CN117222829A - 用于驻车锁的致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于驻车锁(2)的致动器(1)，该致动器至少具有以下部件：‑轴向驱动装置(3)，该轴向驱动装置用于传递轴向力(4)；‑致动元件(5)，该致动元件具有致动轴线(6)并且可以借助于轴向驱动装置(3)的轴向力(4)从第一位置轴向地移动到第二位置；‑止挡元件(10)；‑止挡部件(11)，该止挡部件与止挡元件(10)相对应；以及‑保持元件(12)，该保持元件能够在释放位置与锁定位置之间移动，其中，当致动元件(5)位于第二位置而保持元件(12)处于锁定位置时，止挡元件(10)和止挡部件(11)彼此固定。致动器(1)的主要特征在于，设置有提升磁体(13)，该提升磁体包括线圈(14)和提升活塞(16)，该提升活塞能够借助于可以由线圈(14)产生的磁力(15)轴向地移动，所述保持元件(12)刚性地连接至可轴向移动的提升活塞(16)。通过所提出的致动器，可以被动地保持驱动位置和驻车位置。另外，偏离正常状态(例如，释放状态)的驻车锁定状态可以以非常小的功耗进行超控。

Description

用于驻车锁的致动器

技术领域

本发明涉及一种本发明涉及用于驻车锁的致动器，该致动器至少具有以下部件：

-轴向驱动装置，该轴向驱动装置用于传递轴向力；

-致动元件，该致动元件具有致动轴线并且可以借助于轴向驱动装置的轴向力从第一位置轴向地移动到第二位置；

-止挡元件；

-止挡部件，该止挡部件与止挡元件相对应；以及

-保持元件，该保持元件可以在释放位置与锁定位置之间移动，其中，当致动元件位于第二位置而保持元件处于锁定位置时，止挡元件和止挡部件彼此固定。致动器的主要特征在于，还设置有提升磁体，该提升磁体包括线圈和提升活塞，该提升活塞能够借助于可以由线圈产生的磁力轴向地移动，所述保持元件刚性地连接至可轴向移动的提升活塞。本发明还涉及用于变速器的驻车锁装置的驻车锁、具有这种驻车锁的驻车锁装置、具有这种用于传动系的驻车锁装置的变速器、具有这种变速器的传动系以及具有这种传动系的机动车辆。

背景技术

例如，从DE 10 2018 115 548 A1已知驻车锁。具有驻车锁的机动车辆、例如具有线控驻车锁的机动车辆在正常锁定配置中，即在系统故障的情况下底盘被阻挡时必须在行驶时通过恒定的能量消耗主动地保持打开。在机动车辆的电气化过程中，所有部件的能量需求对于可实现的范围来说是意义重大的，并且因此必须在机动车辆运动时力争实现驻车锁的节能操作。

从DE 10 2013 213 678 A1已知一种用于驻车锁定单元的致动装置，其中，需要用于电磁体的低的保持电流来将驻车锁定单元锁定在打开操作状态下。另外，可以通过不切换电磁体来防止驻车锁定单元的意外打开。

发明内容

在此基础上，本发明的目的是至少部分地克服现有技术中已知的缺点。根据本发明的特征来自于独立权利要求，对于独立权利要求而言，有利的实施方式在从属权利要求中示出。权利要求书的特征可以以任何技术上合理的方式进行组合，其中，包括本发明的附加实施方式的以下描述中的说明以及来自附图的特征也可以用于此目的。

本发明涉及用于驻车锁的致动器，该致动器至少具有以下部件：

-轴向驱动装置，该轴向驱动装置用于传递轴向力；

-致动元件，该致动元件具有致动轴线并且可以借助于轴向驱动装置的轴向力从正常位置轴向地移动到偏转位置；

-止挡元件；

-止挡部件，该止挡部件与止挡元件相对应；以及

-保持元件，该保持元件可以在释放位置与锁定位置之间移动，其中，当致动元件位于第二位置而保持元件处于锁定位置时，止挡元件和止挡部件彼此固定。

致动器还具有提升磁体，该提升磁体具有线圈和提升活塞，该提升活塞可以借助于由线圈产生的磁力轴向地移动，其中，保持元件刚性地连接至可轴向移动的提升活塞。

致动器的特征首先在于以下事实：由线圈产生的磁通通过返回回路传导，该返回回路包括径向内部返回回路和径向外部返回回路，在保持元件的两个位置中的至少一个位置中，在提升活塞与内部返回回路之间存在轴向间隙，并且磁通通过提升活塞的表面和内部返回回路的表面两者进行传导，提升活塞的表面和内部返回回路的表面形成了轴向间隙。

在下文中，除非另有明确说明，否则当使用轴向方向、径向方向或周向方向以及对应的术语时，参照所陈述的致动轴线。除非另有明确说明，否则在前文和随后的描述中使用的序数仅用于清楚区分的目的，而不表示指定部件的顺序或等级。大于一的序数不一定意味着必须存在另一这样的部件。

在此所提出的致动器包括轴向驱动装置、例如具有主轴驱动装置的电动致动器或者流体(即气动或液压)致动系统的从动活塞。轴向力可以借助于轴向驱动装置沿着致动轴线施加并且可以传递至致动元件。致动元件例如是压头或杆、可轴向移动的主轴或可轴向移动的主轴螺母。致动元件配置成将轴向驱动装置的轴向力传递至锁定机构。致动元件沿着致动轴线以可移动的方式被导引，该致动元件可以借助于轴向驱动装置从(正常)第一位置轴向地移动到(偏转)第二位置。在优选实施方式中，致动元件可以仅通过与轴向驱动装置的轴向力对抗的(存储)力被动地返回至正常位置。替代性地，致动元件可以附加地或替代性地通过轴向驱动装置从偏转位置返回至正常位置。轴向驱动装置的可以借助于致动元件传递的轴向力被设计成克服第一能量存储元件和/或锁定机构的对抗力，其中，(正常锁定的)锁定机构优选地能够从锁定状态转变至自由状态。替代性地，相反地，(正常打开的)锁定机构可以从自由状态转变至锁定状态。这种(第一)能量存储元件例如被设计为螺旋压缩弹簧、板弹簧、磁性弹簧或气压式弹簧。第一能量存储元件优选地被设计为具有与致动轴线平行或同轴的弹簧轴线的螺旋压缩弹簧。

