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Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Sperrvorrichtung, insbesondere für den Zündschalter oder das Zündschloss von Kraftfahrzeugen mit einem elektromagnetisch betätigten Sperrstift, der als Magnetanker eines Hubmagneten (Solenoid) ausgebildet und am Umfang des Rotors eines Zündschalters, der Verbindungswelle oder des Schließzylinders eines Zündschlosses für einen im wesentlichen radialen Eingriff mit einem Nocken am Umfang des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders angeordnet ist.
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Die
US 5 685 183 A zeigt eine elektronische Sperrvorrichtung mit einem elektromagnetisch betätigten Sperrstift, der als Magnetanker eines Hubmagneten (Solenoid) ausgebildet ist und am Umfang eines Rotors eines Zündschalters für einen im Wesentlichen radialen Eingriff mit einem Nocken am Umfang des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders angeordnet ist.
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Bei Kraftfahrzeugen mit Automatikgetriebe ist es problematisch, wenn der Zündschlüssel von dem Zündschloss abgezogen werden kann, ohne dass der Wählhebel des Automatikgetriebes in die Parkstellung gebracht worden ist. Um die damit verbundenen Gefahren zu vermeiden, sind elektromagnetisch betätigte Sperrriegel im Zündschalter oder Zündschlossgehäuse eingeführt worden, die den Fahrer daran hindern, das Fahrzeug zu verlassen bzw. den Zündschlüssel abzuziehen, ohne den Getriebewählhebel vorher in die Parkposition gebracht zu haben. Wenn das Fahrzeug fährt und der Wähl- oder Schalthebel nicht in der Parkstellung ist, wird das Solenoid bzw. der Hubmagnet erregt und der Sperrriegel oder Sperrstift in eine Vertiefung am Rotor des Zündschalters oder des Schließzylinders oder an einer den Schließzylinder und den Zündschalter verbindenden Welle gebracht, so dass der Zündschlüssel nicht in die Abziehstellung gedreht werden kann.
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Beim Ausschalten des Stromkreises für den Zündschalter wird der Magnetanker des Solenoids oder Hubmagneten mit dem daran befestigten Sperrstift durch eine Schraubendruckfeder wieder in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt. Dies ist jedoch insofern problematisch, als die Kraft der Druckfeder vielfach nicht ausreicht, um den Magnetanker mit dem daran befestigten Sperrstift nach Abschalten des Stromkreises aus der Vertiefung am Umfang des Rotors, der Verbindungswelle oder des Schließzylinders wieder zu lösen.
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Ein Hauptproblem bei den bekannten Einrichtungen ist auch die Reibung zwischen Sperrstift und Rotor sowie zwischen dem Sperrstift und dessen Führung an dem Solenoid bzw. Hubmagneten. Durch die Reibung zwischen diesen Teilen entsteht eine Haftwirkung, die den Sperrstift mit dem Magnetanker in der Sperrstellung an der Vertiefung des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders festhält und somit eine Drehung des Zündschlüssels in die Abziehstellung selbst dann verhindert, wenn zuvor der Wählhebel des Getriebes in die Parkstellung gebracht worden ist. Der Fahrer kann den Zündschlüssel dann nur abziehen, wenn er den Zündschalter oder das Zündschloss mit Gewalt in die Abziehstellung gebracht hat.
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Dieses Problem könnte zwar durch die Verwendung einer stärkeren Feder gelöst werden, die jedoch ein größeres Solenoid erfordert und somit ein zusätzliches Raumproblem zur Unterbringung des Zündschalters mit dem Solenoid oder Hubmagneten für die Sperrvorrichtung schaffen würde.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend geschilderten Probleme mit einer Vorrichtung zu vermeiden, die mit einfachen und funktionssicheren technischen Mitteln so ausgebildet ist, dass der Sperrstift des Solenoids oder Hubmagneten nach Abschalten des Stromkreises zuverlässig und sicher wieder außer Eingriff mit dem Sperrnocken am Umfang des Rotors, der Verbindungswelle oder des Schließzylinders gebracht werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in erster Linie dadurch gelöst, dass der Nocken als ein quer zur Längsachse des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders bewegliches Gleitstück ausgebildet und in einer Vertiefung am Umfang des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders unter dem Druck einer Feder nach außen verschiebbar geführt ist.
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Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet.
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Hierdurch wird gewährleistet, dass der Sperrstift des Solenoids oder Hubmagneten sich in der Vertiefung am Umfang des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders nicht verklemmen kann, ebensowenig wie in der Führungsbuchse an dem Solenoid oder der Magnetspule des Hubmagneten. Dadurch, dass der Nocken als ein federbelastetes Gleitstück ausgebildet ist, das quer zur Längsachse des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders in der Vertiefung am Umfang des Rotors oder der Welle oder des Schließzylinders verschiebbar geführt ist und unter dem Druck einer Feder nach außen gedrückt wird, wird die Haltekraft des Hubmagneten nach Abschalten des Stromkreises zuverlässig überwunden und der Magnetanker mit dem Sperrstift sicher aus der Sperrstellung wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt.
