DE102005058376B4

DE102005058376B4 - Noise-optimized lifting actuator

Info

Publication number: DE102005058376B4
Application number: DE102005058376.8A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Blaffert; Dr. Gundelsweiler Bernd
Original assignee: Kendrion Villingen GmbH
Current assignee: Kendrion Villingen GmbH
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2025-12-07
Also published as: DE102005058376A1

Abstract

Hubaktor mit folgenden Merkmalen: – ein Gehäuse (3), – einen in dem Gehäuse (3) beweglichen Läufer (12), welcher einen in Axiallängsrichtung magnetisierten Permanentmagneten (11) aufweist, – zwei in Axiallängsrichtung nebeneinander liegende und den Läufer (12; 52) umgebende Spulen (7, 9), – der Hubaktor ist als elektrodynamischer Hubaktor ausgebildet mit einer Schubkraft/Hub-Kennlinie, welche in Mittenstellung des Läufers (12; 52) zu den beiden Spulen (7, 9) die größte Schubkraft aufweist, – die beiden Spulen (7, 9) sind dafür vorgesehen, im Betrieb von Strömen entgegengesetzter Richtung durchflossen zu werden, – der Laufer (12) ist durch Bestromung der Spulen (7, 9) – in Bewegungsrichtung gesehen – mit seinem vorderen Ende bis zum Ende der Spule (9) oder darüber hinaus bewegbar angeordnet, so dass bei Annäherung des Läufers (12) an seine Endposition dessen Bewegung gedämpft wird.Lifting actuator with the following features: - a housing (3), - a rotor (12) that can be moved in the housing (3) and has a permanent magnet (11) magnetized in the axial longitudinal direction, - two adjacent ones in the axial longitudinal direction and the rotor (12; 52 ) surrounding coils (7, 9), - the lifting actuator is designed as an electrodynamic lifting actuator with a thrust/stroke characteristic curve which has the greatest thrust when the rotor (12; 52) is in the middle position in relation to the two coils (7, 9), - the two coils (7, 9) are intended to be traversed by currents in opposite directions during operation, - the runner (12) is energized by the coils (7, 9) - viewed in the direction of movement - with its front end to the end the coil (9) or is arranged to be movable, so that when the rotor (12) approaches its end position, its movement is damped.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Hubaktor sowie die Verwendung eines solchen Hubaktors in einem Betätigungssystem von Wahlhebeln von Automatikgetrieben.The invention relates to an electrodynamic lifting actuator and the use of such Hubaktors in an actuating system of selector levers of automatic transmissions.

Ein solcher elektrodynamischer Hubaktor ist z. B. aus EP 1 225 373 B1 bekannt.Such an electro-dynamic Hubaktor is z. B. off EP 1 225 373 B1 known.

Hubaktoren finden in verschiedenen technischen Bereichen Anwendung, beispielsweise in Wahlhebeln zur Gangwahl bei Automatikgetrieben, insbesondere bei Kraftfahrzeugautomatikgetrieben. Darüber hinaus können sie zur Verstellung, Arretierung, Blockierung, Öffnung oder Schließung von Systemkomponenten eingesetzt werden. In der überwiegenden Anzahl der Fälle wird dabei ein Läufer, welcher üblicherweise mit einem Stellglied verbunden ist, linear verfahren, wobei die lineare Bewegung des Läufers durch Anschläge an dessen Endpositionen begrenzt sein kann.Lifting actuators are used in various technical fields, for example in selector levers for gear selection in automatic transmissions, in particular in motor vehicle automatic transmissions. In addition, they can be used to adjust, lock, block, open or close system components. In the vast majority of cases, a rotor, which is usually connected to an actuator, moved linearly, wherein the linear movement of the rotor may be limited by stops at its end positions.

Erreicht der Läufer eine seiner Endpositionen, so schlägt er auf die genannten Anschläge auf und erzeugt hierbei ein Aufschlaggeräusch. Dieses wird in vielen Anwendungsfällen vom Bediener als störend empfunden. Aus diesem Grund werden häufig aufwändige und anfällige Dämpfungssysteme, Wegmesssysteme oder Positionsregelungen vorgesehen, welche ein Auftreffen des Läufers auf die Anschläge verhindern oder zumindest die Stärke des Aufschlages verringern sollen.If the runner reaches one of his end positions, he strikes the abovementioned stops and thereby generates a striking sound. This is perceived as disturbing in many applications by the operator. For this reason, elaborate and vulnerable damping systems, Wegmesssysteme or position controls are often provided which prevent impact of the rotor on the attacks or at least reduce the strength of the impact.

Im Kraftfahrzeugbereich wird dieses Problem häufig dadurch verstärkt, dass keine Stromregelung vorgesehen ist, so dass der mögliche Spannungsbereich der Bordelektronik beispielsweise im Bereich von 6,5 bis 16 Volt liegt. Um eine zuverlässige Funktion des Hubaktors sicherzustellen, wird üblicherweise der Aktor auf die Mindestspannung von 9 Volt ausgelegt. Liegen höhere Spannungen an, so hat dies zur Folge, dass der Aktor mit überschüssiger Energie auf den Anschlag auftrifft und somit die störenden Anschlagsgeräusche noch stärker in Erscheinung treten.In the automotive sector, this problem is often exacerbated by the fact that no current control is provided, so that the possible voltage range of the on-board electronics, for example in the range of 6.5 to 16 volts. To ensure reliable operation of the lifting actuator, the actuator is usually designed for the minimum voltage of 9 volts. If higher voltages are applied, this means that the actuator hits the stop with surplus energy and thus the disturbing stop noises appear even more strongly.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zu Grunde, einen aufwandsgünstig herstellbaren Hubaktor zur Verfügung zu stellen, bei welchem die Entstehung von Anschlagsgeräuschen zuverlässig minimierbar ist.The present invention is therefore based on the problem of providing a low-cost manufacturable Hubaktor available in which the formation of attack sounds is reliably minimized.

Dieses Problem wird in erfinderischer Weise gelöst durch einen elektrodynamischen Hubaktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This problem is solved in an inventive manner by an electrodynamic lifting actuator with the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Unteransprüche.Advantageous developments are the subject of dependent claims.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht darin, bei Annäherung des Läufers an einer seiner Endpositionen dessen Bewegung mittels Lorentzkräften, welche bewegte elektrische Ladungen in einem Magnetfeld erfahren, zu dämpfen und dem Läufer auf diese Weise Bewegungsenergie zu entziehen. Die Lorentzkräfte wirken dabei zwischen Bestandteilen des Gehäuses und dem Läufer. Infolge der reduzierten Bewegungsenergie des Läufers trifft dieser weniger heftig, bzw. bei entsprechender Auslegung nicht, auf den Anschlag auf, so dass Anschlagsgeräusche verringert bzw. vermieden werden.The idea underlying the invention is to dampen movement of the rotor at one of its end positions by means of Lorentz forces, which experience moving electrical charges in a magnetic field, and to deprive the rotor of kinetic energy in this way. The Lorentz forces act between components of the housing and the runner. Due to the reduced kinetic energy of the rotor this applies less violently, or not with appropriate design, on the stop, so that stop noises are reduced or avoided.