为了能够以低的能量保持锁定机构的相应状态，在此提出了一种止挡元件，该止挡元件构造成与对应的止挡部件相互作用，从而形成摩擦连接和/或形状配合连接。在一个实施方式中，止挡元件固定至轴向驱动装置或致动元件，并且止挡部件至少在致动元件的偏转位置期间轴向地固定至轴向驱动装置的抵接部。替代性地，这也可以以相反的方式进行。在一个实施方式中，止挡元件由至少一个具有接触点的凸耳形成，其中，接触点可以与对应的止挡部件接触，以便施加保持力。在一个实施方式中，附加地产生(优选可切换的)磁(止挡)力，利用该磁力支撑由形状配合和/或摩擦配合产生的止挡力。在一个实施方式中，止挡力是补充轴向力的力，借助于止挡力或者在保持所述止挡力的同时可以减小用于克服上述对抗力的(所需的)轴向力，并且因此减少了致动器的能量消耗。在另一实施方式中，止挡力(没有保持元件的配合)达到可忽略不计，其中，优选地在止挡元件与对应的止挡部件之间未保持有磁力。

在优选实施方式中，对应的止挡部件(或止挡元件)(固定在偏转位置中)是轴向固定的，并且因此相对于轴向驱动装置(例如从动活塞的流体缸)的反向轴承固定。在替代性实施方式中，对应的止挡部件可以与轴向驱动装置或与致动元件一起移动，并且借助于止挡件固定在第二位置。

止挡力必须小于轴向驱动装置的轴向力的对抗力，以确保驻车锁处于正常状态(无论该驻车锁是正常锁定的还是正常打开的)，其中，用于将致动元件从偏转位置转移至正常位置的对抗力是可传递的。在驻车锁的正常锁定配置中，轴向力主动地将驻车锁从(正常)锁定状态转换至(偏离)自由状态，其中，致动元件的正常位置处于锁定状态(驻车位置)，并且偏转位置对应于自由状态(驱动位置)。在正常位置中，不需要或不施加轴向力，因此轴向驱动装置不需要外部能量消耗。致动元件的正常位置优选地借助于第一能量存储元件的存储动力来确保。需要轴向力来将致动元件转移到偏转位置，其中，为此目的需要外部能量消耗。

为了使止挡力足以将致动元件保持在偏转位置(例如，在驻车锁处于正常锁定配置的情况下的驱动位置)中，在此提出的是，还设置有保持元件。保持元件能够在锁定位置与释放位置之间移动。在锁定位置，保持元件将对应的止挡部件以及止挡元件的状态固定在与致动元件的偏转位置相对应的状态。然后由保持元件传递力，使得所产生的止挡力足以克服与轴向驱动装置的轴向力对抗的力。在止挡元件与对应的止挡部件之间纯摩擦连接的情况下，优选地通过保持元件施加附加的保持力以增加摩擦附着力，特别优选地借助于连接连杆，例如位于保持元件和/或止挡元件上的斜面形状施加附加的保持力。至少保持元件与止挡元件形成形状配合，从而防止止挡元件偏离。有意地考虑偏离运动的可能性(没有保持元件的动作)，使得一旦保持元件处于释放位置并且轴向驱动装置的轴向力足够低，优选是最小(例如零或负)，止挡元件与对应的止挡部件之间的连接就会自动地释放。

在一个实施方式中，(对应的)止挡部件借助于底切部(相对于致动轴线)形成，例如借助于凹槽形成。在一个实施方式中，止挡元件的接触点是隆起部，该隆起部优选地位于止挡元件的被设计为凸耳的梢部上，该隆起部可以在底切部例如凹槽后面轴向地降低，以形成形状配合。在一个实施方式中，止挡元件由至少一个弹簧凸耳形成，所述至少一个弹簧凸耳具有轴向主延伸度和径向弹簧方向。在优选实施方式中，为了避免横向于致动轴线的倾斜力，止挡部件及止挡元件的部分元件并且优选地保持元件的部分元件形成了相对于致动轴线对称的布置，特别优选地形成环状布置。例如，止挡元件包括多个(优选是弹簧)凸耳，并且对应的止挡部件具有互补的接纳部，例如周向配对表面或底切部(例如凹槽)。然后，保持元件优选地同样以与多个凸耳互补的方式形成或者形成为环形形状。

至少一个弹簧凸耳例如由金属材料制成，例如由弹簧钢板制成。在另一实施方式中，弹簧凸耳由塑料制成。在优选实施方式中，至少一个弹簧凸耳被止挡元件一体地包围。

现在在此提出的是，还提供了提升磁体，该提升磁体具有线圈以及借助于能够由线圈产生的磁力可轴向移动的提升活塞，其中，保持元件刚性地连接至可轴向移动的提升活塞。因此，通过对线圈通电，可以利用在保持元件上产生的磁力(可以切断)来感应这样的磁场，使得当施加磁力时，保持元件从锁定位置转移至释放位置。这产生了将致动元件固定在第二位置的电子可切换性。在一个实施方式中，保持元件和提升活塞彼此形成为一件。

在一个实施方式中，提出的是，提升活塞的表面和内部返回回路的表面两者彼此对准，使得当线圈通电时，提升活塞沿内部返回回路的方向移动，从而减小轴向间隙。

在致动器的有利实施方式中还提出的是，提升磁体还包括：

-内部返回回路；以及

-外部返回回路，

其中，在保持元件的位置中的一个位置的至少外侧，在提升活塞与内部返回回路之间优选地设置有轴向间隙，其中，提升活塞和内部返回回路特别优选地能够彼此接触。

提升磁体被设计成使得线圈借助于非导磁材料(例如塑料)，优选地通过内部返回回路以绝缘且定位的方式容纳。返回回路优选地由铁磁材料形成。内部返回回路布置成比外部返回回路在径向上更靠近致动轴线。在优选实施方式中，线圈围绕致动轴线在径向上周向地布置并且完全被提升磁体和提升活塞环绕。然后，保持元件优选地也被设计成是周向的、例如是环形形状的，并且与线圈和返回回路同轴地被导引。固定在致动元件的第二位置中的止挡部件(或止挡元件)优选地经由外部返回回路固定至轴向驱动装置的反向轴承。

