DE102009030006A1

DE102009030006A1 - actuator

Info

Publication number: DE102009030006A1
Application number: DE200910030006
Authority: DE
Inventors: Rene Scheucher
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2010-12-30
Also published as: WO2010149558A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator zur Aktuierung einer Funktionseinheit mit einem Antriebselement und einem in zumindest einer Aktuierungsbewegungsrichtung bewegbaren Aktuatorelement, wobei das Antriebselement und das Aktuatorelement antriebswirksam in Verbindung stehen und wobei das Aktuatorelement eine relativ zu der Aktuierungsrichtung geneigte, insbesondere ringförmig ausgebildete Anlaufschräge aufweist. Die Anlaufschräge ist derart ausgebildet, dass durch ein Zusammenwirken der Anlaufschräge mit einer entsprechend ausgebildeten Anlaufschräge der Funktionseinheit eine Aktuierung der Funktionseinheit bewirkbar ist.The present invention relates to an actuator for actuating a functional unit with a drive element and a movable in at least one Aktuierungsbewegungsrichtung actuator, wherein the drive element and the actuator element are drivingly connected and wherein the actuator has a relative to the Aktuierungsrichtung inclined, in particular annular ramp formed. The run-up slope is formed such that an actuation of the functional unit can be effected by an interaction of the run-up slope with a correspondingly formed run-on slope of the functional unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aktuator zur Aktuierung einer Funktionseinheit mit einem Antriebselement und einem in zumindest einer Aktuierungsbewegungsrichtung bewegbaren Aktuatorelement.The The present invention relates to an actuator for the actuation of a Functional unit with a drive element and in at least a Aktuierungsbewegungsrichtung movable actuator.

Derartige Aktuatoren finden insbesondere in der Fahrzeugtechnik eine breite Anwendung. Mit ihrer Hilfe können beispielsweise Funktionseinheiten in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs angesteuert werden. Beispielhaft sind in diesem Zusammenhang Parksperren oder Kupplungen zu nennen, die durch einen Elektromotor aktuiert werden.such Actuators find a wide, especially in the automotive industry Application. With their help you can For example, functional units in a transmission of a motor vehicle be controlled. Exemplary in this context parking barriers or couplings that actuates by an electric motor become.

Um den in allen Bereichen gestiegenen Anforderungen in Sachen Kompaktheit und Effizienz Rechnung zu tragen, müssen auch die eingesetzten Aktuatoren kompakt und zuverlässig sein.Around the increased demands in terms of compactness in all areas and efficiency must also be taken into account by the actuators used compact and reliable be.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Aktuator zu schaffen, der wenig Bauraum benötigt und der gleichzeitig zuverlässig die Aktuierung einer Funktionseinheit ermöglicht. Außerdem soll der Aktuator kostengünstig herzustellen sein.It It is therefore an object of the present invention to provide an actuator to create, which requires little space and at the same time reliably the Actuation of a functional unit allows. In addition, the actuator should be inexpensive to manufacture.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen Aktuator mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The solution This object is achieved by an actuator with the features of Claim 1.

Der erfindungsgemäße Aktuator der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass das Antriebselement und das Aktuatorelement antriebswirksam in Verbindung stehen. Das Aktuatorelement weist eine relativ zu der Aktuierungsbewegungsrichtung geneigte, insbesondere ringförmig ausgebildete Anlaufschräge auf. Die Anlaufschräge ist derart ausgebildet, dass durch ein Zusammenwirken der Anlaufschräge mit einer entsprechend ausgebildeten Anlaufschräge der Funktionseinheit eine Aktuierung der Funktionseinheit bewirkbar ist.Of the Actuator according to the invention The type mentioned above is characterized in that the drive element and the actuator element are drivingly in communication. The Actuator element has a relative to the Aktuierungsbewegungsrichtung inclined, in particular ring-shaped starting slope on. The run-up slope is formed such that by an interaction of the run-on slope with a appropriately trained start-up slope of the functional unit an actuation the functional unit is effected.

Mit anderen Worten wird eine Antriebsbewegung des Antriebselements, die beispielsweise durch einen elektrischen Motor bereitgestellt wird, über ein Anlaufschrägenpaar von dem Aktuatorelement auf die Funktionseinheit übertragen. Insbesondere wird dabei eine rotatorische Antriebsbewegung in eine Translationsbewegung oder eine Schwenkbewegung umgewandelt. Beispielswiese ist die Anlaufschräge des Aktuierungselements eine konusförmige Fläche, die mit einer entsprechend ausgebildeten, komplementären Gegenfläche zusammenwirkt.With In other words, a drive movement of the drive element, provided for example by an electric motor will, over a bevel pair transferred from the actuator to the functional unit. In particular, a rotational drive movement becomes translational or a swivel motion converted. Beispielswiese is the starting slope of the Aktuierungselements a cone-shaped Area that interacts with a correspondingly formed, complementary counter surface.