Auf diese Weise ist eine dynamische Dämpfung der Bewegung des Läufers in Abhängigkeit von dessen Position und der Bestromung des Hubaktors möglich. Bei entsprechender Abstimmung der Bauteile aufeinander kann auf Anschläge gar verzichtet werden.In this way, a dynamic damping of the movement of the rotor in dependence on its position and the energization of the Hubaktors is possible. With appropriate coordination of the components successive attacks can be dispensed with.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung sind in dem Gehäuse wenigstens zwei Gehäuseabschnitte vorgesehen, welche jeweils von elektrischen Strömen durchfließbar sind. Die Fließrichtungen dieser Ströme weisen jeweils zumindest einen senkrechten Anteil auf, welcher senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers verläuft. Die senkrechten Anteile der Fließrichtungen der Ströme in Gehäuseabschnitten sind dabei einander entgegengerichtet. Der Läufer weist überdies einen Magneten auf, dessen magnetische Feldlinien in den Bereichen der von elektrischen Strömen durchfließbaren Gehäuseabschnitte zumindest teilweise senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers und wenigstens teilweise senkrecht zu den senkrechten Anteilen der Fließrichtungen der Ströme verlaufen.In an advantageous embodiment variant of the invention at least two housing sections are provided in the housing, which are each flowed through by electrical currents. The flow directions of these streams each have at least one vertical portion, which runs perpendicular to the direction of movement of the rotor. The vertical portions of the flow directions of the streams in housing sections are oppositely directed. The rotor also has a magnet whose magnetic field lines run at least partially perpendicular to the direction of movement of the rotor and at least partially perpendicular to the vertical portions of the flow directions of the currents in the regions of the housing sections through which electrical currents flow.

Hierdurch ist der Läufer aus seiner Ruheposition heraus mittels Lorentzkräften beschleunigbar, welche sich als Vektorprodukt aus der Stromstärke I und dem an der Stelle des Stromflusses vorherrschenden magnetischen Flussdichte B ergeben. Die Ströme fließen dabei in den Gehäuseabschnitten, wogegen die magnetische Flussdichte B durch den im Läufer angeordneten Magneten zur Verfügung gestellt wird. Infolge ergibt sich eine zwischen Bestandteilen des Gehäuses und dem Läufer wirkende Lorentzkraft, mittels welcher der Läufer beschleunigbar und dämpfbar ist. Dabei ist sowohl die Beschleunigungs- als auch die Dämpfungswirkung proportional zu dem elektrischen Strom durch die Gehäuseabschnitte, wodurch oben beschriebene Schwankungen in der Stromversorgung allenfalls einen geringen Einfluss auf die Geräuschentwicklung beim Erreichen der Endpositionen des Läufers haben.As a result, the rotor can be accelerated out of its rest position by means of Lorentz forces, which result as a vector product from the current intensity I and the magnetic flux density B prevailing at the location of the current flow. The currents flow in the housing sections, whereas the magnetic flux density B is provided by the magnets arranged in the rotor. As a result, there results a Lorentz force acting between components of the housing and the rotor, by means of which the rotor can be accelerated and damped. In this case, both the acceleration and the damping effect is proportional to the electrical current through the housing sections, whereby above-described fluctuations in the power supply have at most a small influence on the noise when reaching the end positions of the rotor.

Bei einer anderen Ausgestaltungsvariante weist der Läufer wenigstens zwei Läuferabschnitte auf, welche jeweils von elektrischen Strömen durchfließbar sind. Die Fließrichtungen dieser Ströme weisen jeweils zumindest einen senkrechten Anteil auf, welcher senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers verläuft. Diese senkrechten Anteile der Fließrichtungen der Ströme in den wenigstens zwei Läuferabschnitten sind einander entgegengerichtet. Überdies weist das Gehäuse einen Magneten auf, dessen magnetische Feldlinien in den Bereichen der von elektrischen Strömen durchfließbaren Läuferabschnitte zumindest teilweise senkrecht zur Bewegungsrichtung des Läufers und wenigstens teilweise senkrecht zu den senkrechten Anteilen der Fließrichtungen der Ströme verlaufen.In another embodiment variant, the rotor has at least two rotor sections, each of which has electrical currents are flowable. The flow directions of these streams each have at least one vertical portion, which runs perpendicular to the direction of movement of the rotor. These vertical portions of the flow directions of the streams in the at least two rotor sections are opposite to each other. Moreover, the housing has a magnet whose magnetic field lines run in the regions of the rotor sections through which electrical currents flow, at least partially perpendicular to the direction of movement of the rotor and at least partially perpendicular to the vertical portions of the flow directions of the currents.

Diese Ausgestaltungsvariante hat den Vorteil, dass hier eine Bestromung des Läufers erfolgt, eine Stromzuführung zu dem Gehäuse jedoch nicht zwingend erforderlich ist, was in einzelnen Anwendungsbereichen von Vorteil ist.This embodiment variant has the advantage that energization of the rotor takes place here, but current supply to the housing is not absolutely necessary, which is advantageous in individual application areas.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die von elektrischen Strömen durchfließbaren Gehäuseabschnitte oder die von elektrischen Strömen durchfließbaren Läuferabschnitte als Spulen ausgeführt sind. Auf diese Weise kann bei vergleichsweise geringen Stromstärken in den einzelnen Windungen der Spulen in der Summe ein großer Gesamtstrom realisiert werden, welcher von dem vorliegenden Magnetfeld durchsetzt wird. Infolge sind große Beschleunigungen des Läufers sowie starke Dämpfungen desselben realisierbar.An advantageous development of the invention provides that the housing sections which can be flowed through by electrical currents or the rotor sections which can be flowed through by electrical currents are designed as coils. In this way, at a comparatively low current intensity in the individual turns of the coils in the sum of a large total current can be realized, which is penetrated by the present magnetic field. As a result, large accelerations of the rotor and strong damping of the same can be realized.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die genannten Spulen denselben Wickelsinn aufweisen und von elektrischen Strömen entgegengesetzter Polarität durchfließbar sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die senkrechten Anteile der Fließrichtungen der Ströme in den Gehäuseabschnitten bzw. den Läuferabschnitten einander entgegengerichtet sind, ohne dass Spulen unterschiedlichen Wickelsinns erforderlich wären.A preferred embodiment of the invention provides that said coils have the same winding sense and can be flowed through by electrical currents of opposite polarity. In this way it is ensured that the vertical portions of the flow directions of the currents in the housing sections or the rotor sections are opposite to each other, without coils of different Wickelsinns would be required.

In einzelnen Anwendungsfällen ist es jedoch vorteilhaft, wenn an die verschiedenen Spulen Ströme gleicher Polarität angelegt werden können. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht daher vor, dass die Spulen einen unterschiedlichen Wickelsinn aufweisen und von elektrischen Strömen gleicher Polarität durchfließbar sind.In individual applications, however, it is advantageous if currents of the same polarity can be applied to the various coils. A preferred embodiment of the invention therefore provides that the coils have a different winding sense and can be flowed through by electrical currents of the same polarity.