两个返回回路一起形成U形开口，提升活塞布置在该U形开口中。提升活塞布置在内部返回回路与外部返回回路之间，使得可以在返回回路中的一个返回回路的轴向范围内，即在锁定位置与释放位置之间执行轴向运动。提升活塞在其轴向运动中借助于返回回路中的一个返回回路(优选地借助于外部返回回路)进行导引，并且被固定以防止楔入和/或丢失。

因此，借助于提升活塞的轴向运动，在位置中的一个位置，在提升活塞与返回回路中的一个返回回路(优选地是内部返回回路)之间存在轴向间隙。在优选实施方式中，轴向间隙至少设置在锁定位置。

在一个实施方式中，轴向间隙在(最大)另一(然后，例如释放)位置闭合。然后，提升磁体配置成例如使得提升活塞可以与内部返回回路接触，即磁力配置成非常大，使得轴向间隙接近于零。应当指出的是，在替代性实施方式中，在提升活塞与外部返回回路之间存在轴向间隙，并且这两个部件可以接触。此外，应当指出的是，在一个实施方式中，轴向间隙是永久存在的。

轴向间隙是提升活塞与对应的返回回路之间的间隙，该间隙包括轴向矢量分量，使得提升活塞(并且因此保持元件)的轴向往复运动是可能的。

在致动器的有利实施方式中还提出的是，轴向间隙的间隙法线是倾斜的和/或纯轴向对准的。

返回回路与提升活塞之间的轴向间隙使得根据提升活塞和互补返回回路的实施方式，该间隙是纯粹轴向对准的轴向间隙，即平行于致动轴线。在一个实施方式中，轴向间隙具有径向矢量分量，其中，轴向间隙的间隙法线定向成与致动轴线成一定角度，即形成轴向间隙的两个表面相对于致动轴线是锥形的。在一个实施方式中，轴向间隙包括多个部段，这些部段具有彼此不同定向的间隙法线，例如在一个部段中，间隙法线纯径向地定向。

在其中形成有周向的轴向间隙(例如环形形状的保持元件和/或互补的返回回路)的优选实施方式中，轴向间隙呈现(优选旋转对称的)锥形形状。互补部件(保持元件和返回回路)的相应端部的几何形状对磁力有直接影响。根据返回回路内的磁场线的取向以及提升活塞的部件几何结构浸入在提升磁体中的情况，产生不同的磁力或磁力的不同的轴向矢量分量。如果提升活塞的轴向行程相对较小，例如小于或等于0.5mm[十分之五毫米]，则间隙法线的纯轴向对准对于大的磁力或低的能量消耗和/或线圈的尺寸是有利的。相反地，对于提升活塞的相对较大的轴向行程，例如大于0.6mm[十分之六毫米]，则在提升活塞的整个轴向行程中(并且尤其地在轴向间隙的间隙范围的最大处)，间隙法线的倾斜对准、特别优选地锥形对准对于大的磁力或低的能量消耗和/或线圈尺寸是有利的。

在致动器的有利实施方式中还提出的是，提升磁体还包括第二能量存储元件，该第二能量存储元件在提升活塞上提供与磁力对抗的预保持力，其中，磁力优选地是拉力。

在此提出的是，提升磁体包括第二能量存储元件。在这种情况下，该第二能量存储元件被设计成使得该第二能量存储元件向提升活塞施加与提升磁体的磁力相反的预保持力。因此，借助于第二能量存储元件，提升活塞(即，保持元件)被动地保持在锁定位置中，并且可以仅通过对提升磁体的线圈通电而主动地转移到释放位置。对于处于正常锁定配置的驻车锁，致动致动器被设计成使得当向线圈供应电能时，保持元件从其锁定位置改变为其释放位置，因此驻车锁从(被动固定的)自由状态改变为(正常、即被动的)锁定状态。对于处于常开配置的驻车锁而言，情况正好相反。

在该实施方式中，感应磁力的线圈被设计成使得磁力(相对于提升活塞)是拉力。由于该拉力，提升活塞的主动轴向运动(由线圈通电引起的)指向线圈的方向。第二能量存储元件定尺寸成使得最小(主动)磁力大于(相应地最小或最大)预保持力。仅当磁力切断(即，磁力为零或足够低)时，保持元件才可以返回至释放位置。当止挡元件和止挡部件处于与致动元件的偏转位置相对应的状态时，然后致动元件在没有外部能量消耗的情况下(即，被动地)保持在第二位置。一旦保持元件通过磁力转移到释放位置，止挡元件和止挡部件就会彼此分离，除非轴向驱动装置施加了足够的(主动的)轴向力。在闩锁(凹槽和凸耳)的情况下，由于(第一能量存储元件的)的存储力与轴向力对抗，止挡元件相对于止挡部件的固定被取消，并且止挡元件从止挡部件滑出。

第二能量存储元件例如被设计为螺旋压缩弹簧、板弹簧、磁性弹簧或气压式弹簧。第二能量存储元件优选地被设计为螺旋压缩弹簧，该螺旋压缩弹簧具有与致动轴线平行或同轴的弹簧轴线。例如，第二能量存储元件的直径受到致动器的直径和/或保持元件的壁厚度的限制，使得能量存储元件优选地在径向上周向地作用在保持元件上。在另一实施方式中，第二能量存储元件包括多个单独的弹簧(优选地是螺旋压缩弹簧)，这些弹簧沿周向布置并且在特定点处作用在保持元件上。

还提出了一种实施方式，根据该实施方式，线圈由内部返回回路容纳，内部返回回路与致动轴线同轴地布置，并且致动元件和/或轴向驱动装置所包括的从动活塞至少部分地轴向重叠。这意味着内部返回回路和致动元件或从动活塞至少部分地嵌套。