Zwischen dem Antriebselement und dem in zumindest eine Antriebsrichtung bewegbaren Aktuatorelement kann eine Wandlereinrichtung vorgesehen sein, die eine Antriebsdrehbewegung in eine translatorische Bewegung des Aktuatorelements umwandelt.Between the drive element and the movable in at least one drive direction Actuator element may be provided a transducer means which a drive rotary motion in a translational movement of the actuator transforms.

Der erfindungsgemäße Aktuator weist eine robuste Bauweise auf und sorgt somit für eine zuverlässige Aktuierung der Funktionseinheit. Durch die geringe Anzahl von Bauteilen ist der Aktuator zudem kompakt und kostengünstig herzustellen.Of the Actuator according to the invention has a robust construction and thus ensures reliable actuation the functional unit. Due to the small number of components is the actuator also compact and inexpensive to manufacture.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen angegeben.Further embodiments The invention is set forth in the description, the drawings and the subclaims.

Gemäß einer Ausführungsform des Aktuators weist die Funktionseinheit eine Abstützfläche auf, über die sich die Funktionseinheit zumindest zeit weise – direkt oder indirekt – an dem Antriebselement abstützt. Beispielsweise wird ein Bauteil der Funktionseinheit in einem nicht aktuierten Zustand der Funktionseinheit gegen das Antriebselement vorgespannt. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Abstützfläche, die an die Gestaltung des Antriebselements angepasst ist, erfolgt eine zuverlässige Abstützung. Handelt es sich bei dem Antriebselement beispielsweise um eine Welle, so weist die Abstützfläche eine entsprechende Krümmung auf, um sich zumindest abschnittsweise an die Welle anzuschmiegen, wenn die Funktionseinheit nicht aktuiert ist. Bei Aktuierung wird die Abstützfläche von dem Antriebselement gelöst. Grundsätzlich ist auch eine umgekehrte Abstützung möglich, d. h. eine Abstützung erfolgt, wenn die Funktionseinheit aktuiert wird.According to one embodiment of the actuator, the functional unit has a support surface over which the functional unit at least temporarily - directly or indirectly - on the Supported drive element. For example, a component of the functional unit in a not actuated state of the functional unit against the drive element biased. By a suitable embodiment of the support surface, the adapted to the design of the drive element, there is a reliable Support. For example, if the drive element is a shaft, so the support surface has a corresponding curvature in order to at least partially conform to the wave, if the functional unit is not actuated. When actuation is the support surface of solved the drive element. in principle is also a reverse support possible, d. H. a support takes place when the functional unit is actuated.

