 auf. Der Statorarm 27 erstreckt sich vom Grundkörper 26 ausgehend radial nach innen in Richtung des Arretierrotors 16. Am radial inneren Ende des Statorarms 27 befindet sich der erste Statorkopf 23.
Zusätzlich zum ersten Rotorarm 21 weist der Arretierrotor 16 einen zweiten Rotorarm 28 auf. Auch der zweite Rotorarm 28 erstreckt sich von der Außenfläche 20 des Lagerungselements 18 radial nach außen in Richtung des Stators 13. An seinem freien Ende ist ebenfalls ein zweiter Rotorkopf 29 ausgebildet. Dieser zweite Rotorkopf 29 korrespondiert mit einem zweiten Statorkopf 30 des Stators 13. Der zweite Statorkopf 30 ist am anderen freien Ende des Grundkörpers 26 angeordnet. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Rotorköpfe 22, 29 und die beiden Statorköpfe 23, 30 gleich ausgebildet. Im Gegensatz zum ersten Statorkopf 23 ist jedoch der zweite Statorkopf 30 nicht über einen Statorarm 27 radial nach innen versetzt. Stattdessen befindet sich der zweite Statorkopf 30 in Radialrichtung auf Höhe des Grundkörpers 26. Um mit der zweiten Aussparung 31 des zweiten Statorkopfs 30 korrespondieren zu können, erstreckt sich daher der zweite Rotorarm 28 im Wesentlichen bis auf Höhe des radialen Abstandes des Grundkörpers 26. Gemäß 1 weist demnach der zweite Rotorarm 28 im Vergleich zum ersten Rotorarm 21 eine größere radiale Länge auf.
Wie bereits vorstehend erwähnt, befindet sich der Arretierrotor 16 bzw. das mit diesem einteilig verbundene erste Arretierelement 6 in dem in 1 dargestellten Zustand in der Freigabeorientierung. In diesem Zustand weisen die Rotorköpfe 22, 29 von den korrespondierenden Statorköpfe 23, 30 einen Abstand in Umfangsrichtung auf. Der sich in der Freigabeorientierung dem Durchgangsabschnitt 11 der Sperrnut 9 befindliche Sperrfortsatz 8 erlaubt demnach eine axiale Verschiebung der Aktorstange 4 entlang der Aktorlängsachse 5. Zum Arretieren einer Schaltstellung wird die Spule 15 bestromt, sobald sich der Sperrabschnitt 12 auf Höhe des axial ortsfesten Sperrfortsatzes 8 befindet. Durch die Bestromung der Spule 15 erfolgt über die Statorköpfe 23, 30 ein Magnetfluss zu den Rotorköpfen 22, 29. Bedingt durch dieses magnetische Feld werden die Rotorköpfe 22, 29 in Umfangsrichtung zu den Statorköpfe 23, 30 hingezogen. Hierbei dringen die Rotorköpfe 22, 29 in die jeweilige Aussparung 24, 31 ein, bis die Flächen der Rotorköpfe 22, 29 am Grund der jeweiligen Aussparung 24, 31 anschlagen. Alternativ oder zusätzlich kann dieser Anschlag aber auch durch den Sperrfortsatz 8 und die in Umfangsrichtung begrenzende Wand des Sperrabschnitts 12 ausgebildet sein.
Um den Arretierrotor 16 bzw. das erste Arretierelement 6 aus der Arretierorientierung wieder zurück in die Freigabeorientierung zu drehen, muss die Spule 15 deaktiviert werden. Danach wird der Arretierrotor 16 über ein vorliegend nicht dargestelltes Federelement, insbesondere eine Torsionsfeder, wieder federbeaufschlagt in die Freigabeorientierung zurückrotiert.
2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Arretiereinrichtung 2. Bei der nachfolgenden Beschreibung des in 2 dargestellten alternativen Ausführungsbeispiels werden für Merkmale, die im Vergleich zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Arretiereinrichtung 2 in ihrer Ausgestaltung und/oder Wirkweise identisch und/oder zumindest vergleichbar sind, gleiche Bezugszeichen verwendet. Sofern diese Merkmale nicht nochmals detailliert erläutert werden, entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und/oder Wirkweise der vorstehend bereits beschriebenen Merkmale.
Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Rotorarme 21, 28 gleich lang ausgebildet. Des Weiteren weist der Stator 13 keinen Statorarm auf, so dass sich die beiden Rotorarme 21, 28 in Radialrichtung bis auf Höhe des Grundkörpers 26 erstrecken. Des Weiteren sind die beiden Rotorarme 21, 28 zusammen mit ihren jeweiligen Rotorköpfen 22, 29 nicht, wie bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, L-förmig ausgebildet, sondern weisen einen symmetrischen Hammerkopf auf.
Des Weiteren ist der erste Statorkopf 23 als geschlossener Rahmen 32 ausgebildet, in dessen Inneren der erste Rotorkopf 22 in Umfangsrichtung beweglich aufgenommen ist. Die erste Aussparung 24 weist demnach keine Rahmenöffnung auf. Des Weiteren ist auch der zweite Statorkopf 30 im Vergleich zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel anders ausgebildet. So weist dieser gemäß 2 keine zweite Aussparung auf, sondern ist durch eine Endseite des Grundkörpers 26 gebildet.
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 in diesen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind. So können insbesondere die vorstehend genannten Varianten der Rotorköpfe und/oder Stator Köpfe sowie Rotorarme und Stator Arme beliebig kombiniert sein.
Bezugszeichenliste