Gemäß der Erfindung ist der Magnet als axial magnetisierter Permanentmagnet ausgeführt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass im Gegensatz zur Verwendung eines Elektromagneten keine zusätzlichen Stromzuführungen vorgesehen werden müssen. Überdies ist der Permanentmagnet von Schwankungen der Strom- und Spannungsstärken in den zur Verfügung stehenden Netzen unabhängig, so dass keine zusätzliche Beeinträchtigung der Lorentzkräfte und damit der Beschleunigung und Dämpfung des Läufers erfolgt. Die Verwendung eines axial magnetisierten Permanentmagneten hat ferner den Vorteil, dass auf diese Weise die magnetischen Flusslinien nahezu senkrecht die stromführenden Gehäuse bzw. Läuferabschnitte durchsetzen können.According to the invention, the magnet is designed as an axially magnetized permanent magnet. This has the advantage that, in contrast to the use of an electromagnet no additional power supply must be provided. Moreover, the permanent magnet is independent of fluctuations in the current and voltage levels in the available networks, so that there is no additional impairment of the Lorentz forces and thus the acceleration and damping of the rotor. The use of an axially magnetized permanent magnet also has the advantage that in this way the magnetic flux lines can almost vertically pass through the current-carrying housing or rotor sections.

Vorteilhafterweise werden als Bestandteile des Permanentmagneten hartmagnetische Materialen vorgesehen, vorzugsweise NdFeB, SmCo, Ferrit oder AlNiCo, was die Ausbildung eines möglichst starken permanenten Magnetfeldes ermöglicht und somit eine hohe Energiedichte im Antriebssystem des Hubaktors ermöglicht. Die genannten Bestandteile liegen vorzugsweise in kunststoffgebundener Form vor, so dass sie einfach handhabbar und in den Läufer integrierbar sind.Advantageously, hard magnetic materials are provided as constituents of the permanent magnet, preferably NdFeB, SmCo, ferrite or AlNiCo, which enables the formation of the strongest possible permanent magnetic field and thus enables a high energy density in the drive system of Hubaktors. The constituents mentioned are preferably in plastic-bound form, so that they are easy to handle and can be integrated into the rotor.

Bevorzugt ist der Hubaktor als homopolares Magnetsystem ausgeführt, d. h. es erfolgt keine Umpolung der Stromrichtungen, solange der Läufer nicht in eine andere Richtung bewegt werden soll.Preferably, the Hubaktor is designed as a homopolar magnet system, d. H. there is no reversal of the current directions as long as the rotor is not to be moved in another direction.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Fließrichtung der elektrischen Ströme in den Gehäuseabschnitten oder den Läuferabschnitten umkehrbar ist. Auf diese Weise kann der Läufer in entgegengesetzte Richtungen und somit in beide Bewegungsrichtungen des Läufers mittels Lorentzkräften beschleunigt werden, wobei auch in beiden Richtungen eine Dämpfung bei Erreichung der Endpositionen realisierbar ist. Der Hubaktor kann somit auf die zu betreibende Systemkomponente in beide Richtungen eine Kraft ausüben.A development of the invention provides that the flow direction of the electrical currents in the housing sections or the rotor sections is reversible. In this way, the rotor can be accelerated in opposite directions and thus in both directions of movement of the rotor by means of Lorentz forces, wherein in both directions damping on reaching the end positions can be realized. The Hubaktor can thus exert a force on the system component to be operated in both directions.

Bevorzugt ist der Hubaktor derart ausgeführt, dass der Läufer über dessen Eigengewicht rückstellbar ist, sofern der Hubaktor nicht horizontal verbaut ist. Auf diese Weise kann auf zusätzliche Rückstellelemente verzichtet werden.Preferably, the Hubaktor is designed such that the rotor is recoverable on its own weight, if the Hubaktor is not installed horizontally. In this way can be dispensed with additional return elements.

Bei einer anderen Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist stattdessen vorgesehen, dass zur Rückstellung des Läufers wenigstens ein Federelement, vorzugsweise eine Schraubenfeder, vorgesehen ist. Hierdurch kann der Hubaktor auch in horizontalen Einpositionen verwendet werden, und ist überdies einsetzbar, wenn höhere Rückstellkräfte als die Gewichtskraft des Läufers erforderlich sind, um den Läufer in dessen Ruheposition zurückzuführen. Die Größe der Rückstellkräfte ist dabei über die Kenngrößen des eingesetzten Federelements einstellbar.In another embodiment variant of the invention, it is instead provided that at least one spring element, preferably a helical spring, is provided for resetting the rotor. Thereby, the Hubaktor can also be used in horizontal Einpositionen, and is also used when higher restoring forces than the weight of the rotor are required to return the runner in its rest position. The size of the restoring forces is adjustable over the characteristics of the spring element used.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen wenigstens einer Endposition des Läufers und dem zugehörigen Ende des Läufers komprimierbare Gase oder komprimierbare Gasgemische vorgesehen sind. In dieser Weise lässt sich zusätzlich zur Dämpfungswirkung durch Lorentzkräfte eine Dämpfung der Läuferbewegung dadurch realisieren, dass dieser bei Annäherung an die Endposition das vorgesehene Gas bzw. Gasgemisch komprimiert, wodurch dem Läufer Bewegungsenergie entzogen und dieser somit in seiner Bewegung gedämpft wird.A development of the invention provides that compressible gases or compressible gas mixtures are provided between at least one end position of the rotor and the associated end of the rotor. In this way, in addition to the damping effect by Lorentz forces damping of the rotor movement can be realized in that this approaching the End position the proposed gas or gas mixture compressed, which deprives the rotor kinetic energy and thus this is damped in its movement.

Entsprechend sieht eine andere Ausgestaltungsvariante der Erfindung vor, dass zwischen wenigstens einer Endposition des Läufers und dem zugehörigen Ende des Läufers zumindest ein mechanisches Dämpfungselement vorgesehen ist, vorzugsweise ein elastisches Kunststoffelement oder ein Federelement. Bei Annäherung des Läufers an seine Endposition verformt dieser sodann das mechanische Dämpfungselement, wobei er die erforderliche Verformungsenergie durch Umwandlung seiner Bewegungsenergie aufbringt, was mit einer zusätzlichen Dämpfung der Läuferbewegung verbunden ist.Accordingly, another embodiment variant of the invention provides that at least one mechanical damping element is provided between at least one end position of the rotor and the associated end of the rotor, preferably an elastic plastic element or a spring element. As the rotor approaches its final position, it then deforms the mechanical damping element, applying the necessary energy of deformation by converting its kinetic energy, which is associated with additional damping of the rotor motion.

Eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Magnet an wenigstens einem seiner Pole mit Polschuhen versehen ist. Dies ermöglicht eine gezielte Führung des magnetischen Flusses in die von elektrischen Strömen durchfließbaren Gehäuse- bzw. Läuferabschnitte.An advantageous embodiment variant of the invention provides that the magnet is provided on at least one of its poles with pole pieces. This allows a targeted guidance of the magnetic flux in the flow-through of electrical currents housing or rotor sections.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist der Zeitpunkt des Einsetzens der Dämpfungswirkung über die Abmessungen des Läufers entlang seiner Bewegungsrichtung einstellbar. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Länge des Läufers durch Materialabtrag anpassbar ist oder mittels eines Schraub-Gewinde-Mechanismus in seiner Länge variabel ist. Je kürzer der Läufer ausgeführt ist, desto früher gelangt er mit dem entsprechenden Ende in einen Bereich, in welchem sich zwischen Bestandteilen des Gehäuses und des Läufers dämpfende Lorentzkräfte einstellen.In a preferred embodiment of the invention, the time of insertion of the damping effect on the dimensions of the rotor along its direction of movement is adjustable. This can for example be realized in that the length of the rotor is adaptable by material removal or by means of a screw-threaded mechanism in its length is variable. The shorter the runner is executed, the sooner it reaches the corresponding end into a region in which damping Lorentz forces are established between components of the housing and the runner.