根据本发明的进一步发展，设置的是，外部返回回路经由过盈配合刚性地连接至内部返回回路。因此，致动器的组装和构造可以是特别简单的。

根据另一方面，提出了一种用于变速器的驻车锁装置的驻车锁，该驻车锁至少具有以下部件：

-锁定机构，该锁定机构用于将棘轮锁定在扭矩流中，其中，在使用中，锁定机构在锁定状态下阻挡棘轮，并且在自由状态下释放棘轮；以及-根据以上描述的实施方式的致动器，

其中，在致动元件的偏转位置，锁定机构脱离锁定状态，并且其中，致动元件的正常位置对应于锁定机构的锁定状态。

在此提出的驻车锁配置成使得锁定机构在锁定状态下阻挡棘轮，并且仅在自由状态下棘轮才从锁定机构释放。在自由状态下，棘轮能够自由旋转，例如用在机动车辆的变速器中；机动车辆然后可以滚动。应当注意的是，棘轮集成在变速器的扭矩流中。如果致动元件进入锁定状态，则扭矩流借助于锁定机构被阻挡，并且变速器被锁定。当棘轮处于锁定状态时，机动车辆在变速器的这种应用中不能滚动。驻车锁包括具有致动元件的致动器，该致动元件连接至锁定机构。致动元件连接至锁定机构使得当致动元件处于偏转位置时，锁定机构中存在偏离正常状态的状态。因此，在驻车锁处于正常锁定配置的情况下，可以借助于致动器主动地实现自由状态。然而，偏离正常状态的状态不必主动地保持(即，在外部能量消耗的情况下)，而是通过止挡元件和止挡部件在保持元件的支承下被动地保持。当提升磁体的线圈通电时，止挡元件与止挡部件分离，并且致动元件因此(优选地被动地)从偏转位置转移至正常位置。因此，锁定机构自由地从偏离状态返回至正常状态。

在驻车锁的有利实施方式中还提出的是，还设置有解锁元件，该解锁元件能够在正常位置与解锁位置之间移动，其中，在解锁位置中保持锁定机构的自由状态，并且在正常位置中确保了驻车锁的正常锁定功能。

驻车锁例如被电动地和/或流体地、例如气动地或液压地致动，并且如果电子器件失效或者流体压力或流体体积下降，则锁定机构被切换至正常(优选是锁定)状态。当驻车锁处于正常锁定配置时，棘轮然后被阻挡。为了在被动状态期间(例如，在生产、运输期间或在车间中的机动车辆中)将该驻车锁关闭，在此提出的是，设置了可以在两个位置之间移动的解锁元件(例如，被设计为围绕枢转轴线安装的枢转杆)。解锁元件构造成使得在解锁元件处于解锁位置时，可以保持锁定机构的偏离(例如自由)状态，而无需外部能量消耗。在该被动状态下，因此确保了当(正常锁定的)驻车锁用于机动车辆的变速器中时，机动车辆仍然可以滚动。为了消除这种在驻车锁操作时正是不期望的被动状态，解锁元件可以被再次(优选重复地)停用，即解锁元件可以转变到正常位置。

在优选实施方式中，附加地设置有锁定元件。该锁定元件被设计成将解锁元件保持在解锁位置。如果锁定元件不能将解锁元件保持在解锁位置，则锁定机构的自由状态不能通过解锁元件(被动地)保持。这意味着仅在与解锁元件和锁定元件的配合下，锁定机构的偏离状态(并且因此，在驻车锁处于正常锁定配置的情况下，自由状态)下的解锁位置可以被(永久地)调节。

根据另一方面，提出了一种驻车锁装置，该驻车锁装置具有用于布置在可锁定扭矩流中的棘轮以及根据以上描述的实施方式的驻车锁，其中，棘轮可以借助于锁定机构被阻挡。

此处提出的驻车锁装置包括驻车锁和对应的棘轮。棘轮集成在机动车辆的传动系的可锁定扭矩流中，优选地集成在变速器中，并且可以根据先前描述被阻挡。

在一个实施方式中，驻车锁和棘轮形成结构单元。这种结构单元可以作为整体部件交付安装，并且可以安装在预期的装配位置处，例如安装在机动车辆中，而不需要再次拆卸所述结构单元。在一个实施方式中，棘轮机构以及在一个实施方式中的棘轮是一个组件，而致动器是单独形成的，其中，在一个实施方式中，致动器形成单独的另一组件。例如，当安装在机动车辆的传动系中时，棘轮布置成使得当锁定机构处于锁定状态，棘轮被阻挡时，防止消耗装置中的至少一个消耗装置传递或吸收扭矩。

根据另一方面，提出了一种用于传动系的变速器，该变速器至少具有以下部件：

-根据上述实施方式的驻车锁装置；

-扭矩传递齿轮，该扭矩传递齿轮包括棘轮；以及

-变速器壳体，该变速器壳体环绕变速器隔室，

其中，驻车锁的锁定机构优选完全地、特别优选地整个驻车锁装置布置在变速器隔室中。

变速器，例如用于机动车辆的传动系的自动变速器包括棘轮。例如，棘轮形成了被设计为可切换变速器的扭矩传递齿轮的正齿轮。变速器具有扭矩输入端例如一个或更多个变速器输入轴，以及扭矩输出端例如一个或更多个变速器输出端。在变速器中，扭矩根据规格进行转移、减小、转变和/或分配(作为差速器)。

在一个实施方式中，变速器包括离合器，例如扭矩流中的摩擦离合器或爪形离合器。扭矩输入端布置在驱动发动机侧，并且扭矩输出端布置在消耗装置侧。然而，扭矩的方向也可以是相反的，可以从消耗装置(在恢复的情况下)到驱动发动机或发电机。在变速器的有利实施方式中还提出的是，驻车锁整体或者仅锁定机构集成在变速器的由变速器壳体形成的变速器隔室中。

根据另一方面，提出了一种传动系，该传动系至少具有以下部件：

-至少一个驱动发动机，所述至少一个驱动发动机用于传递扭矩；

-至少一个消耗装置，所述至少一个消耗装置用于接收扭矩；以及

-根据上述描述的一个实施方式的变速器，

其中，至少一个驱动发动机和至少一个消耗装置借助于变速器以扭矩传递的方式彼此连接，其中，当锁定机构处于锁定状态时，借助于驻车锁装置防止在驱动发动机与至少一个消耗装置之间传递扭矩。

在此提出的传动系包括至少一个驱动发动机，例如内燃发动机和/或电驱动发动机，所述驱动发动机至少在主状态下形成扭矩流的扭矩源。此外，包括至少一个消耗装置，例如机动车辆的驱动轮，所述消耗装置至少在主状态下形成扭矩流的扭矩汇。根据先前描述的实施方式，插置有变速器，扭矩流(优选地整个车轮侧的扭矩流)经由该变速器进行传导。当变速器被锁定时，扭矩流被锁定，并且阻止在传动系中在扭矩源与扭矩汇之间的扭矩传递。