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Für die Funktionsweise der Sperrvorrichtung ist es dabei von besonderem Vorteil, wenn das Gleitstück eine in Drehrichtung des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders vorn liegende Auflaufschräge für den Sperrstift der Magnetspule oder des Solenoids aufweist, die in eine radiale Anschlagfläche für den Sperrstift übergeht.
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Von besonderem Vorteil für die einwandfreie Funktionsweise der Sperrvorrichtung ist es weiterhin, dass die Längsachse des Gleitstückes mit der radialen Anschlagfläche für den Sperrstift gegenüber dem Radius des Rotors entgegen der Drehrichtung in einem Winkel ”X” von wenigen Grad nach hinten geneigt ist. Hierdurch wird eine Klemmwirkung beim Zurückschieben des Sperrstiftes in die Lösestellung mit einfachen Mitteln vermieden.
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Die einwandfreie Funktionsweise der Sperrvorrichtung wird auch noch dadurch unterstützt, dass die Vertiefung für das Gleitstück eine Einlaufschräge mit einem kurvenförmigen Verlauf aufweist, deren rückwärtige Kante bei vollständig niedergedrücktem Gleitstück dem Anfang der Auflaufschräge etwa in einem gleichen radialen Abstand von der Drehachse des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders gegenüberliegt.
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Die Funktionssicherheit der Vorrichtung wird nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal auch noch dadurch erhöht, dass das Gleitstück in der Vertiefung zwischen einander parallel gegenüberliegenden Feder- und Nutführungen verdrehungssicher angeordnet ist.
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Weiterhin wird eine sehr hohe Haftkraft in der Sperrstellung des Sperrstiftes dadurch erreicht, dass das Solenoid bzw. der Hubmagnet eine rohrförmige Führungsbuchse mit einer Anschlagfläche für den Magnetanker aufweist, die ebenso wie der Magnetanker aus einem ferromagnetischen Material besteht, und mit der der Magnetanker in der Sperrstellung des Sperrstiftes in metallische Berührung kommt, so dass die Haltekraft des Solenoids oder Hubmagneten in der Sperrstellung um ein Vielfaches der normalen Magnetkraft verstärkt wird.
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Schließlich wird eine besonders platzsparende Bauweise der Sperrvorrichtung dadurch erreicht, dass die Führungsbuchse für den Sperrstift eine zylindrische Aussparung für eine den Sperrstift umgebende und an der Unterseite des Magnetankers angreifende Rückstellfeder aufweist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigen
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1 eine Sperrvorrichtung gemäß der Erfindung in einer ersten Stellung vor dem Eingriff des Sperrstiftes in eine Vertiefung am Rotor eines Zündschalters oder am Umfang eines Schließzylinders oder einer Verbindungswelle zwischen Schließzylinder und Zündschalter,
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2 die Sperrvorrichtung in einer zweiten Stellung beim Eingriff des Sperrstiftes in die Vertiefung nach einer Weiterdrehung des Rotors, der Verbindungswelle oder des Schließzylinders und
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3 die Sperrvorrichtung in einer dritten Stellung, in der der Sperrstift des Solenoids oder der Magnetspule wieder aus der Sperrstellung von 2 gelöst ist.
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In 1 bis 3 ist eine elektromagnetische Sperrvorrichtung 1 gezeigt, die insbesondere für den Zündschalter oder das Zündschloss von Kraftfahrzeugen geeignet ist. Die Sperrvorrichtung 1 hat einen elektromagnetisch betätigten Sperrstift 2, der als Magnetanker 3 eines Hubmagneten oder Solenoids 4 ausgebildet und am Umfang des Rotors 5 eines Zündschalters oder der Welle oder des Schließzylinders eines Zündschlosses für einen im wesentlichen radialen Eingriff mit einem Nocken, Daumen oder Sperrnase 6 am Umfang 7 des Rotors 5 oder der Welle oder des Schließzylinders angeordnet ist.
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Wie in der Zeichnung zu erkennen ist, ist der Nocken 6 als ein quer zur Längsachse 8 des Rotors 5, der Welle oder des Schließzylinders bewegliches Gleitstück 9 ausgebildet und in einer Vertiefung 10 am Umfang des Rotors 9, der Welle oder des Schließzylinders unter dem Druck einer Feder 11 nach außen verschiebbar geführt.
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Das Gleitstück 9 hat eine in Drehrichtung 12 des Rotors, der Welle oder des Schließzylinders vorn liegende Auflaufschräge 13 für den Sperrstift 2 des Hubmagneten oder Solenoids 4, die in eine radiale Anschlagfläche 14 für den Sperrstift 2 übergeht. Der Anstiegswinkel ”Y” der Auflaufschräge 13 beträgt etwa 50° bis 60° quer zur Längsachse 15 des Gleitstückes 9.
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Die Längsachse 15 des verschiebbaren Gleitstückes 9 mit der radialen Anschlagfläche 14 für den Sperrstift 2 ist gegenüber dem Radius 16 des Rotors 5 entgegen der Drehrichtung um wenige Grade nach hinten geneigt, vorzugsweise in einem Winkel ”X” von etwa 10°.
