DE10115419A1 - Magnetbremse für eine Getriebesperrvorrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Magnetbremse für eine Getriebesperrvorrichtung umfaßt ein Spulengehäuse (102) mit einem geschlossenen Ende (104), einem offenen Ende (106) und einer durchgehenden Seitenwand (108) dazwischen. Eine Mittelsäule (114) erstreckt sich von dem geschlossenen Ende (104) des Gehäuses (102) aus und stellt eine Ringkammer (116) zwischen der Mittelsäule (114) und der Seitenwand (108) her. Eine Spule (118) umgibt die Säule (114). Ein kegelstumpfförmiger Bremsplattensitz (110) umgibt das offene Ende (106) des Gehäuses (102). Eine Bremsplatte (120) weist eine kegelstumpfförmige Umfangsfläche (122) auf, und die Fläche (122) steht bei erregter Spule (118) mit dem Sitz (110) in einem Preßsitz in Eingriff, der ausreichend fest ist, um zu verhindern, daß die Bremsplatte (120) relativ zu dem Gehäuse (102) gedreht wird. Es ist eine Federscheibe (126) enthalten, um die Bremsplatte (120) aus der gesperrten Stellung in die entsperrte Stellung vorzuspannen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft elektromechanische Sperrmechanismen für Kraftfahrzeuggetriebe.

Viele heute erhältliche Fahrzeuge sind mit einem Sicherheitsmechanismus ausgestattet, der verhindert, daß in einem Automatikgetriebe ein Gang eingelegt wird, es sei denn, der Fahrer drückt das Bremspedal nieder. Die­ se Sicherheitseinrichtung verhindert, daß bei einem Fahrzeug versehent­ lich ein Gang eingelegt wird, wenn der Fahrer sich außerhalb des Fahr­ zeugs befindet oder wenn er oder sie noch nicht zur Abfahrt bereit ist. Wie es bei der vorliegenden Erfindung festgestellt wurde, kann eine Ma­ gnetbremse dazu verwendet werden, zu verhindern, daß ein Gangschalt­ hebel sich in bezug auf die Sperreinrichtung dreht. Eine Magnetbremse kann ein Spulenpaket umfassen, das mit einer scheibenförmigen Platte axial ausgerichtet ist. Wenn die Spule erregt wird, wird die Platte durch die magnetische Anziehungskraft dazwischen in Kontakt mit dem Spulen­ paket gezogen und an ihrer Stelle gehalten. Die Magnetbremse liefert eine Kraft, die in der Praxis nicht durch ein Drehmoment überwunden werden kann, das auf die Magnetbremse von einem Fahrer ausgeübt wird, der versucht, bei einem Fahrzeug einen Gang einzulegen.

Bei der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, daß zur Bereit­ stellung einer axialen Kraft, die groß genug ist, um dem zum Einlegen ei­ nes Ganges an einem Fahrzeug notwendigen Drehmoment standzuhalten, ein relativ großes, im erregten Zustand eine große Menge Energie verbrau­ chendes Spulenpaket unerwünscht ist, da es teuer und voluminös ist.

Bei der vorliegenden Erfindung wurden diese Nachteile erkannt, und sie liefert die unten offenbarten Lösungen für einen oder mehrere der Mängel des Standes der Technik.

Eine Magnetbremse zur Verwendung in einer Getriebesperrvorrichtung eines Fahrzeugs umfaßt ein Gehäuse, das eine Achse definiert und ein Ende umfaßt, das von einem Sitz umgeben ist, der unter einem schiefen Winkel relativ zu der Achse liegt. Die Magnetbremse umfaßt ferner eine Platte mit einer Umfangsfläche, die komplementär zu dem Sitz geformt ist. Die Platte ist bewegbar zwischen einer entsperrten Stellung, in der die Platte von dem Gehäuse beabstandet ist und die Platte sich in bezug auf das Gehäuse drehen kann, und einer gesperrten Stellung, in der die Um­ fangsfläche der Platte mit dem Sitz in Eingriff steht und die Platte sich in bezug auf das Gehäuse nicht drehen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Magnetbremse eine Spule, die in dem Gehäuse angeordnet ist. Die Spule ist erregbar, um die Platte aus der entsperrten Stellung in die gesperrte Stellung zu bewegen. Zusätzlich umfaßt die Magnetbremse eine Federscheibe, die die Platte in Richtung der entsperrten Stellung vorspannt. Der schiefe Winkel zwischen dem Sitz und der Achse liegt vorzugsweise zwischen zehn Grad und fünf­ zehn Grad (10°-15°).