Vorzugsweise ist die Aktuierungsbewegungsrichtung des Aktuatorelements durch ein Führungselement definiert, wobei das Führungselement insbesondere eine Führungsnut aufweist, in die eine Führungsschiene des Aktuatorelements eingreift. Diese Maßnahme stellt sicher, dass sich das Aktuatorelement lediglich entlang eines wohl definierten Pfades bewegt, um eine Aktuierung der Funktionseinheit zu bewirken. Vorzugsweise erfolgt dies durch eine Führungsnut/-schienenkombination, die auch ein Verdrehen des Aktuatorelements verhindert. Insbesondere ist durch das Führungselement eine Aktuierungsbewegungsrichtung parallel zu der Längserstreckung des Antriebselements festgelegt. Es ist zu erwähnen, dass in kinematischer Umkehr der vorstehend genannten Führungsnut/-schienenkombination das Führungselement die Führungsschiene aufweisen kann, während die Führungsnut an dem Aktuatorelement ausgebildet ist.Preferably is the Aktuierungsbewegungsrichtung of the actuator by a guide element defined, wherein the guide element in particular a guide groove in which a guide rail engages the actuator. This measure ensures that the actuator element only along a well-defined path moved to effect an actuation of the functional unit. Preferably this is done by a guide groove / rail combination, which also prevents twisting of the actuator. Especially is through the guide element an Aktuierungsbewegungsrichtung parallel to the longitudinal extent of the drive element. It should be noted that in kinematic Reversal of the aforementioned guide groove / rail combination the guide element the guide rail may have while the guide groove is formed on the actuator element.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das Aktuatorelement ein Anschlagelement aufweist, das eine Aktuierungsbewegung des Aktuatorelements, insbesondere in einer Richtung parallel zu der Längserstreckung des Antriebselements, begrenzt, um die in dem Aktuator auftretenden Belastungen zu minimieren.Further it can be provided that the actuator element is a stop element which has an actuation movement of the actuator element, in particular in a direction parallel to the longitudinal extent of the drive element, limited to minimize the loads occurring in the actuator.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Sperrmechanismus zum drehfesten Arretieren einer Welle, insbesondere eine Parksperre für eine Getriebewelle eines Kraftfahrzeugs. Der Sperrmechanismus weist eine Sperrklinke auf, die um eine Schwenkachse, insbesondere einen Klinkenbolzen zwischen einer Freigabestellung und einer Sperrstellung, in der die Welle im Wesentlichen drehfest gesperrt ist, verschwenkbar ist. Der Sperrmechanismus weist weiterhin ein mit der Welle drehfest verbundenes Klinkenrad auf, das eine Mehrzahl von Klinkenradzähnen sowie von zwischen den Klinkenradzähnen angeordneten Ausnehmungen aufweist, wobei die Sperrklinke zumindest einen Sperrzahn aufweist, der in der Sperrstellung in eine der Ausnehmungen des Klinkenrads eingreift. Durch den Einsatz eines Aktuators gemäß zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen zur Betätigung der Sperrklinke wird ein Sperrmechanismus geschaffen, der zuverlässig und kompakt ist und sich kostengünstig herstellen lässt.The The invention further relates to a locking mechanism for non-rotatable Locking a shaft, in particular a parking lock for a transmission shaft of a Motor vehicle. The locking mechanism has a pawl, around a pivot axis, in particular a pawl bolt between a release position and a blocking position in which the shaft in the Is substantially locked against rotation, is pivotable. The locking mechanism furthermore has a ratchet wheel rotatably connected to the shaft on, a plurality of Klinkenradzähnen and between the ratchet teeth arranged recesses, wherein the pawl, at least Having a locking tooth, which in the blocking position in one of the recesses of the ratchet wheel engages. By using an actuator according to at least one of the embodiments described above for actuating the Pawl is a locking mechanism created that is reliable and compact is and is inexpensive can be produced.

Im Folgenden wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:in the Below, the invention will be purely by way of example with reference to an advantageous Embodiment below Reference to the attached Drawings described. Show it:

1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aktuators, 1 a cross section through an embodiment of the actuator according to the invention,

2 eine perspektivische Ansicht des Aktuators der 1. 2 a perspective view of the actuator of 1 ,

1 zeigt einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Getriebes 10 eines Fahrzeuges, an dem ein Aktuator 12 montiert ist. Das Getriebe 10 weist eine Getriebewelle 14 auf, an der verschiedene Getriebezahnräder – beispielhaft gezeigt ist ein Getriebezahnrad 16 – drehfest befestigt sind. Um das Getriebe 10 beispielsweise in einem geparkten Zustand des Fahrzeugs sperren zu können, weist das Getriebe 10 eine Parksperre 18 auf, die durch den Aktuator 12 betätigbar ist. 1 shows a cross section through a portion of a transmission 10 a vehicle on which an actuator 12 is mounted. The gear 10 has a gear shaft 14 on, at the various transmission gears - shown by way of example is a transmission gear 16 - Are fixed in rotation. To the transmission 10 For example, to be able to lock in a parked state of the vehicle, the transmission has 10 a parking lock 18 on that by the actuator 12 is operable.

Die Parksperre 18 umfasst ein Klinkenrad 20, das drehfest mit der Getriebewelle 14 verbunden ist. Um die Getriebewelle 14 drehfest zu sichern, kann eine Sperrklinke 22 mit Ausnehmungen des Klinkenrads 20 in Eingriff gebracht werden. Zu diesem Zweck muss die Sperrklinke 22 nach unten gedrückt werden, bis ein oder mehrere Sperrzähne der Sperrklinke 22 in die genannten Ausnehmungen des Klinkenrads 20 eingreifen.The parking lock 18 includes a ratchet wheel 20 , the rotation with the gear shaft 14 connected is. To the gear shaft 14 can secure against rotation, a pawl 22 with recesses of the ratchet wheel 20 be engaged. For this purpose, the pawl must 22 pressed down until one or more ratchet teeth of the pawl 22 in the recesses of the ratchet wheel 20 intervention.