在此提出的传动系包括具有驻车锁装置的变速器，利用该驻车锁装置可以被动地保持驱动位置(自由状态)和驻车位置(锁定状态)两者，即无需外部能量消耗。另外，驻车锁的偏离(例如，自由)状态可以通过(提升磁体的线圈的)非常低的功耗再次取消，并且因此几乎在所有情况下确保了驻车锁处于正常(例如，锁定)状态，即使是在电子器件发生故障的情况下也是如此，例如使用本地电容器作为紧急存储器来实现。与无法解锁的驻车锁装置相比，该变速器可以被设计成具有相同的安装空间并且仅需要很少的附加成本。另外，安全性高，使得只有驻车锁装置解锁时，传动系才开始操作。

根据另一方面，提出了一种机动车辆，该机动车辆具有至少一个驱动轮以及根据以上描述的实施方式的传动系，其中，为了推进该机动车辆，扭矩可以从传动系的至少一个驱动发动机传递至至少一个驱动轮，并且在锁定机构的锁定状态下，借助于驻车锁装置防止机动车辆滚动。

机动车辆例如是乘用车、卡车或机动两轮车。机动车辆具有根据先前描述的实施方式的传动系。可以由至少一个驱动发动机输出的扭矩经由变速器输出至所述至少一个驱动轮(消耗装置)。在此所指的变速器优选地是可换档的传动齿轮。替代性地，变速器例如是固定变速器即不可改变的变速器、或差速器或滑动离合器。在此提出的驻车锁装置优选地如上所述的进行设计，并且特别优选地集成到变速器中。

只有当驻车锁(以及法律要求的驻车制动器)被释放时，至少一个驱动轮才有可能在驻车回路位置进行旋转运动。在其他方面，参照前面的描述。

在此提出的机动车辆的传动系包括具有这样的驻车锁装置的变速器，利用该驻车锁装置可以被动地保持驱动位置(自由状态)和驻车位置(锁定状态)两者，即无需外部能量消耗。另外，驻车锁的偏离(例如，自由)状态可以通过(提升磁体的线圈的)非常低的功耗再次取消，并且因此几乎在所有情况下确保了驻车锁处于正常(例如，锁定)状态，即使是在电子器件发生故障的情况下也是如此，例如使用本地电容器作为紧急存储器来实现。与无法解锁的驻车锁装置相比，该变速器可以被设计成具有相同的安装空间并且仅需要很少的附加成本。另外，安全性高，使得只有驻车锁装置解锁时，机动车辆才开始操作。

附图说明

下面根据相关的技术背景，参照示出了优选实施方式的附图对上面描述的本发明进行详细地说明。本发明决不受纯粹示意性附图的限制，其中，应当注意的是，附图在尺寸方面不是精确的，并且不适用于限定比例。在附图中：

图1：示出了处于锁定状态的驻车锁的锁定机构；

图2：示出了在致动元件处于偏转位置的情况下的致动器；

图3：示出了根据图2的致动器，其中，致动元件处于正常位置；

图4：示出了在锥形实施方式中具有轴向间隙的提升磁体；

图5：示出了在纯轴向实施方式中具有轴向间隙的提升磁体；

图6：示出了具有卡扣式接纳部(止挡部)的保持元件；

图7：示出了处于锁定位置的根据图6的保持元件；

图8：示出了处于释放位置的根据图6和图7的保持元件；以及

图9：示出了机动车辆中的具有驻车锁装置的传动系。

具体实施方式

图1以示意性侧视图示出了正常锁定配制中的驻车锁2(参见图9)的处于锁定状态锁定机构21、以及棘轮22。锁定机构21包括驻车锁掣爪33，该驻车锁掣爪安装成使得该驻车锁掣爪能够围绕其掣爪轴线34旋转，并且该驻车锁定棘爪在此被示出为处于锁定状态。当锁定机构21进入到锁定状态时，驻车锁掣爪33与棘轮22形状配合地接合，使得棘轮22被阻挡。然后，横移件35通过预张紧弹簧36(在此被示出为压缩弹簧)被迫进入到这样的一个位置，即在此位置(纯粹可选地借助于横移件35支承在固定框架37上、例如支承在齿轮壳体27的一部分上的，参见图9)，驻车掣爪33被几何锁定阻挡在锁定状态(该驻车掣爪齿间隙接合在棘轮22上)。在横移件35的自由状态下(在此未示出)，预张紧弹簧36张紧(如所示出的，在此向左侧被压缩)。在该实施方式中，驻车掣爪33借助于释放弹簧38(例如扭转弹簧或压缩弹簧)被提升离开棘轮22的齿间隙。

在正常状态下，驻车锁掣爪33可以仅从接合(锁定)状态转换至自由状态，使得致动器1的致动元件5(在此示出为在右侧)借助于预张紧弹簧36以与预张紧相反方向上的轴向力4主动地作用于横移件35(此处示出为向左侧)，并且使预张紧弹簧36张紧。致动器1例如被设计为如图2和图3所示。因此，只要横移件35被致动器1的致动元件5偏转，则驻车锁掣爪33保持在自由状态下，并且棘轮22可以围绕该棘轮的轮轴线39自由地旋转。

在该有利实施方式中，纯粹可选地，驻车锁2还包括解锁元件24，该解锁元件在所示出的实施方式中是可以围绕枢转轴线40枢转的杆。纯粹可选地，枢转轴线40垂直于致动轴线6延伸。在此示出的解锁元件24利用其致动梢部41(纯粹可选地直接)作用在横移件35上，使得在该实施方式中，驻车锁掣爪33可以通过绕枢转轴线40顺时针枢转而从接合(锁定)状态转换至自由状态。致动元件5可以保持在其第一位置(驻车位置)。