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein elektromechanisches Getriebesperrsystem eine Fahrzeugenergieversor­ gung, einen Zündschalter, der mit der Fahrzeugenergieversorgung elek­ trisch gekoppelt ist, einen Bremspedalschalter, eine Magnetbremse, die mit dem Zündschalter und dem Bremspedal elektrisch gekoppelt ist, einen Getriebeschalthebel, der mit der Magnetbremse mechanisch gekoppelt ist, und ein Automatikgetriebe, das mit dem Getriebeschalthebel mechanisch gekoppelt ist. Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erindung weist die Ma­ gnetbremse eine kegelstumpfförmige Sperrgrenzfläche auf.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Magnetbremse zur Verwendung in einem Sperrsystem eines Automatik­ getriebes ein Gehäuse mit einem geschlossenen Ende, einem offenen Ende und einer durchgehenden Seitenwand dazwischen. Ein Sitz umgibt das offene Ende des Gehäuses, und eine Mittelsäule erstreckt sich vom ge­ schlossenen Ende des Gehäuses aus und stellt eine Ringkammer zwi­ schen der Mittelsäule und der Seitenwand her. Dieser Aspekt der Magnet­ bremse umfaßt auch eine Platte, an der eine Umfangsfläche ausbildet ist, um mit dem Sitz in Eingriff zu gelangen. Die Platte ist bewegbar zwischen einer entsperrten Stellung, in der die Platte von dem Gehäuse beabstandet ist und die Platte sich in bezug auf das Gehäuse drehen kann, und einer gesperrten Stellung, in der die Umfangsfläche der Platte mit dem Sitz in Eingriff steht und die Platte sich in bezug auf das Gehäuse nicht drehen kann. Außerdem umfaßt die Magnetbremse eine Spule, die um die Mittel­ säule in der Ringkammer herum angeordnet ist. Die Spule ist erregbar, um die Platte aus der entsperrten Stellung in die gesperrte Stellung zu bewegen.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen be­ schrieben, in diesen ist:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht der Magnetbremse für eine Getrie­ besperrvorrichtung in der entsperrten Stellung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Magnetbremse in der gesperrten Stellung, und

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das ein typisches elektromechanisches Getriebesperrsystem darstellt.

In Fig. 1 ist eine Magnetbremse für eine Getriebesperrvorrichtung gezeigt und allgemein mit 100 bezeichnet. Die Magnetbremse 100 umfaßt ein im allgemeinen zylindrisches Spulengehäuse 102, das vorzugsweise aus Kunststoff besteht und einen im allgemeinen E-förmigen Querschnitt auf­ weist. Außerdem umfaßt das Spulengehäuse 102 ein geschlossenes fernes Ende 104, ein offenes nahes Ende 106 und eine im allgemeinen zylindri­ sche, durchgehende Seitenwand 108 dazwischen.

Nach Fig. 1 umgibt ein Bremsplattensitz 110 das offene nahe Ende 106 des Spulengehäuses 102. Der Bremsplattensitz 110 ist kegelstumpfförmig, und der Sitz 110 weist vorzugsweise einen vorbestimmten schiefen Winkel in bezug auf eine Längsachse 112 auf, die durch das Spulengehäuse 102 definiert ist. Der Bremsplattensitz 110 ist derart ausgebildet, daß er eine nachstehend beschriebene, komplementär geformte Bremsplatte auf­ nimmt. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt der Winkel α zwischen zehn und fünfzehn Grad (10°-15°).

Fig. 1 zeigt auch, daß das Spulengehäuse 102 eine massive, im allgemei­ nen zylindrische Mittelsäule 114 umfaßt, die sich von dem geschlossenen fernen Ende 104 des Spulengehäuses 102 aus nach innen erstreckt. Eine Ringkammer 116 ist zwischen der durchgehenden Seitenwand 108 und der Mittelsäule 114 hergestellt. Eine hohle, torusförmige Spule 118 aus Draht ist in der Ringkammer 116 angeordnet und um die Mittelsäule 114 herum gewickelt.