Daneben haben die Abmessungen des Läufers Einfluss auf die Stärke der Dämpfung, da die dämpfenden Lorentzkräfte umso stärker ausfallen, wenn der Läufer so bemessen ist, dass sich bei Annäherung an die Endposition eine dämpfende Lorentzwechselwirkung mit einer möglichst großen Anzahl von elektrischen Strömen bzw. einem möglichst großen elektrischen Gesamtstrom ergibt.In addition, the dimensions of the rotor influence on the strength of the damping, since the damping Lorentz forces are all the greater if the runner is dimensioned so that when approaching the end position a damping Lorentzchselwirkung with the largest possible number of electrical currents or a possible results in a large total electrical current.

Eine vorteilhafte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht ferner vor, dass innerhalb des Gehäuses eine Vorrichtung zur Positionsbestimmung des Läufers vorgesehen ist, vorzugsweise ein Hallsensor oder ein Reedschalter. Auf diese Weise kann der Stellzustand des Hubaktors einfach detektiert werden.An advantageous embodiment variant of the invention further provides that within the housing, a device for determining the position of the rotor is provided, preferably a Hall sensor or a reed switch. In this way, the actuating state of the Hubaktors can be easily detected.

Die Verwendung eines erfindungsgemäßen elektrodynamischen Hubaktors in einem Betätigungssystem von Wahlhebeln von Automatikgetrieben ermöglicht die Fertigung geräuschoptimierter Schaltkulissen für Automatikgetriebe, so dass störende Schaltgeräusche entfallen.The use of an electrodynamic lifting actuator according to the invention in an actuating system of selector levers of automatic transmissions allows the production of noise-optimized shift gates for automatic transmissions, so that annoying switching noises are eliminated.

Bevorzugt wird der erfindungsgemäße Hubaktor daher in Shift-Lock, Key-Lock oder Inter-Lock-Systemen verwendet.The lifting actuator according to the invention is therefore preferably used in shift-lock, key-lock or inter-lock systems.

Weiterhin wird der erfindungsgemäße Hubaktor bevorzugt in Wahlhebeln von Kraftfahrzeugautomatikgetrieben verwendet.Furthermore, the Hubaktor invention is preferably used in selector levers of motor vehicle automatic transmissions.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings. Show it:

1 schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hubaktors, 1 schematic sectional view of a first embodiment of a Hubaktors invention,

2a Prinzipdarstellung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Hubaktors aus 1 während verschiedener Betriebsphasen, 2a Schematic representation of the operation of the Hubaktors invention 1 during different phases of operation,

2b Dreibeine aus elektrischen Strömen I₁, I₂, magnetischer Flussdichte B und resultierenden Lorentzkräften F in verschiedenen Gehäuseabschnitten aus 2a, 2 B Tripods of electrical currents I ₁ , I ₂ , magnetic flux density B and resulting Lorentz forces F in different housing sections 2a .

2c Verdeutlichung der Dämpfungswirkung anhand eines Schubkraft-Hub-Diagramms, welches die drei Betriebszustände aus 2a wiedergibt, 2c Clarification of the damping effect using a thrust-stroke diagram, which shows the three operating states 2a reproduces,

3 magnetische Feldausbildung bei Läufer in Mittelposition (Finite-Elemente-Berechung), 3 magnetic field training in runners in middle position (finite element calculation),

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubaktors mit Federelement zur Rückstellung des Läufers, 4 a further embodiment of a Hubaktors invention with spring element for returning the rotor,

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubaktors mit einem im Gehäuse angeordneten Permanentmagneten. 5 a further embodiment of a Hubaktors invention with a permanent magnet disposed in the housing.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hubaktors 1. Dieser weist ein Gehäuse 3 auf, wobei der Gehäusebegriff im Sinne dieser Anmeldung sehr allgemein zu verstehen ist und ihm insbesondere eine Gehäusewandung 5 sowie eine erste Spule 7 und eine zweite Spule 9 zuzuordnen sind. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a Hubaktors invention 1 , This has a housing 3 on, wherein the housing concept in the sense of this application is very general and to him in particular a housing 5 and a first coil 7 and a second coil 9 are assigned.

Die Spulen 7 und 9 stellen im Ausführungsbeispiel der 1 zwei Gehäuseabschnitte 7, 9 dar, welche jeweils von elektrischen Strömen I₁ und I₂ durchfließbar sind.The spools 7 and 9 represent in the embodiment of 1 two housing sections 7 . 9 which are respectively flowed through by electrical currents I ₁ and I ₂ .

In dem Gehäuse 3 ist ein Läufer 12 angeordnet, welcher von den Spulen 7 und 9 umgeben wird. Dabei bilden die Spulen 7 und 9 einen in der Darstellung der 1 horizontal ausgerichteten Raum aus, in welchem der Läufer 12 bewegbar ist. Seine Bewegungsrichtung verläuft in 1 demzufolge horizontal.In the case 3 is a runner 12 arranged, which of the coils 7 and 9 is surrounded. The coils form 7 and 9 one in the representation of 1 horizontally oriented space, in which the runner 12 is movable. Its direction of movement runs in 1 consequently horizontal.

Der Läufer selbst weist einen Permanentmagneten 11 auf, an dessen axialen Enden Polschuhe 13 und 15 zur Führung des magnetischen Flusses vorgesehen sind. Einendseitig ist der Läufer 12 mit einem Stellglied versehen, mittels welchem die Bewegung des Läufers auf ein zu betätigendes Bauelement, beispielsweise ein Ventil, übertragbar ist.The rotor itself has a permanent magnet 11 on, at the axial ends of the pole shoes 13 and 15 are provided for guiding the magnetic flux. One-sided is the runner 12 provided with an actuator, by means of which the movement of the rotor on a component to be actuated, for example a valve, is transferable.

Wie 1 zu entnehmen ist, sind die Spulen 7 und 9 rotationssymmetrisch um eine in der 1 waagerecht liegende Achse ausgeführt. Die Ströme I₁ in den einzelnen Windungen der Spule 7 verlaufen oberhalb der Symmetrieachse in die Zeichenebene hinein, was durch ein Kreuz symbolisiert ist. Konsequenterweise verlaufen sie unterhalb der Symmetrieachse aus der Zeichenebene heraus auf den Betrachter zu, was durch einen Punkt dargestellt ist.As 1 it can be seen, are the coils 7 and 9 rotationally symmetrical about one in the 1 horizontal axis executed. The currents I ₁ in the individual turns of the coil 7 run above the axis of symmetry into the plane of the drawing, which is symbolized by a cross. Consequently, they extend below the axis of symmetry out of the plane of the drawing towards the observer, which is represented by a point.

Im Gegensatz hierzu fließen die Ströme I₂ in der Spule 9 oberhalb der Symmetrielinie aus der Zeichenebene heraus und unterhalb der Symmetrieebene in dieselbe hinein. Die Fließrichtungen der Ströme in den Gehäuseabschnitten bzw. Spulen 7 und 9 sind folglich einander entgegengerichtet. Dies kann zum einen durch Anlegen von Strömen unterschiedlicher Polarität, zum anderen durch die Verwendung von Spulen mit unterschiedlichem Wicklungssinn realisiert sein.In contrast, the currents I ₂ flow in the coil 9 above the line of symmetry out of the plane of the drawing and below the plane of symmetry into it. The flow directions of the currents in the housing sections or coils 7 and 9 are therefore contrary to each other. This can be realized on the one hand by applying currents of different polarity, on the other hand by the use of coils with different winding sense.