图2以示意性截面图示出了致动器1，该致动器具有处于偏转位置的致动元件5。致动器1配置成例如使根据图1的锁定机构21致动。致动元件5可以借助于轴向驱动装置3沿着致动轴线6主动地移动，使得致动元件5可以根据图示从右侧向左侧移动。轴向驱动装置3在此被设计为流体从动单元、优选为液压从动单元。在流体的控制下，从动缸43(反向轴承44)中的从动活塞42从正常位置(在此为第一位置)被推动到偏转位置(在此为第二位置)。因此，所产生的轴向力4将致动元件5向左侧迫压，如所示出的。在这种情况下，从动单元不能将拉力传递至致动元件5。相反，如附图中所示出的，致动元件5借助于第一能量存储元件7(在此是与致动轴线6同轴布置的螺旋压缩弹簧)向右侧预张紧。因此，第一能量存储元件7对从动活塞42以及因此致动元件5施加与轴向力4对抗的存储力9。在没有外部能量消耗(在此呈流体压力的形式)的情况下，致动元件5(被动地)占据正常位置(参见图3)。

在此设置有止挡元件10，该止挡元件刚性地连接至轴向驱动装置3。止挡元件10在此被设计为闩锁元件，更准确地说被设计为(多个)具有接触点的弹簧凸耳。对应的止挡部件11刚性地连接至轴向驱动装置3的反向轴承44。止挡部件11在此被设计为互补的卡扣式接纳件，其中，止挡元件10的接触点可以借助于对应的底切部保持就位。当轴向驱动装置3施加足够的轴向力4时，止挡元件10因此滑动到止挡部件11中，该止挡部件在此被设计为底切部(形状配合锁定)，优选地采用卡扣锁的方式。在这种情况下，止挡力45太小以至于其不能被单独使用以抵抗第一能量存储元件7的存储力9。相反，存储力9很大，以至于止挡元件10与止挡部件11之间的连接可以因此被释放，使得致动元件5被动地转移至正常位置。如果没有产生足够的轴向力4，则止挡元件10从止挡部件11滑出，并且操作元件5占据正常位置。

因为在机动车辆32中，偏转位置(根据图1的锁定机构21的驱动位置)在操作期间是永久状态，因此在此期望很少的外部能量消耗或不需要外部能量消耗。为此目的，在此设置了保持元件12。止挡元件10(至少附加地)借助于保持元件12固定以防止在偏转位置期间滑出，在此借助于形状配合(卡扣闭合件)实现。保持元件12的保持力46足以抵抗第一能量存储元件7的存储力9而将止挡元件10与止挡部件11之间的连接固定。

在该实施方式中，保持元件12自身由第二能量存储元件8借助于预保持力47而预张紧到所示出的锁定位置，并且因此将弹簧凸耳(止挡元件10)的接触点固定在锁定凹槽(止挡部件11)中。当线圈14通电时，产生这样的磁场，使得沿轴向力4的方向指向的磁力15施加至提升活塞16，并且因此施加至与提升活塞一件成形的保持元件12。当施加足够小的(例如，可忽略的)轴向力4时，预保持力47被克服，并且止挡元件10与止挡部件11分离。由于第一能量存储元件7的存储力9，致动元件5返回至正常位置。

在所示出的实施方式中，提升磁体13包括以U形形状环绕提升活塞16的内部返回回路56和外部返回回路57。线圈14的磁场(的主要部分)在这些返回回路56、57中运行。一方面，提升活塞16如在柱塞线圈的情况中那样被致动，并且另一方面，设置有轴向间隙55(在此是倾斜的)，其中，优选地同时在此形成提升活塞16的轴向运动所用的止挡件。轴向间隙55的轴向延伸度等于释放和锁定止挡元件10所用的保持元件12的期望行程。

此外，在所示出的实施方式中，(纯粹可选地)设置有磁场传感器18和定位磁体17(永磁体)，其中，磁场传感器18相对于轴向驱动装置3的反向轴承44固定，并且定位磁体17集成到致动元件5中。因此可以以电子的方式记录或确定致动元件5的位置。

此外，在所示出的实施方式中(纯粹可选地)，致动元件5与轴向驱动装置3、在此为从动活塞42分开形成。如果锁定机构21被解锁，则这是有利的。然后，从动活塞42可以返回至被动位置，而致动元件5仍处于偏转位置。在一个实施方式中，致动元件5可以仅借助于轴向驱动装置3转移到偏转位置。在所示出的实施方式中，附加地设置了解锁元件24(纯粹是可选的)。解锁元件24可以用于从外部(例如经由螺钉或按钮)将该致动元件转移到偏转位置。与根据图1的实施方式相比，这代表有利的变型，因为由此可以使用磁场传感器18。因此可以容易地实现对机动车辆32的启用进行显示或电子锁定(例如经由机动车辆32的车载计算机)。

解锁元件24在此被设计成能够围绕枢转轴线40枢转，替代性地被设计成能够线性地移动。解锁元件24的致动梢部41直接抵靠致动元件5的凸缘起作用，该致动元件的凸缘在此(纯粹可选地)布置在该解锁元件的锁定侧梢部上。因此，根据图示，解锁元件24顺时针向左侧枢转。致动元件5借助于致动梢部41与致动头部59的力传递接触而被迫进入到第一位置中。致动元件5抵抗第一能量存储元件7的存储力9而保持在第一位置。应当注意的是，致动元件5优选地不通过解锁元件24保持在所示出的偏转位置，而是借助于止挡元件10、止挡部件11和保持元件12(或第二能量存储元件8)的相互作用而保持在偏转位置。因此不需要用于将解锁元件24保持在所示出的枢转出位置的附加锁定元件。例如，解锁元件24被预张紧到与所示出的解锁位置相反的正常位置，并且在致动之后自动地(被动地)返回至正常位置。替代性地，解锁元件24能够自由地移动，或者与致动元件5一起永久地承载。

图3示出了根据图2的致动器1，其中，致动元件5处于正常位置。从动活塞42借助于第一能量存储元件7的存储力9返回至正常位置。在此可以清楚地看到止挡元件10的(纯粹可选的)实施方式作为多个弹簧凸耳，这些弹簧凸耳与致动轴线6同轴地布置并且在此刚性地连接至从动活塞42。此外，可以理解保持元件12作为包围环的(纯粹可选的)实施方式。应当指出的是，保持元件12再次处于锁定位置，也就是说，线圈14未通电或者通电到足够低的程度，使得预保持力47将保持元件12转移到锁定位置。轴向力4能够克服预保持力47，并且因此将止挡元件10闩锁至止挡部件11，于是保持元件12返回至锁定位置。整个过程可以在不致动线圈14情况下进行。