Um die Beschreibung der Magnetbremse 100 fortzusetzen, wird die rechte Seite von Fig. 1 betrachtet, in der eine Bremsplatte 120 gezeigt ist, die vor­ zugsweise aus Metall besteht. Die Bremsplatte 120 ist mit dem Spulenge­ häuse 102 axial ausgerichtet und an ihr ist eine kegelstumpfförmige Au­ ßenumfangsfläche 122 ausgebildet, die unter einem Winkel β in bezug auf die Längsachse 112 des Spulengehäuses 102 liegt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel β gleich dem Winkel α, so daß, wenn die Magnetbremse 100 sich in der unten beschriebenen gesperrten Stellung befindet, die Umfangsfläche 122 der Bremsplatte 120 auf dem Brems­ plattensitz 110 sitzt. Zusätzlich zeigt Fig. 1, daß eine Welle 124 mit dem Spulengehäuses 102 ausgerichtet und an der Bremsplatte 120 angebracht ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Welle 124 einstückig mit der Bremsplatte 120 hergestellt und mechanisch mit einem unten be­ schriebenen Schalthebel gekoppelt, der betätigt werden kann, um die Welle 124 zu drehen, wie es durch Pfeil 125 angedeutet ist.

Nach Fig. 1 ist eine Federscheibe 126 in einer konvexen Ausgestaltung in dem offenen nahen Ende 106 des Spulengehäuses 102 eingebaut. Als sol­ che spannt die Federscheibe 126 die Bremsplatte in Richtung der ent­ sperrten Stellung vor, wie es unten ausführlich beschrieben ist.

In Fig. 3 ist ein elektromechanisches Getriebesperrsystem gezeigt, das die Magnetbremse 100 der vorliegenden Erindung umfaßt und allgemein mit 130 bezeichnet ist. Fig. 3 zeigt, daß das Sperrsystem 130 eine Fahrzeuge­ nergieversorgung 132 umfaßt, die mit einem Zündschalter 134 über eine elektrische Leitung 136 elektrisch gekoppelt ist. Die Magnetbremse 100, insbesondere die Spule 118, ist elektrisch mit dem Zündschalter 134 über eine elektrische Leitung 138 und mit einem Bremspedal-Niederdrückungs­ schalter 140 über eine elektrische Leitung 142 verbunden. Fig. 3 zeigt auch, daß die Magnetbremse 100 mechanisch mit einem Getriebeschalt­ hebel 144 gekoppelt ist, der wiederum mechanisch mit einem Automatik­ getriebe 146 gekoppelt ist.

Arbeitsweise

Zu Beginn befindet sich die Magnetbremse 100 bei abgeregter Spule 118 in der entsperrten Stellung, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. In der entsperrten Stellung bewirkt die Kraft der Federscheibe 126, daß die Bremsplatte 120 vom Spulengehäuses 102 beabstandet ist. In der entsperrten Stellung kann sich die Bremsplatte 120 in bezug auf das Spulengehäuse 102 frei drehen, und als solche kann sich die Welle 124 und jedes Teil, das mit der Welle 124 verbunden ist, wie beispielsweise der Schalthebel 144, in bezug auf das Spulengehäuses 102 frei bewegen.

Wenn der Zündschalter 134 des Fahrzeugs eingeschaltet und der Brems­ pedal-Niederdrückungsschalter 140 nicht aktiviert ist, wird der Spule 118 der Magnetbremse 100 Energie zugeführt. Wenn die Spule 118 erregt ist, bewegt sich die Magnetbremse 100 in die gesperrte Stellung, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. In der gesperrten Stellung überwindet die magnetische An­ ziehungskraft zwischen der Spule 118 und der Bremsplatte 120 die Kraft der Federscheibe 126, und die Bremsplatte 120 bewegt sich in Kontakt mit dem Spulengehäuse 102. Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung steht die konische Umfangsfläche 122 der Bremsplatte 120 mit dem im Spulen­ gehäuse 102 ausgebildeten Bremsplattensitz 110 in Eingriff.