Die Funktionsweise des Hubaktors wird im Folgenden anhand der Darstellungen in der 2 erläutert:
In 2a sind drei verschiedene Betriebszustände des Hubaktors aus der 1 vereinfacht dargestellt. So sind anstelle der vollständigen Spulen lediglich noch die oberen Spulenhälften 7 und 9 schematisch wiedergegeben. Weiterhin wurde bei der Darstellung des Läufers 12 auf das Stellglied 16 verzichtet.The operation of the Hubaktors is described below with reference to the representations in the 2 explains:
In 2a are three different operating states of the Hubaktors from the 1 shown in simplified form. So instead of the complete coils only the upper coil halves are 7 and 9 shown schematically. Furthermore, in the presentation of the runner 12 on the actuator 16 waived.

Im Betriebszustand 1 der 2a befindet sich der Läufer 12 am linken Ende bzw. Anschlag des Hubaktors. Der in dem Läufer 12 vorgesehene Permanentmagnet 11 verursacht dabei ein magnetisches Feld, dessen Feldlinien 17 schematisch wiedergegeben sind. Wie im Betriebszustand 1 erkennbar ist, verlaufen diese magnetischen Feldlinien 17 im Bereich der Spule 7 nach oben, im Bereich der Spule 9 nach unten. Dies ist in der Darstellung der 2b durch nach oben bzw. unten weisende magnetische Flussdichte-Vektoren B dargestellt. Weiterhin fließt in der Spule 7, wie oben erläutert, der elektrische Strom I₁ in die Zeichenebene hinein, in der Spule 9 hingegeben der elektrische Strom I₂ aus der Zeichenebene heraus. Dies ist in der 2b durch die entsprechenden Stromvektoren I ₁ und I ₂ in den jeweiligen Vektordreibenen angedeutet.In operating state 1 of the 2a is the runner 12 at the left end or stop of Hubaktors. The one in the runner 12 provided permanent magnet 11 causes a magnetic field whose field lines 17 are shown schematically. As can be seen in operating state 1, these magnetic field lines run 17 in the area of the coil 7 upwards, in the area of the coil 9 downward. This is in the presentation of 2 B represented by upward and downward magnetic flux density vectors B. Continues to flow in the coil 7 as explained above, the electric current I ₁ in the plane of drawing, in the coil 9 given the electric current I ₂ out of the plane. This is in the 2 B indicated by the corresponding current vectors I ₁ and I ₂ in the respective vector drivers.

Da es sich die resultierende Lorentzkraft F als Vektorprodukt aus den elektrischen Strömen und der magnetischen Flussdichte B berechnet, wirkt im Betriebszustand 1 somit auf die Windungen der Spule 7 eine Kraft F nach links. Einzelne Windungen der Spule 7 liegen jedoch bereits im Streufeld des nach oben weisenden B-Feldes am rechten Läuferende und erfahren eine nach rechts gerichtete Lorentzkraft, welche der nach links gerichteten Lorentzkraft auf die übrigen Windungen der Spule 7 entgegenwirkt, deren Kraftwirkung also dämpft.Since it calculates the resulting Lorentz force F as a vector product of the electric currents and the magnetic flux density B , thus acting in the operating state 1 on the windings of the coil 7 a force F to the left. Single turns of the coil 7 However, they are already in the stray field of the upward B field at the right end of the rotor and experience a rightward Lorentz force, which is the Lorentz force directed to the left on the remaining turns of the coil 7 counteracts, whose force so dampens.

Üblicherweise ist das Gehäuse 3 und somit auch die Spulen 7 und 9 ortsfest verbaut, so dass eine Bewegung der Spulen bzw. Windungen nach links nicht möglich ist. Stattdessen ist der Läufer 12 freibeweglich ausgeführt, so dass auf Grund der Lorentzkräfte F dieser nach dem Newton'schen Kraft-Gegenkraft Prinzip nach rechts beschleunigt wird, sofern eine resultierende Lorentzkraft auf die Windungen der Spulen nach links wirkt.Usually, the housing 3 and thus also the coils 7 and 9 installed stationary, so that a movement of the coils or turns to the left is not possible. Instead, the runner 12 freely driven, so that due to the Lorentz forces F this is accelerated to the right according to the Newton force-counterforce principle, provided that a resulting Lorentz force acts on the turns of the coils to the left.

Dies ist im Betriebszustand 1 der Fall. Die Beschleunigungswirkung nach rechts überwiegt, so dass der Läufer nach rechts bewegt wird und in den Betriebszustand 2 gelangt. In diesem sind nun keine Windungen der Spule 7 mehr im Einflussbereich des nach oben gerichteten Magnetfelds im Grenzbereich zwischen den Spulen 7 und 9, so dass keine dämpfend wirkende Lorentzkraft mehr vorhanden ist. Alle im Magnetfeld des Permanentmagneten befindlichen Windungen der Spule 7 sind einem nach unten gerichteten Magnetfeld ausgesetzt, was in einer Kraft auf den Läufer nach rechts resultiert. Darüberhinaus unterliegen alle dem Permanentmagnetfeld ausgesetzten Windungen der Spule 9 einem nach oben gerichteten B-Feld, so dass nunmehr nur noch beschleunigende Lorentzkräfte auf den Läufer 12 wirken, wobei die Lorentzkräfte zunächst nach links gerichtet sind, aber nach Kraft-Gegenkraft-Prinzip der Läufer nach rechts bewegt wird. In dem Betriebszustand 2 wirkt daher auf den Läufer die größte Schubkraft.This is the case in operating state 1. The acceleration effect to the right predominates, so that the runner is moved to the right and enters operating state 2. In this are no turns of the coil 7 more in the range of influence of the upward magnetic field in the boundary between the coils 7 and 9 , so that no more damping Lorentz force is available. All windings of the coil in the magnetic field of the permanent magnet 7 are exposed to a downward magnetic field, resulting in a force on the rotor to the right. In addition, all exposed to the permanent magnetic field windings of the coil are subject 9 an upward B-field, so that now only accelerating Lorentz forces on the runner 12 act, the Lorentz forces are initially directed to the left, but is moved by force-counterforce principle, the runner to the right. In operating condition 2, therefore, the rotor has the greatest thrust.

Unter deren Einfluss gelangt der Läufer in den Betriebszustand 3. Ähnlich wie im Betriebszustand 1 wechselwirkt hier das nach oben gerichtete B-Feld am rechten Läuferende mit den Strömen I₂ und bewirkt weiterhin eine Lorentzkraft nach links, demzufolge eine Kraft auf den Läufer nach rechts. Am linken Ende des Läufers hingegen, an welchem das Magnetfeld nach unten gerichtet ist, kommt es auch zur Wechselwirkung mit Strömen I₂ in den Windungen der Spule 9, was Lorentzkräfte nach rechts und somit die Bewegung des Läufers dämpfende Kräfte nach links zur Folge hat. Die Schubkraft ist folglich im Betriebszustand 3 in ähnlicher Weise wie im Betriebszustand 1 verringert.Under its influence, the runner enters the operating state 3. Similar to operating state 1 interacts here the upward B field on the right end of the rotor with the currents I ₂ and also causes a Lorentz force to the left, therefore, a force on the rotor to the right. On the other hand, at the left end of the rotor, where the magnetic field is directed downwards, there is also interaction with currents I ₂ in the turns of the coil 9 which results in Lorentz forces to the right and thus the movement of the runner damping forces to the left. The thrust force is thus reduced in the operating state 3 in a similar manner as in the operating state 1.