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Die Vertiefung 10 für das Gleitstück 9 am Umfang 7 des Rotors 5 der Welle oder des Schließzylinders hat außerdem eine Einlaufschräge 17 mit einem kurvenförmigen Verlauf, deren rückwärtige Kante 18 bei vollständig niedergedrücktem Gleitstück 9 dem Anfang der Auflaufschräge 13 etwa in einem gleichen radialen Abstand von der Drehachse 8 des Rotors 5, der Welle oder des Schließzylinders gegenüberliegt (2). Das Gleitstück 9 ist in der Vertiefung 10 zwischen einander parallel gegenüberliegenden Feder- und Nutführungen 19 verdrehungssicher geführt.
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Das Solenoid bzw. der Hubmagnet 4 ist radial zur Drehachse 8 des Rotors 5, der Verbindungswelle oder des Schließzylinders angeordnet und hat eine rohrförmige Führungsbuchse 20 mit einer Anschlagfläche 21 für den Magnetanker 3, die ebenso wie der Magnetanker 4 aus einem ferromagnetischen Material besteht. In der Sperrstellung des Sperrstiftes 2 (2) kommt der Magnetanker 3 in metallische Berührung mit der Führungsbuchse 20, 21, so dass die Haltekraft des Solenoids oder des Hubmagneten 4 in der Sperrstellung um ein Vielfaches der normalen Magnetkraft verstärkt wird.
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Die Führungsbuchse 20 für den Sperrstift 2 hat eine zylindrische Aussparung 22 für eine den Sperrstift 2 umgebende und an der Unterseite des Magnetankers 3 angreifende Rückstellfeder 23.
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Mit der erfindungsgemäßen Sperrvorrichtung 1 wird eine wichtige Eigenschaft von Solenoiden oder Magnetspulen nutzbar gemacht. Die von einem Solenoid oder einem Hubmagneten 4 erzeugten Kräfte erreichen sehr hohe Werte, wenn der Luftspalt zwischen zueinander passenden Teilen auf Null geht. Die Lösung kann auf verschiedene Situationen auf dem Gebiet der Konstruktion von Zündschaltern zur Anwendung kommen, und zwar sowohl am Rotor wie auch am Schlossgehäuse.
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Wenn der Rotor 5 des Zündschalters oder die Welle zwischen Zündschloss und Zündschalter in die Sperrstellung von 2 gedreht wird, tritt der Sperrstift 2 aus dem erregten Solenoid 4 vollständig hervor, bis die zueinander passenden Teile des Magnetankers 3 und der Führungsbuchse 20 für den Sperrstift 2 in gegenseitige metallische Berührung gelangen und die magnetische Haftkraft außerordentlich zunimmt, beispielsweise auf einen Wert von 4 N. Dies ist in 1 und 2 gezeigt. Bei der anschließenden Drehung des Rotors 5 oder der Welle um wenige Grade wird das Gleitstück 9 mit dem Nocken 6 durch den Sperrstift 2 des Solenoids 4 niedergedrückt, da die Druckfeder 11 des Gleitstückes 9 nur eine Federkraft von beispielsweise etwa 2 N erzeugt, die geringer ist als die Haltekraft des Solenoids, die den Sperrstift 2 nach außen drückt, wie in 2 gezeigt ist.
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Wenn die Stromzufuhr zu dem Solenoid oder Hubmagneten 4 unterbrochen wird, stößt das federbelastete Gleitstück 9 den Sperrstift 2 oder Sperranker des Solenoids 4 zurück. Die Druckrichtung 24 des Gleitstückes 4 mit der Sperrnase 6 steht in einem Winkel von ”X” schräg zu der Achse 15 des Gleitstückes 9. Diese schräg oder diagonal verlaufende Druckbewegung erzeugt das notwendige Spiel zwischen der Sperrnase oder dem Nocken 6 und dem Sperrstift 2, so dass der Sperrstift 2 sich völlig zurückziehen und wieder in seine Ausgangsstellung von 3 gelangen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- elektromagnetische Sperrvorrichtung
- 2
- Sperrstift
- 3
- Magnetanker
- 4
- Hubmagnet, Solenoid
- 5
- Rotor, Verbindungswelle oder Schließzylinder
- 6
- Nocken, Daumen, Sperrnase
- 7
- Umfang
- 8
- Längsachse, Drehachse des Rotors 5
- 9
- Gleitstück
- 10
- Vertiefung
- 11
- Feder
- 12
- Drehrichtung
- 13
- Auflaufschräge
- 14
- radiale Anschlagfläche
- 15
- Längsachse des Gleitstückes 9
- 16
- Radius des Rotors 5
- 17
- Einlaufschräge
- 18
- rückwärtige Kante
- 19
- Feder- und Nutführungen
- 20
- Führungsbuchse
- 21
- Anschlagfläche
- 22
- zylindrische Aussparung
- 23
- Rückstellfeder
- 24
- Druckrichtung
- ”X”
- Winkel
- ”Y”
- Winkel