图4以示意性截面图示出了在锥形实施方式中具有轴向间隙55的提升磁体13。在该视图中，为了清楚起见，示出了提升磁体13的各个部件的轮廓以及载流线圈14的位于部件内部和外部的磁场线。在本实施方式中，提升磁体13包括内部返回回路56、外部返回回路57以及线圈14和提升活塞16(如图2和图3中所示)。在此，提升活塞16包括保持元件12，该保持元件优选地与提升活塞16制造为一件。在该实施方式中，提升活塞16在外部返回回路57和线圈14内被导引。两个返回回路56、57包围线圈14并且在右侧端部处形成U形形状的开口，如图示中所示出的，提升活塞16安装在该开口中，使得该提升活塞可以轴向移动，从而在内部返回回路56与保持元件12之间形成轴向间隙55。在该实施方式中，内部返回回路56的背离线圈的端部是锥形的，如所示出的提升活塞16的下部端部也是锥形的。

由于内部返回回路56和提升活塞16的几何形状，在该实施方式中存在轴向间隙55，其中，其间隙法线58与致动轴线6和致动轴线6的径向线之间成一定角度(参见图2)。轴向间隙55的锥形设计以及相对于致动轴线6倾斜的间隙法线58导致保持元件12与内部返回回路56之间的该轴向间隔中的磁场线密度增加，与纯轴向的轴向间隙55(参见图5)相比，这导致磁力15增加。

图5示出了在纯轴向实施方式中具有轴向间隙55的提升磁体13的示意性截面图。在该视图中，为了清楚起见，示出了提升磁体13的各个部件的轮廓以及载流线圈14的位于部件内部和外部的磁场线。为了清楚起见，该实施方式在很大程度上与图4中所示出的实施方式相同，但不排除通用性，因此参照该图的描述并且在此仅讨论差异。

在该实施方式中，内部返回回路56的背离线圈的端部是纯轴向的，如所示出的，提升活塞16的下部端部也是纯轴向的。与图4中的锥形实施方式相比，提升活塞16的端部和内部返回回路56的端部的这种实施方式导致轴向间隙55内的磁场线密度较小。较小的磁场线密度产生较小的磁力15，该磁力将提升活塞16拉向线圈14。轴向间隙55包括间隙法线58，该间隙法线在此具有纯轴向取向。应当指出的是，如果保持元件12与内部返回回路56之间的距离较大，则需要较小的磁力15来将提升活塞16拉向线圈14。这意味着，根据提升活塞16的轴向行程，根据图4的几何形状或如在此所示出的几何形状是更有利的。

图6示出了保持元件12的示意性截面图，该保持元件带有被设计为卡扣式接纳件的止挡部件11以及被设计为卡扣式元件(更准确地说是卡扣钩状件)的止挡元件10。卡扣式接纳件(止挡部件11)被设计成使得可以容纳对应的卡扣式元件(止挡元件10)。根据图示，保持元件12构造成将止挡元件10固定在止挡部件11中，并且通过第二能量存储元件8的预保持力47向右侧预张紧，并且根据图示(参见图2至图5)，该保持元件可以通过提升磁体13的磁力15向左侧移动。

图7示出了根据图6的保持元件12处于锁定位置。当保持元件12借助于预保持力47保持在所示出的相对(锁定)位置，同时止挡元件10容纳在止挡部件11中时，保持元件12的保持力46由导引保持元件12的接触而产生。以这种方式，致动元件5被轴向地固定在偏转位置，而无需外部能量消耗。

图8示出了根据图6和图7的保持元件12处于释放位置。由于磁力15克服了第二能量存储元件8的预保持力47，因此保持元件12的保持力46被取消。如果轴向力4不存在(或太小)，则致动元件5现在再次移出偏转位置，这是因为第一能量存储元件7的存储力9导致止挡元件10径向偏转，并且止挡元件10从止挡部件11释放出来。

图9示出了具有传动系25的机动车辆32的纯示意性平面图，其中，驱动发动机29(在此可选地被示出为电驱动发动机29)沿着马达轴线50垂直于纵向轴线49布置。马达轴线50在行进方向上布置在机动车辆32的驾驶室51的前方。传动系25配置成通过借助于发动机29的经由变速器20输出的扭矩来驱动左侧驱动轮30和右侧驱动轮31(在此可选地是机动车辆32的前轴)，并且因此形成扭矩流23(在此通过虚线示出，该扭矩流的方向对应于拉伸扭矩)来推进机动车辆32。例如，扭矩传递齿轮26是变速器20的一部分，可以由车辆驾驶员借助于驾驶室51中的换挡杆52来)进行换档。

现在，在扭矩流23中布置驻车锁装置19，利用该驻车锁装置可以阻挡左侧驱动轮30和右侧驱动轮31。驻车锁装置19包括：棘轮22，例如变速器20的扭矩传递齿轮26的齿轮或扭矩传递齿轮26的附加轮；以及驻车锁2，其中，驻车锁2包括锁定机构21和致动器1。锁定机构21例如被设计为如图1中所示的。在此示出了驻车锁装置19的一个实施方式，其中，(可选地)锁定机构21布置在变速器20的变速器壳体27中的传动隔室28内，并且致动器1布置在变速器壳体27的外部。

棘轮22布置在扭矩流23中，使得其可以阻止机动车辆32滚动。驻车锁装置19在此可以通过以下操作元件中的至少一个操作元件来致动：

-换挡杆52，例如借助于驻车换档位置“P”；

-驻车杆53；以及/或者

-点火按钮54(替代性地，点火钥匙)。

此外，驻车锁装置19优选地可以被自动地致动；例如，当机动车辆32离开时(例如在机动车辆已经被锁定之后)，驻车锁2自动地接合。

利用在此所提出的致动器，可以被动地保持驱动位置和驻车位置两者。另外，偏离正常状态(例如，自由状态)的驻车锁定状态可以以非常小的功耗进行超控。

附图标记列表

1致动器 32机动车辆

2驻车锁 33驻车锁掣爪

3轴向驱动装置 34掣爪轴线

4轴向力 35横移件

5致动元件 36预加载弹簧

6致动轴线 37框架

7第一能量存储元件 38释放弹簧

(压头) 39轮轴

8第二能量存储元件 40枢转轴线

(保持元件) 41致动梢部

9存储力 42从动活塞

10止挡元件 43从动缸

11止挡部件 44反向轴承

12保持元件 45止挡力

13提升磁体 46保持力

14线圈 47预保持力

15磁力 48斜面

16提升活塞 49纵向轴线

17定位磁体 50马达轴线

18磁场传感器 51驾驶室

19驻车锁装置 52变速器换挡杆

20变速器 53驻车杆

21锁定机构 54点火按钮

22棘轮 55轴向间隙

23扭矩流 56内部返回回路

24解锁元件 57外部返回回路

25传动系 58间隙法线

26扭矩传递齿轮 59致动头部

27变速器壳体

28变速器隔室

29驱动发动机

30左驱动轮

31右驱动轮

Claims (13)