Dies illustriert nochmals die Darstellung in 2c, in welcher die Schubkraft über dem Hub, also der Position des Läufers, aufgetragen ist. In den Betriebszuständen 1 und 3 ist die Schubkraft auf Grund einer nach rechts auf die Windungen und somit nach links auf den Läufer wirkenden Lorentzkraft verringert. Im Betriebszustand 2 hingegen wirken alle Lorentzkräfte nach links, so dass der Läufer die maximale Schubkraft nach rechts erfährt. This again illustrates the illustration in 2c , in which the thrust force over the stroke, so the position of the rotor, is applied. In the operating states 1 and 3, the thrust force is reduced due to a Lorentz force acting on the turns to the right and thus to the left on the runner. In operating state 2, however, all Lorentz forces act to the left, so that the runner experiences the maximum thrust to the right.

Anhang der Darstellungen in der 2 wird deutlich, dass die Stärke der Dämpfung der Bewegung des Läufers nach rechts von der Geometrie des Läufers im Verhältnis zu den diesen umgebenden stromführenden Gehäuseabschnitten abhängig ist. Ist der Läufer beispielsweise kürzer ausgeführt, so kann der Läufer im Betriebszustand 3 beispielsweise vollständig unterhalb der Spule 9 liegen, so dass genauso viele Windungen der Spule 9 mit einem unten gerichteten B-Feld wechselwirken wie mit einem nach oben gerichteten B-Feld. Mit Windungen der Spule 7 hingegen erfolgt keine Wechselwirkung mehr. Somit wird die am rechten Spulenende angreifende und nach links wirkende Lorentzkraft vollständig durch die am linken Läuferende angreifende Lorentzkraft (von der Wechselwirkung mit der Spule 9 herrührend) kompensiert, so dass keine beschleunigende Kraft auf den Läufer mehr wirkt. Ist vielmehr der Hubaktor derart ausgeführt, dass der Läufer sich nach rechts über das Ende der Spule 9 hinaus bewegen kann, so wirkt ab einem gewissen Punkt nur noch die Bewegung dämpfende Kraft aus der Wechselwirkung des Magnetfeldes am linken Läuferende mit der Spule 9, so dass Bewegung des Läufers vollständig abgedämpft werden kann, sofern dies nicht bereits zuvor durch Reibungskräfte geschehen ist. Die geometrische Ausgestaltung und die Anordnung und Erstreckung der Spulen 7 und 9 sowie des Läufers ist somit auf den jeweiligen Anwendungszweck abzustimmen.Annex of the representations in the 2 It will be appreciated that the amount of damping of the movement of the rotor to the right depends on the geometry of the rotor in relation to the surrounding current-carrying housing sections. If the runner is shorter, for example, then the runner in operating state 3, for example, completely below the coil 9 lie so that just as many turns of the coil 9 interact with a B-field directed downwards, as with an upward B-field. With turns of the coil 7 however, there is no interaction anymore. Thus, the Lorentz force acting on the right end of the coil and acting to the left is completely affected by the Lorentz force acting on the left end of the rotor (from the interaction with the coil 9 originating) compensates, so that no accelerating force on the runner acts more. Rather, the Hubaktor is designed so that the runner to the right over the end of the coil 9 From a certain point, only the movement damping force from the interaction of the magnetic field at the left end of the rotor with the coil acts 9 , so that movement of the runner can be completely damped, if not previously done by frictional forces. The geometric design and the arrangement and extent of the coils 7 and 9 As well as the runner is therefore to vote on the particular application.

Die oben beschriebenen Lorentzkräfte sind der in den Spulen 7 und 9 fließenden Stromstärke proportional, wobei sich die Kraft kumuliert aus den Lorentzkräften auf alle Windungen berechnet, welche im Bereich des B-Feldes liegen. Folglich sind die beschleunigende sowie die dämpfende Kraft proportional der in den Spulen fließenden Stromstärke bzw. kumulierten Stromstärke. Dies gilt sowohl für die beschleunigenden, als auch für die dämpfenden Kräfte. Demzufolge ist ein erfindungsgemäßer Hubaktor tolerant gegenüber Strom bzw. Spannungsschwankungen, da diese sich in gleicher Weise auf die Beschleunigung wie auf die Dämpfung auswirken.The Lorentz forces described above are those in the coils 7 and 9 proportional to the current flowing, with the force cumulatively calculated from the Lorentz forces on all windings which lie in the region of the B field. Consequently, the accelerating and damping forces are proportional to the current or cumulative current flowing in the coils. This applies to both the accelerating and the damping forces. Consequently, a stroke actuator according to the invention is tolerant of current or voltage fluctuations, since these have the same effect on the acceleration as on the damping.

Überdies ist, wie oben dargelegt, die Dämpfungswirkung umso stärker, je tiefer sich der Läufer mit seinem hinteren Ende (in der Darstellung der 2a dem linken Ende) in den Bereich der rechten Spule 9 hineinbegibt, sofern die geometrischen Abmessungen dies zulassen. Ist das hintere Ende bereits eingetaucht erfolgt keine Erhöhung der Dämpfungswirkung mehr, bis das erste Ende aus der Spule 9 nach rechts hinaus tritt. Dies bedeutet, dass bei einer anfänglich hohen Bewegungsenergie des Läufers auch eine starke Dämpfung des Läufers 12 erfolgt, da dieser mit seinem hinteren Ende tief in dem Bereich der rechten Spule 9 eintaucht. Die Dämpfung der Bewegung des Läufers erfolgt in einer dynamischen Abhängigkeit von der Läuferposition.Moreover, as stated above, the lower the rotor is with its rear end (in the illustration of the 2a the left end) into the area of the right coil 9 enters, if the geometric dimensions allow it. If the rear end is already submerged, there is no increase in the damping effect until the first end leaves the coil 9 steps out to the right. This means that with an initially high kinetic energy of the rotor also a strong damping of the rotor 12 takes place, as this with its rear end deep in the area of the right coil 9 dips. The damping of the movement of the rotor takes place in a dynamic dependence on the rotor position.

Im Fall der Darstellung in der 2 war die den Läufer (positiv) beschleunigende Lorentzkraft stets nach links gerichtet, so dass der Läufer nach rechts (positiv) beschleunigt wurde. Eine (positive) Beschleunigung des Läufers zum linken Ende hin ist mit der Konfiguration aus der 2 jedoch nur eingeschränkt möglich. Jedoch lässt sich diese durch Umkehrung der Fließrichtung der elektrischen Ströme I₁ und I₂ in den Spulenabschnitten 7 und 9 bewerkstelligen. Die (positive) Beschleunigung des Läufers sowie dessen Dämpfung erfolgt sodann analog den im Zusammenhang mit 2 beschriebenen Vorgängen.In the case of the representation in the 2 was the runner (positive) accelerating Lorentz force always directed to the left, so that the runner was accelerated to the right (positive). A (positive) acceleration of the rotor towards the left end is with the configuration of the 2 but only limited possible. However, this can be done by reversing the flow direction of the electrical currents I ₁ and I ₂ in the coil sections 7 and 9 accomplish. The (positive) acceleration of the rotor and its damping then takes place analogously to those in connection with 2 described operations.