Die Bewegung der Sperrklinke 22 aus einer Freigabestellung in eine Sperrstellung erfolgt durch den Aktuator 12. Der Aktuator 12 weist einen Motor 24 auf, der eine Spindel 26 zu einer Drehbewegung antreibt, die über ein Gewinde in eine translatorische Bewegung einer Gewindemutter 30 umgewandelt wird (Spindeltrieb). Die Gewindemutter 30 steht über eine Feder 32 mit einer Führungshülse 34 in Kontakt. Auf die Führungshülse 34 ist ein Aktuatorkonus 41 aufgesteckt. Dadurch kann der Aktuatorkonus 41 auf einfache Weise ausgetauscht werden, um den Aktuator 12 auch für andere Funktionseinheiten nutzbar zu machen. Zu diesem Zweck muss lediglich ein anderes Aktuierungselement auf die Führungshülse 34 aufgesteckt werden.The movement of the pawl 22 from a release position into a blocking position is effected by the actuator 12 , The actuator 12 has an engine 24 on, a spindle 26 to a rotational movement, which via a thread in a translational movement of a threaded nut 30 is converted (spindle drive). The threaded nut 30 is about a spring 32 with a guide sleeve 34 in contact. On the guide sleeve 34 is an actuator bonus 41 attached. This allows the actuator cone 41 be easily exchanged to the actuator 12 also usable for other functional units. For this purpose, only another actuation element on the guide sleeve 34 be plugged.

Zur Aktuierung der Parksperre 18 wird der Motor 24 aktiviert und die Gewindemutter 30 bewegt sich in 1 nach rechts. Die Bewegung der Gewindemutter 30 bewirkt letztlich, dass der Aktuatorkonus 41 seitlich gegen die Sperrklinke 22 gedrückt wird. Um eine rechtwinklig zu der zu erzeugenden Bewegung der Sperrklinke 22 aufgebrachte Aktuierungsbewegung A umzusetzen, weisen der Aktuatorkonus 41 und die Sperrklinke 22 jeweils eine ringförmige Anlaufschräge 36 bzw. 36' auf, die die horizontale Aktuierungsbewegung A in eine Eingriffsbewegung der Sperrklinke 22 umzuwandeln. Um die Aktuierungsbewegung A des Aktuatorkonus 41 zu begrenzen, ist dieser mit einem Anschlag 38 versehen.To actuate the parking brake 18 becomes the engine 24 activated and the threaded nut 30 moves in 1 to the right. The movement of the threaded nut 30 ultimately causes the actuator cone 41 laterally against the pawl 22 is pressed. At a right angle to the movement of the pawl to be generated 22 To implement applied Aktuierungsbewegung A, have the Aktuatorkonus 41 and the pawl 22 in each case an annular starting slope 36 respectively. 36 ' on, the horizontal Aktuierungsbewegung A in an engagement movement of the pawl 22 convert. To the Aktuierungsbewegung A of Aktuatorkonus 41 To limit this is with a stop 38 Mistake.

Bei einer Aktuierung bewegen sich die Führungshülse 34 und der Aktuatorkonus 41 – wie bereits beschrieben – koaxial zu einer Rotationsachse R der Spindel 26 nach rechts. Um eine Drehung des Aktuatorkonus 41 zu vermeiden, weist dieser eine Führungsschiene 40b auf. Die Führungsschiene 40b greift in eine entsprechend geformte Führungsnut 40a ein (2), die an einem Führungselement 40 ausgebildet ist, das wiederum mit einem Gehäuse 42 des Getriebes 10 fest verbunden ist.Upon actuation, the guide sleeve move 34 and the actuator cone 41 - As already described - coaxial with a rotation axis R of the spindle 26 to the right. To a rotation of the actuator cone 41 To avoid this, this has a guide rail 40b on. The guide rail 40b engages in a correspondingly shaped guide groove 40a one ( 2 ) attached to a guide element 40 is formed, in turn, with a housing 42 of the transmission 10 is firmly connected.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Parksperre 18 mit dem Aktuator 12. Zu sehen ist das Führungselement 40 mit der Führungsnut 40a, in die die Führungsschiene 40b des Aktuatorkonus 41 eingreift. 2 shows a perspective view of the parking brake 18 with the actuator 12 , You can see the guide element 40 with the guide groove 40a into which the guide rail 40b of the actuator cone 41 intervenes.