1: Betätigungsvorrichtung
2: Arretiereinrichtung
3: Linearaktor
4: Aktorstange
5: Aktorlängsachse
6: erstes Arretierelement
7: zweites Arretierelement
8: Sperrfortsatz
9: Sperrnut
10: Außenumfangsfläche
11: Durchgangsabschnitt
12: Sperrabschnitt
13: Stator
14: Läufer
15: Spule
16: Arretierrotor
17: Rotordrehachse
18: Lagerungselement
19: Innenfläche
20: Außenfläche
21: erster Rotorarm
22: erster Rotorkopf
23: erster Statorkopf
24: erste Aussparung
25: Rahmenöffnung
26: Grundkörper
27: Statorarm
28: zweiter Rotorarm
29: zweiter Rotorkopf
30: zweiter Statorkopf
31: zweite Aussparung
32: geschlossener Rahmen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010043262 A1 [0002]

Claims

Elektromagnetische 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, einem Stator (13), einem Läufer (14) zum Betätigen des ersten Arretierelements (6) und einer bestrombaren Spule (15) zur Erzeugung eines Magnetfeldes zum Bewegen des Läufers (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (14) als Arretierrotor (16) ausgebildet ist, der in Axialrichtung fixiert und in Umfangsrichtung um eine Rotordrehachse (17) zwischen einer Freigabeorientierung, in der die dafür vorgesehene Aktorstange (4) des Linearaktors (3) entlang der Aktorlängsachse (5) verschiebbar ist, und einer Arretierorientierung, in der die dafür vorgesehene Aktorstange (4) mittels des Arretierelements (6) in einer Schaltstellung arretierbar ist, verdrehbar ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach dem vorherigen Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierrotor (16) ein, vorzugsweise hohlzylinderförmiges, Lagerungselement (18), insbesondere eine Hohlwelle oder einen Ring, aufweist, über das der Arretierrotor (16) drehbar gelagert ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach dem vorherigen Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerungselement (18) eine radiale Innenfläche (19) aufweist, mittels der der Arretierrotor (16) auf der dafür vorgesehenen Aktorstange (4) lagerbar ist, und/oder eine radiale Außenfläche (20) aufweist, über die der Arretierrotor (16) in einer Aufnahme, insbesondere des Stators (13) und/oder eines Gehäuses, gelagert ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Arretierelement (6) an der Innenfläche (19) des Lagerungselementes angeordnet und/oder mit dem Arretierrotor (16) einteilig ausgebildet ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (6) ein Sperrfortsatz (8) ist, der sich von der Innenfläche (19) des Lagerungselements radial nach innen erstreckt.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Arretierrotor (16) einen ersten und/oder zweiten Rotorarm (21, 28) aufweist, der sich vom Lagerungselement (18) ausgehend radial nach außen in Richtung des Stators (13) erstreckt.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach dem vorherigen Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Rotorarm (21, 28) in Umfangsrichtung zueinander um 180° versetzt sind und/oder gleich oder unterschiedlich lang sind.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Rotorarm (21, 28) an seinem freien Ende einen Rotorkopf (22, 29) aufweist, über den ein von der bestromten Spule (15) erzeugter Magnetfluss leitbar ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) einen Grundkörper (26) umfasst, der insbesondere zum Lagerungselement (18) radial beabstandet ist und/oder in dessen Bereich die Spule (15) angeordnet ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) einen mit dem jeweils zugeordneten Rotorkopf (22, 29) korrespondierenden ersten und/oder zweiten Statorkopf (23, 30) aufweist, der vorzugsweise jeweils im Bereich eines der beiden freien Enden des Grundkörpers (26) angeordnet ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach dem vorherigen Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Statorkopf (23, 30) eine stirnseitig geschlossene Aussparung (24, 31) aufweist, in der der korrespondierende Rotorkopf (22, 29) zumindest in seiner Arretierorientierung zumindest teilweise aufgenommen ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach dem vorherigen Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Statorkopf (23, 30) mit der Aussparung (24, 31) einen U-förmigen offenen Rahmen bildet, über dessen Rahmenöffnung (25) der korrespondierende Rotorkopf (22, 29) in Umfangsrichtung eindrehbar ist, oder dass der erste und/oder zweite Statorkopf (23, 30) mit der Aussparung (24, 31) einen geschlossenen Rahmen (32) bildet, in dem der korrespondierende Rotorkopf (22, 29) in Umfangsrichtung beweglich aufgenommen ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) zumindest einen Statorarm (27) aufweist, der sich vom Grundkörper (26) ausgehend radial nach innen in Richtung des Arretierrotors (16) erstreckt und/oder an dessen radialen inneren freien Ende der zugeordnete Statorkopf (23, 30) angeordnet ist.
Elektromagnetische Arretiereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (2) ein Federelement, insbesondere eine Torsionsfeder, aufweist, mittels der der Arretierrotor (16) in Umfangsrichtung federbeaufschlagt in die Freigabe- oder Arretierorientierung gedrückt ist.
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 elektromagnetischen Arretiereinrichtung (2) zum Sperren der Aktorstange (4) in zumindest einer ihrer Schaltstellungen, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Arretiereinrichtung (2) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch 15, 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 (6) um eine zur Aktorlängsachse (5) koaxiale Rotordrehachse (17) aus einer Freigabeorientierung in eine Arretierorientierung verdrehbart ist, wenn sich die Aktorstange (4) in einer Schaltstellung befindet.
Betätigungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Arretierelement (7) als Sperrnut (9) ausgebildet ist, die vorzugsweise einen sich in Axialrichtung erstreckenden Durchgangsabschnitt (11) und/oder einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Sperrabschnitt (12) umfasst.