Wie bereits erwähnt, liegt das Maximum der (positiv) beschleunigenden Kraft auf den Läufer im Betriebszustand 2 an den Läufer an. Dieses Kraftmaximum lässt sich über die Stärke der Ströme I₁ und I₂ sowie die Stärke des Magnetfeldes des eingesetzten Permanentmagneten 11 einstellen. Ein entsprechend ausgelegter Hubaktor ermöglicht somit einen großen Hub mit Einstellung des Kraftmaximums. Zu dem kann über einen Teilbereich eine Linearisierung des Verhältnisses Schubkraft zu Hub erreicht werden.As already mentioned, the maximum of the (positive) accelerating force on the rotor in operating state 2 is applied to the rotor. This maximum force can be determined by the strength of the currents I ₁ and I ₂ and the strength of the magnetic field of the permanent magnet used 11 to adjust. A correspondingly designed lifting actuator thus enables a large stroke with adjustment of the maximum force. In addition, a linearization of the ratio of thrust to stroke can be achieved over a partial area.

3 illustriert in diesem Zusammenhang den Verlauf der magnetischen Feldlinien in der Mittelposition des Läufers 12, d. h. im Betriebszustand 2. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der Darstellung der 3 nur ein Teil des erfindungsgemäßen Hubaktors bis zur Symmetrieachse dargestellt ist. 3 illustrates in this context the course of the magnetic field lines in the center position of the rotor 12 , ie in operating state 2. It should be noted that in the representation of the 3 only part of the Hubaktors invention is shown up to the axis of symmetry.

4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hubaktors. Gleiche Bestandteile sind hierin mit denselben Bezugszeichen versehen. Wie der Darstellung in 4 entnommen werden kann, ist der Hubaktor in diesem Ausführungsbeispiel in ein Gehäuse verbaut, welches Flanschplatten 23 sowie eine Lagebuchse 21 für das Stellglied 16 aufweist. Weiterhin ist ein Stecker 25 zur Ansteuerung des Hubaktors vorgesehen. 4 shows a further embodiment of a Hubaktors invention. Like components are denoted by the same reference numerals herein. As the illustration in 4 can be removed, the Hubaktor is installed in this embodiment in a housing, which flange plates 23 as well as a position bush 21 for the actuator 16 having. Furthermore, a plug 25 provided for controlling the Hubaktors.

Die wesentlichen Bestandteile des Hubaktors aus 4 entsprechen denen des Hubaktors aus 1. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedoch ein Federelement 19 vorgesehen, welches zur Rückstellung des Läufers in dessen Ausgangsposition, im Falle der 4 nach links, dienen kann.The essential components of the Hubaktors from 4 correspond to those of the stroke actuator 1 , In the present embodiment, however, is a spring element 19 provided, which for the return of the rotor in its initial position, in the case of 4 to the left, can serve.

Weiterhin stellt das Federelement 19 ein mechanisches Dämpfungselement dar, welches bei entsprechender Bestromung, eine Bewegung des Läufers 12 nach rechts dämpft und somit Anschlaggeräusche unterbinden hilft. Statt einem solchen Federelement können selbstverständlich auch andere elastische Dämpfungselemente wie elastische Kunststoffelement oder Tellerfedern vorgesehen werden.Furthermore, the spring element 19 a mechanical damping element which, with appropriate energization, a movement of the rotor 12 attenuates to the right and thus prevents stop noises. Instead of such a spring element, of course, other elastic damping elements such as elastic plastic element or disc springs can be provided.

5 zeigt ein letztes Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hubaktors 41. Dieser weist wiederum ein Gehäuse 43 mit einer Gehäusewandung 45 auf. Anstelle stromführender Gehäuseabschnitte (Spulen) sind in diesem Fall ein erster stromführender Läuferabschnitt 47 und zweiter stromführender Läuferabschnitt 49 vorgesehen. In dem ersten Läuferabschnitt 47 fließt der Strom I₃ aus der Zeichenebene heraus, in dem zweiten Läuferabschnitt 49 hingegen fließt der Strom I₄ in die Zeichenebene hinein. 5 shows a last embodiment of a Hubaktors invention 41 , This in turn has a housing 43 with a housing wall 45 on. Instead of current-carrying housing sections (coils) are in this case a first current-carrying rotor section 47 and second live rotor section 49 intended. In the first runner section 47 the current I _{3 flows} out of the drawing plane, in the second runner section 49 however, the current I _{4 flows} into the plane of the drawing.

Das Gehäuse 43 weist einen aus zwei Ringmagneten 51a und 51b gebildeten Permanentmagneten auf, dessen magnetische Feldlinien 57 den Läufer 52, welcher wiederum mit einem Stellglied 56 versehen ist, durchsetzen.The housing 43 has one of two ring magnets 51a and 51b formed permanent magnet, whose magnetic field lines 57 the runner 52 , which in turn with an actuator 56 is provided, enforce.

Gemäß dem oben erläuterten Lorentzkraftgesetz für bewegte Ladungen bzw. Ströme in einem Magnetfeld wirkt bei der Konfiguration der Darstellung der 5 auf den ersten Läuferabschnitt 47 eine Lorentzkraft, welche nach rechts gerichtet ist. Auf den zweiten Läuferabschnitt 47 wirkt auf Grund umgekehrter Stromrichtung I₄ und nach oben verlaufendem Magnetfeld ebenfalls eine Lorentzkraft nach rechts. Folglich wird der Läufer 52 nach rechtsbeschleunigt. Gelangt der erste Läuferabschnitt jedoch in den Bereich des nach oben gerichteten B-Feldes, so stellt sich eine dämpfende Kraft ein, welche die nach rechts wirkende Kraft auf den zweiten Läuferabschnitt 49 kompensiert, sobald der erste Läuferabschnitt vollständig von nach oben weisenden B-Feldlinien durchsetzt wird. Aufgrund von Reibung erfolgt sodann eine Abbremsung der Läuferbewegung.According to the Lorentz force law for moving charges or currents in a magnetic field explained above, in the configuration of FIG 5 on the first runner section 47 a Lorentz force, which is directed to the right. On the second runner section 47 Due to reversed current direction I ₄ and upward magnetic field also acts a Lorentz force to the right. Consequently, the runner 52 accelerated to the right. However, if the first runner section reaches the area of the upwardly directed B-field, then a dampening force sets in, which applies the right-acting force to the second runner section 49 compensated as soon as the first runner section is completely penetrated by upward B-field lines. Due to friction, there is then a deceleration of the rotor movement.

Tritt der zweite Läuferabschnitt 49 zudem aus dem Magnetfeld des Permanentmagneten 51a, 51b aus und befindet sich der erste Läuferabschnitt 47 weiterhin zumindest teilweise in einem nach oben gerichtetes Magnetfeld, so stellt sich eine resultierende Lorentzkraft auf den Läufer nach links ein, welche die Bewegung des Läufers zusätzlich zur Reibung stark abdämpft.Join the second runner section 49 also from the magnetic field of the permanent magnet 51a . 51b off and is the first runner section 47 Furthermore, at least partially in an upwardly directed magnetic field, so a resulting Lorentz force is on the rotor to the left, which greatly dampens the movement of the rotor in addition to the friction.

Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels ist die Bewegungsrichtung durch Umpolung der Ströme umkehrbar. Ferner können in diesem Ausführungsbeispiel die von elektrischen Strömen durchfließbaren Läuferabschnitte 47, 49 in Analogie zum ersten Ausführungsbeispiel als Spulen ausgeführt sein. Überdies kann durch Polschuhe und andere Flussführungselemente eine vorteilhafte Flussführung gewährleistet werden.As in the case of the first embodiment, the direction of movement is reversible by reversing the polarity of the currents. Furthermore, in this embodiment, the flow-through of electrical currents rotor sections 47 . 49 be executed in analogy to the first embodiment as coils. Moreover, can be ensured by pole pieces and other flow guide an advantageous flow guidance.

Obige Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Hubaktoren sind vorteilhaft in einem Betätigungssystem von Wahlhebeln von Automatikgetrieben, insbesondere in Shift-Lock, Key-Lock oder Inter-Lock-Systemen einsetzbar. Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Hubaktor dabei in Wahlhebeln von Kraftfahrzeugautomatikgetrieben verwendet.The above embodiments of lifting actuators according to the invention are advantageously usable in an actuating system of selector levers of automatic transmissions, in particular in shift-lock, key-lock or inter-lock systems. Preferably, the Hubaktor invention is used in selector levers of motor vehicle automatic transmissions.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Hubaktorlifting actuator
33: Gehäusecasing
55: Gehäusewandunghousing
77: erste Spulefirst coil
99: zweite Spulesecond coil
1111: Permanentmagnetpermanent magnet
1212: Läuferrunner
1313: Polschuhpole
1515: Polschuhpole
1616: Stellgliedactuator
1717: magnetische Feldlinienmagnetic field lines
1919: Federelementspring element
2121: Lagerbuchsebearing bush
2323: Flanschplatteflange
2525: Steckerplug
4141: Hubaktorlifting actuator
4343: Gehäusecasing
4545: Gehäusewandunghousing
4747: erster Läuferabschnittfirst runner section
4949: zweiter Läuferabschnittsecond runner section
51a51a: Permanentmagnetpermanent magnet
51b51b: Permanentmagnetpermanent magnet
5252: Läuferrunner
5656: Stellgliedactuator
5757: magnetische Feldlinienmagnetic field lines
BB: magnetische Flussdichtemagnetic flux density
FF: Kraftforce
I₁ I ₁: Stromelectricity
I₂ I ₂: Stromelectricity
I₃ I ₃: Stromelectricity
I₄ I ₄: Stromelectricity

Claims

Lift actuator with the following features: - a housing ( 3 ), - one in the housing ( 3 ) movable runner ( 12 ), which has a permanent magnet magnetized in the axial longitudinal direction ( 11 ), - two juxtaposed in the axial longitudinal direction and the rotor ( 12 ; 52 ) surrounding coils ( 7 . 9 ), - the Hubaktor is designed as an electrodynamic Hubaktor with a thrust / stroke characteristic, which in the center position of the rotor ( 12 ; 52 ) to the two coils ( 7 . 9 ) has the greatest thrust, - the two coils ( 7 . 9 ) are intended to be traversed during operation of currents of opposite direction, - the Laufer ( 12 ) is by energizing the coil ( 7 . 9 ) - seen in the direction of movement - with its front end to the end of the coil ( 9 ) or moreover movably arranged so that when approaching the runner ( 12 ) to its end position whose movement is damped.

Hubaktor according to claim 1, characterized in that - The in the housing ( 3 ) provided coils ( 7 . 9 ) each of electrical currents (I ₁ , I ₂ ) are flowed through; - The flow directions of these currents (I ₁ , I ₂ ) each have at least a vertical portion, which is perpendicular to the direction of movement of the rotor ( 12 ) runs; - The vertical portions of the flow directions of the currents (I ₁ , I ₂ ) in the coils ( 7 . 9 ) are directed against each other; - the permanent magnet ( 11 ) is arranged so that its magnetic field lines ( 17 ) in the areas of the electrical currents (I ₁ , I ₂ ) through-flow housing sections ( 7 . 9 ) at least partially perpendicular to the direction of movement of the runner ( 12 ) and at least partially perpendicular to the vertical portions of the flow directions of the streams (I ₁ , I ₂ ).

Hubaktor according to claim 1 or 2, characterized in that the coils ( 7 . 9 ; 47 . 49 ) have the same winding sense and of electrical currents (I ₁ , I ₂ ; I ₃ , I ₄ ) of opposite polarity are flowed through.

Hubaktor according to claim 1 or 2, characterized in that the coils ( 7 . 9 ; 47 . 49 ) have a different winding sense and of electrical currents (I ₁ , I ₂ , I ₃ , I ₄ ) of the same polarity are flowed through.

Hubaktor according to one of claims 1 to 4, characterized in that as constituents of the permanent magnet ( 11 ; 51 ) hard-magnetic materials are provided, preferably NdFeB, SmCo, ferrite or AlNiCo, which are preferably in Kunstoffgebundener form.

Hubaktor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Hubaktor ( 1 ; 41 ) is designed as a homopolar magnet system.

Lifting actuator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the flow direction of the electrical currents (I ₁ , I ₂ ; I ₃ , I ₄ ) in the housing sections ( 7 . 9 ) or the runner sections ( 47 . 49 ) is reversible.

Hubaktor according to one of claims 1 to 7, characterized in that the runner ( 12 ; 52 ) can be reset by its own weight.

Hubaktor according to one of claims 1 to 8, characterized in that for the recovery of the rotor ( 12 ; 51 ) at least one spring element ( 19 ), preferably a coil spring ( 19 ), is provided.

Hubaktor according to one of claims 1 to 9, characterized in that between at least one end position of the rotor ( 12 ; 52 ) and the associated end of the runner ( 12 ; 52 ) a compressible gas or compressible gas mixtures are provided.

Hubaktor according to one of claims 1 to 10, characterized in that between at least one end position of the rotor ( 12 ; 52 ) and the associated end of the runner ( 12 ; 52 ) at least one mechanical damping element ( 19 ) is provided, preferably an elastic plastic element or a spring element ( 19 ).

Hubaktor according to one of claims 1 to 11, characterized in that the magnet ( 11 ) at least one of its poles with a pole piece ( 13 . 15 ) is provided.

Hubaktor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the time of insertion of the damping effect on the dimensions of the rotor ( 12 ; 52 ) is adjustable along the direction of movement.

Hubaktor according to one of claims 1 to 13, characterized in that the strength of the damping over the dimensions of the rotor ( 12 ; 52 ) is adjustable along the direction of movement.

Hubaktor according to one of claims 1 to 14, characterized in that a device for determining the position of the rotor ( 12 ; 52 ) is provided within the housing, preferably a Hall sensor or a reed switch.

Use of a lifting actuator according to one of the preceding claims in an actuating system of selector levers of automatic transmissions.

Use of the Hubaktors according to claim 16, characterized in that it is used in shift-lock, key-lock or inter-lock systems.

Use of the lifting actuator according to one of Claims 16 to 17, characterized that this is used in selector levers of motor vehicle automatic transmissions.