Die magnetische Kraft, die durch die erregte Spule 118 geschaffen wird, und die Reibung zwischen der Bremsplatte 120 und dem Spulengehäuse 102 verhindern, daß sich die Bremsplatte 120 in bezug auf das Spulenge­ häuse 102 dreht. Wiederum kann jedes Teil, das mit der Bremsplatte 120 verbunden ist, wie beispielsweise der Schalthebel 144, sich nicht in bezug auf die Bremsplatte 120 drehen. Wie es hierin beabsichtigt ist, ist die Grenzfläche zwischen dem Bremsplattensitz 110 und der Außenumfangs­ fläche 122 der Bremsplatte 120 in der gesperrten Stellung kegelstumpf­ förmig.

Ein Niederdrücken des Bremspedals aktiviert jedoch den Schalter 140, um die Energiezufuhr zur Spule 118 zu unterbrechen. Folglich spannt die Fe­ derscheibe 126 die Magnetbremse 100 in die entsperrte Stellung vor, in der die Bremsplatte 120 in bezug auf das Spulengehäuse 102 frei rotieren kann.

Es ist bei der oben beschriebenen Ausgestaltung des Aufbaus festzustel­ len, daß die Magnetbremse für eine Getriebesperrvorrichtung 100 die not­ wendige Kraft liefert, um zu verhindern, daß bei einem Automatikgetriebe 146 ein Gang eingelegt wird, ohne daß das Bremspedal 140 niederge­ drückt ist. Die Form der Bremsplatte 120 und des entsprechenden Sitzes 110 führt zu einer Keilwirkung, wenn die Spule 118 erregt ist, die den Wirkungsgrad der Spule 118 erhöht und eine relativ kleine Spule 118 zu­ läßt, die relativ wenig Energie verbraucht.

Zusammengefaßt weist eine Magnetbremse für eine Getriebesperrvor­ richtung ein Spulengehäuse 102 mit einem geschlossenen Ende 104, ei­ nem offenen Ende 106 und einer durchgehenden Seitenwand 108 dazwi­ schen auf. Eine Mittelsäule 114 erstreckt sich von dem geschlossenen En­ de 104 des Gehäuses 102 aus und stellt eine Ringkammer 116 zwischen der Mittelsäule 114 und der Seitenwand 108 her. Eine Spule 118 umgibt die Säule 114. Ein kegelstumpfförmiger Bremsplattensitz 110 umgibt das offene Ende 106 des Gehäuses 102. Eine Bremsplatte 120 weist eine ke­ gelstumpfförmige Umfangsfläche 122 auf, und die Fläche 122 steht bei erregter Spule 118 mit dem Sitz 110 in einem Preßsitz in Eingriff, der aus­ reichend fest ist, um zu verhindern, daß die Bremsplatte 120 relativ zu dem Gehäuse 102 gedreht wird. Es ist eine Federscheibe 126 enthalten, um die Bremsplatte 120 aus der gesperrten Stellung in die entsperrte Stellung vorzuspannen.

Claims (13)

1. Magnetbremse zur Verwendung in einer Getriebesperrvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend:
ein Gehäuse (102), das eine Achse (112) definiert und ein En­ de (106) aufweist, das von einem Sitz (110) umgeben ist, wobei der Sitz (110) unter einem schiefen Winkel relativ zur Achse (112) liegt, und
eine Platte (120), an der eine Umfangsfläche (122) ausgebildet ist, die komplementär zu dem Sitz (110) geformt ist, wobei die Platte (120) bewegbar ist zwischen einer entsperrten Stellung, in der die Platte (120) von dem Gehäuse (102) beabstandet ist und die Platte (120) sich in bezug auf das Gehäuse (102) drehen kann, und einer gesperrten Stellung, in der die Umfangsfläche (122) der Platte (120) mit dem Sitz (110) in Eingriff steht und die Platte (120) sich in bezug auf das Gehäuse (102) nicht drehen kann.

2. Magnetbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (118) in dem Gehäuse (102) angeordnet ist, wobei die Spule (118) erregbar ist, um die Platte (120) aus der entsperrten Stellung in die gesperrte Stellung zu bewegen.

3. Magnetbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federscheibe (126) die Platte (120) in Richtung der entsperrten Stellung vorspannt.

4. Magnetbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schiefe Winkel zwischen zehn Grad und fünfzehn Grad (10°-15°) liegt.