2 zeigt ferner, dass die Sperrklinke 22 eine Abstützfläche 44 aufweist, mit der sich die Sperrklinke 22 in einen ausgerückten Zustand, d. h. in einer Freigabestellung, an der Führungshülse 34 – und damit indirekt auf der Spindel 26 – abstützt. 2 further shows that the pawl 22 a support surface 44 has, with which the pawl 22 in a disengaged state, ie in a release position, on the guide sleeve 34 - and thus indirectly on the spindle 26 - supports.

Vorstehend wurde anhand einer „ziehenden” Ausführungsform des Aktuators 12 dessen Funktionsweise beschrieben. Unter „ziehender” Variante ist zu verstehen, dass bei einer Aktuierung die Führungshülse 34 und der Aktuatorkonus 41 zu dem Motor 24 hin bewegt werden, d. h. die Aktuierungsbewegung A weist in Richtung des Motors. Grundsätzlich ist auch eine „drückende” Variante umsetzbar, bei der die Führungshülse 34 und der Aktuatorkonus 41 bei einer Aktuierung von dem Motor 24 wegbewegt werden.The above was based on a "pulling" embodiment of the actuator 12 its operation described. By "pulling" variant is to be understood that in an actuation the guide sleeve 34 and the actuator cone 41 to the engine 24 are moved, ie the Aktuierungsbewegung A points in the direction of the engine. Basically, a "oppressive" variant can be implemented, in which the guide sleeve 34 and the actuator cone 41 at an actuation of the engine 24 be moved away.

1010: Getriebetransmission
1212: Aktuatoractuator
1414: Getriebewellegear shaft
1616: Getriebezahnradtransmission gear
1818: Parksperreparking lock
2020: Klinkenradratchet
2222: Sperrklinkepawl
2424: Motorengine
2626: Spindelspindle
3030: Gewindemutterthreaded nut
3232: Federfeather
3434: Führungshülseguide sleeve
36, 36'36 36 ': Anlaufschrägestarting slope
3838: Anschlagattack
4040: Führungselementguide element
40a40a: Führungsnutguide
40b40b: Führungsschieneguide rail
4141: AktuatorkonusAktuatorkonus
4242: Gehäusecasing
4444: Abstützflächesupporting
AA: AktuierungsbewegungAktuierungsbewegung
RR: Rotationsachseaxis of rotation

Claims

Actuator for actuating a functional unit ( 22 ) with a drive element ( 26 ) and in at least one Aktuierungsbewegungsrichtung (A) movable actuator element ( 41 ), wherein the drive element ( 26 ) and the actuator element ( 41 ) and in which the actuator element ( 41 ) a relative to the Aktuierungsbewegungsrichtung (A) inclined, in particular ring-shaped run-on slope ( 36 ), which is formed such that by an interaction of the run-on slope ( 36 ) with a correspondingly formed run-on slope ( 36 ' ) of the functional unit ( 22 ) an actuation of the functional unit ( 22 ) is feasible.

Actuator according to claim 1, characterized in that the functional unit ( 22 ) a support surface ( 44 ), over which the functional unit ( 22 ) at least temporarily on the drive element ( 26 ) is supported.

Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the Aktuierungsbewegungsrichtung (A) of the actuator element ( 41 ) by a guide element ( 40 ) is defined, wherein the guide element ( 40 ) in particular a guide groove ( 40a ) into which a guide rail ( 40b ) of the actuator element ( 41 ) intervenes.

Actuator according to claim 3, characterized in that the guide element ( 40 ) an Aktuierungsbewegungsrichtung (A) parallel to the longitudinal extent of the drive element ( 26 ).

Actuator according to at least one of the preceding claims, characterized in that the actuator element ( 41 ) a stop element ( 38 ), which has an actuation movement (A) of the actuator element, in particular in a direction parallel to the longitudinal extension of the drive element (FIG. 26 ), limited.

Locking mechanism for non-rotatably locking a shaft ( 14 ), in particular parking lock for a transmission shaft of a motor vehicle, with a pawl ( 22 ), which is pivotable about a pivot axis, in particular a pawl pin between a release position and a blocking position in which the shaft is locked in a substantially rotationally fixed manner, with one with the shaft ( 14 rotatably connected ratchet wheel ( 20 ) comprising a plurality of ratchet teeth and recesses disposed between the ratchet teeth, the pawl (US Pat. 22 ) has at least one locking tooth which in the blocking position in one of the recesses of the ratchet wheel ( 20 ), and with an actuator according to at least one of the preceding claims, wherein the pawl ( 22 ) is the functional unit.