1.一种用于驻车锁(2)的致动器(1)，所述致动器至少具有以下部件：

-轴向驱动装置(3)，所述轴向驱动装置用于传递轴向力(4)；

-致动元件(5)，所述致动元件具有致动轴线(6)并且能够借助于所述轴向驱动装置(3)的所述轴向力(4)从第一正常位置轴向地移动到偏转位置；

-止挡元件(10)；

-止挡部件(11)，所述止挡部件与所述止挡元件(10)相对应；以及

-保持元件(12)，所述保持元件能够在释放位置与锁定位置之间移动，其中，当所述致动元件(5)位于第二位置，而所述保持元件(12)处于所述锁定位置时，所述止挡元件(10)和所述止挡部件(11)彼此固定，

其中，还设置有提升磁体(13)，所述提升磁体包括线圈(14)和提升活塞(16)，所述提升活塞能够借助于能够由所述线圈(14)产生的磁力(15)轴向地移动，

其中，所述保持元件(12)刚性地连接至能够轴向移动的所述提升活塞(16)，

其特征在于，由所述线圈(14)产生的磁通通过返回回路传导，

所述返回回路包括径向内部返回回路(56)和径向外部返回回路(57)，

在所述保持元件(12)的两个位置中的至少一个位置，在所述提升活塞(16)与所述内部返回回路(56)之间存在轴向间隙(55)，并且

通过所述提升活塞(16)的表面和所述内部返回回路(56)的表面两者来传导所述磁通，所述提升活塞的所述表面和所述内部返回回路的所述表面形成所述轴向间隙(55)。

2.根据权利要求1所述的所述的致动器(1)，其中，所述提升活塞(16)的所述表面和所述内部返回回路(56)的所述表面两者彼此对准，使得当所述线圈(14)通电时，所述提升活塞(16)沿所述内部返回回路(56)的方向移动，使得所述轴向间隙(56)减小。

3.根据权利要求2所述的致动器(1)，其中，所述提升活塞(16)和所述内部返回回路(56)能够彼此接触。

4.根据权利要求2或3所述的致动器(1)，其中，所述轴向间隙(55)的间隙法线(58)是倾斜的和/或纯轴向对准的。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器(1)，其中，所述提升磁体(13)还包括第二能量存储元件(8)，通过所述第二能量存储元件向所述提升活塞(16)施加与所述磁力(15)相反的预保持力(47)，其中，所述磁力(15)优选地为拉伸力。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的致动器(1)，其中，所述线圈(14)被所述内部返回回路(56)容纳，所述内部返回回路(56)与所述致动轴线(6)同轴地布置，并且与所述致动元件(5)和/或所述轴向驱动装置(3)所包括的从动活塞(42)至少部分地轴向重叠。

7.根据权利要求6所述的致动器(1)，其中，所述外部返回回路(57)经由过盈配合刚性地连接至所述内部返回回路(56)。

8.一种用于变速器(20)的驻车锁装置(19)的驻车锁(2)，所述驻车锁至少具有以下部件：

-锁定机构(21)，所述锁定机构用于将棘轮(22)锁定在扭矩流(23)中，其中，在使用时，所述锁定机构(21)在锁定状态下阻挡所述棘轮(22)并且在自由状态下释放所述棘轮(22)；以及

-根据前述权利要求中的任一项所述的致动器(1)，其中，在所述致动元件(5)的偏转位置中，所述锁定机构(21)脱离所述锁定状态，并且其中，所述致动元件(5)的正常位置与所述锁定机构(21)的所述锁定状态相对应。

9.根据权利要求8所述的驻车锁(2)，其中，还设置有能够在正常位置与解锁位置之间移动的解锁元件(24)，其中，在所述解锁位置时，所述锁定机构(21)保持所述自由状态，并且在所述正常位置时，确保了所述驻车锁(2)的正常锁定功能。

10.一种驻车锁装置(19)，所述驻车锁装置具有用于布置在可锁定扭矩流(23)中的棘轮(22)以及根据权利要求8或权利要求9所述的驻车锁(2)，其中，所述棘轮(22)能够借助于所述锁定机构(21)被阻挡。

11.一种用于传动系(25)的变速器(20)，所述变速器至少具有以下部件：

-根据权利要求10所述的驻车锁装置(19)；

-扭矩传递齿轮(26)，所述扭矩传递齿轮包括所述棘轮(22)；以及

-变速器壳体(27)，所述变速器壳体环绕变速器隔室(28)，

其中，所述驻车锁(2)的所述锁定机构(21)，优选完全地、特别优选地整个驻车锁装置(19)布置在所述变速器隔室(28)中。

12.一种传动系(25)，所述传动系至少具有以下部件：

-至少一个驱动发动机(29)，所述至少一个驱动发动机用于传送扭矩；

-至少一个消耗装置(30、31)，所述至少一个消耗装置用于接收扭矩；

-根据权利要求11所述的变速器(20)，

其中，所述至少一个驱动发动机(29)和所述至少一个消耗装置(30、31)借助于所述变速器(20)以扭矩传递的方式彼此连接，其中，当所述锁定机构(21)处于所述锁定状态时，借助于所述驻车锁装置(19)防止在所述驱动发动机(29)与所述至少一个消耗装置(30、31)之间传递扭矩。

13.一种机动车辆(32)，所述机动车辆具有至少一个驱动轮(30、31)以及根据权利要求12所述的传动系(25)，其中，为了推进所述机动车辆(32)，扭矩从所述传动系(25)的所述至少一个驱动发动机(29)传递至所述至少一个驱动轮(30、31)，并且在所述锁定机构(21)的所述锁定状态下，借助于所述驻车锁装置(19)阻止所述机动车辆(32)滚动。