5. Elektromechanisches Getriebesperrsystem, umfassend:
eine Fahrzeugenergieversorgung (132),
einen Zündschalter (134), der mit der Fahrzeugenergieversor­ gung (132) elektrisch gekoppelt ist,
einen Bremspedalschalter (140),
eine Magnetbremse (100), die mit dem Zündschalter (134) und dem Bremspedal (140) elektrisch gekoppelt ist, wobei die Magnet­ bremse (100) eine kegelstumpfförmige Sperrgrenzfläche aufweist, einen Getriebeschalthebel (144), der mit der Magnetbremse (100) mechanisch gekoppelt ist, und
ein Automatikgetriebe (146), das mit dem Getriebeschalthebel (144) mechanisch gekoppelt ist.

6. Elektromechanisches Getriebesperrsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetbremse (100) umfaßt:
ein Gehäuse (102), das eine Achse (112) definiert und ein En­ de (106) aufweist, das von einem Sitz (110) umgeben ist, wobei der Sitz (110) unter einem schiefen Winkel relativ zur Achse (112) liegt, und
eine Platte (120), an der eine Umfangsfläche (122) ausgebildet ist, die komplementär zu dem Sitz (110) geformt ist, wobei die Platte (120) bewegbar ist zwischen einer entsperrten Stellung, in der die Platte (120) von dem Gehäuse (102) beabstandet ist und die Platte (120) sich in bezug auf das Gehäuse (102) drehen kann, und einer gesperrten Stellung, in der die Umfangsfläche (122) der Platte (120) mit dem Sitz (110) in Eingriff steht und die Platte (120) sich in bezug auf das Gehäuse (102) nicht drehen kann.

7. Elektromechanisches Getriebesperrsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetbremse (100) eine Spule (118) umfaßt, die in dem Gehäu­ se (102) angeordnet ist, wobei die Spule (118) erregbar ist, um die Platte (120) aus der entsperrten Stellung in die gesperrte Stellung zu bewegen.

8. Elektromechanisches Getriebesperrsystem nach einem der Ansprü­ che 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetbremse (100) eine Federscheibe (126) umfaßt, die die Platte (120) in Richtung der entsperrten Stellung vorspannt.

9. Elektromechanisches Getriebesperrsystem nach einem der Ansprü­ che 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der schiefe Winkel der mechanischen Bremse (100) zwischen zehn Grad und fünfzehn Grad (10°-15°) liegt.

10. Magnetbremse zur Verwendung in einem Sperrsystem für ein Auto­ matikgetriebe, umfassend:
ein Gehäuse (102) mit einem geschlossenen Ende (104), einem offenen Ende (106) und einer durchgehenden Seitenwand (102) da­ zwischen,
einen Sitz (110), der das offene Ende (106) umgibt, eine Mittelsäule (114), die sich von dem geschlossenen Ende (104) des Gehäuses (102) aus erstreckt, wobei eine Ringkammer (116) zwischen der Mittelsäule (114) und der Seitenwand (108) her­ gestellt ist,
eine Platte (120), an der eine Umfangsfläche (122) ausgebildet ist, um mit dem Sitz (110) in Eingriff zu gelangen, wobei die Platte (120) bewegbar ist zwischen einer entsperrten Stellung, in der die Platte (120) von dem Gehäuse (102) beabstandet ist und die Platte (120) sich in bezug auf das Gehäuse (102) drehen kann, und einer gesperrten Stellung, in der die Umfangsfläche (122) der Platte (120) mit dem Sitz (110) in Eingriff steht und die Platte (120) sich in bezug auf das Gehäuse (102) nicht drehen kann,
eine Spule (118), die um die Mittelsäule (114) herum in der Ringkammer (116) angeordnet ist, wobei die Spule (118) erregbar ist, um die Platte (120) aus der entsperrten Stellung in die gesperrte Stellung zu bewegen.

11. Magnetbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federscheibe (126) die Platte (120) in Richtung der entsperrten Stellung vorspannt.

12. Magnetbremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (110) einen schiefen Winkel mit einer durch das Gehäuse (102) definierten Achse (112) bildet.

13. Magnetbremse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der schiefe Winkel zwischen zehn Grad und fünfzehn Grad (10°-15°) liegt.