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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sperreinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe-Wählhebel, mit einem Aktor mit bewegbarem Stößel gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der Fahrzeugtechnik sind so genannte Shiftlock-Systeme für Wählhebel von Automatikgetrieben bekannt. Diese Systeme verhindern eine ungewollte Änderung der Position des Wählhebels und damit ein ungewolltes Gangein- oder Gangauslegen des Automatikgetriebes. Mit den bekannten Systemen ist es demnach möglich Wählhebelstellungen zu sperren, wobei entweder mehrere Aktoren oder Aktoren mit beidseitig wirkendem Stößel eingesetzt werden. Bei der Verwendung von mehreren Aktoren wird durch jeden Aktor die Sperrung jeweils einer Position realisiert. Dadurch ergeben sich in nachteiliger Weise erhöhte Systemkosten durch den erforderlichen Einsatz von mehreren Aktoren. Bei der Verwendung eines Aktors mit beidseitig wirkendem Stößel werden beide Enden des Stößels durch eine entsprechend vergrößerte Hubbewegung zum Sperren der Positionen eingesetzt, wobei mit jedem Ende des Stößels jeweils eine Position gesperrt werden kann. Durch den vergrößerten Hub ergeben sich bei dem Aktor unerwünschte höhere Toleranzen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Sperreinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche kostengünstig herstellbar ist und möglichst geringe Toleranzen aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Somit wird eine Sperreinrichtung, insbesondere für ein Fahrzeuggetriebe-Wählhebel, mit einem Aktor mit bewegbarem Stößel zum Sperren von zumindest zwei Positionen eines relativ zum Aktor bewegbaren, z.B. in einem Gehäuse gelagerten Betätigungselements vorgeschlagen, wobei mit zumindest einem Ende des Stößels mehrere Positionen des Betätigungselements sperrbar sind.
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Auf diese Weise können schon mit einem einseitig wirkenden Aktor bzw. Sperrelement, also mit einem Ende des Stößels zumindest zwei Positionen (Position I und II) z.B. Wählpositionen oder dergleichen, gesperrt werden. Dadurch ergibt sich eine kompakt und besonders klein dimensionierbare Sperreinrichtung mit nur einem Aktor, bei dem zumindest ein Ende des Stößels zum Sperren von mehreren Positionen eingesetzt wird. Ferner ergeben sich besonders geringe Herstellungskosten. Bei den sperrbaren Positionen handelt es sich um bestimmte Relativpostionen zwischen Aktor und Betätigungselement. In einer Variante ist der Aktor daher in einem Gehäuse bewegbar gelagert und das Betätigungselement ortsfest in dem Gehäuse arretiert, und in einer weiteren Variante ist der Aktor daher ortsfest in einem Gehäuse arretiert und das Betätigungselement in dem Gehäuse bewegbar gelagert.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stößel unterschiedliche Durchmesser aufweist, mit denen eine formschlüssige Aufnahme in dem Betätigungselement bei Erreichen einer zu sperrenden Position realisiert werden kann. Die unterschiedlichen Durchmesser können auf verschiedene konstruktive Arten realisiert werden. Beispielsweise kann eine zum Beispiel tellerförmig oder dergleichen vorgesehene Anformung an dem ersten Ende des Stößels vorgesehen sein, die den Durchmesser am Ende des Stößels entsprechend vergrößert, um eine formschlüssige Aufnahme an bzw. in dem Betätigungselement zu ermöglichen. Die Anformung kann auch durch eine Nut, insbesondere eine Umfangsnut am Stößel gebildet werden.
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Bei der Sperreinrichtung kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das zweite Ende des Stößels ohne Erhöhung des Hubes eine zusätzliche Sperr- und Führungsfunktion für mehrere Positionen übernimmt, um die Redundanz des Systems weiter zu erhöhen. Dazu kann zum Beispiel dem Ende eine Führungskulisse des Betätigungselements zugeordnet sein. Auf diese Weise kann eine Führung zwischen dem Stößel des Aktors und dem Betätigungselement entlang der Bewegungsrichtung realisiert werden, wobei an vorbestimmten Abschnitten Aussparungen oder dergleichen vorgesehen sind, die den zu sperrenden Positionen entsprechen. Das Ende des Stößels kann z.B. im bestromten oder unbestromten Zustand des Aktors in die Aussparungen formschlüssig eingreifen und somit mehrere vorzugsweise die beiden vorbestimmten Bewegungs-Positionen des Betätigungselementes sperren. Demzufolge ist das Betätigungselement in den zu sperrenden Positionen doppelt gesperrt bzw. blockiert.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Sperreinrichtung kann bevorzugt als Sperreinrichtung bei einem Fahrzeuggetriebe, wie beispielsweise einem Automatikgetriebe oder einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Doppelkupplungsgetriebe, eingesetzt werden. Bei einem derartigen Einsatz ist das Betätigungselement insbesondere als Teil eines Wählhebels oder als mit dem Wählhebel gekoppelter Schlitten ausgeführt. Auf diese Weise kann der Schlitten bzw. der Wählhebel bzw. das Betätigungselement in vorbestimmten Wähl-Positionen gesperrt werden. Ein derartiger Wählhebel dient bevorzugt zum Einlegen bestimmter Getriebestufen oder Betriebszustände eines Fahrzeuggetriebes. Eine Wähl-Position kann beispielsweise eine P-(Park), N-(Neutral), D-(Drive) oder R-Position (Reverse) sein. Bevorzugt ist die Sperreinrichtung so ausgeführt, dass der Aktor das Betätigungselement in der P-Position in einem unbestromten Zustand sperrt (Position I) und in der N-Position in einem bestromten Zustand sperrt (Position II).
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Sperreinrichtung in einer gesperrten ersten Position;
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1A eine Draufsicht auf die Ansicht gemäß 1;
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2 eine schematische Seitenansicht der Sperreinrichtung in einer Zwischenstellung;
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2A eine Draufsicht auf die Ansicht gemäß 2;
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3 eine schematische Ansicht der Sperreinrichtung in einer zweiten gesperrten Position; und
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3A eine Draufsicht auf die Ansicht gemäß 3;
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4 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der Sperreinrichtung in einer ersten gesperrten Position;
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4A eine Draufsicht auf die Ansicht gemäß 4;
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5 eine schematische Seitenansicht der zweiten Ausführungsvariante der Sperreinrichtung in einer Zwischenstellung;
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5A eine Draufsicht auf die Ansicht gemäß 5;
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6 eine schematische Seitenansicht der zweiten Ausführungsvariante der Sperreinrichtung in einer zweiten gesperrten Position; und
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6A eine Draufsicht auf die Ansicht gemäß 6.
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In den 1 bis 6A sind zwei verschiedene Ausführungsvarianten in verschiedenen Bewegungspositionen einer erfindungsgemäßen Sperreinrichtung beispielhaft dargestellt.
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Die Sperreinrichtung, insbesondere zum Sperren eines Fahrzeuggetriebe-Wählhebels, weist einen Aktor 1 mit einem insbesondere elektrisch bewegbaren Stößel 2 zum Sperren von zumindest einer ersten Position I und einer zweiten Position II eines relativ zum Aktor 1 bewegbaren und bevorzugt in einem Gehäuse gelagerten Betätigungselements 3 auf. Der Stößel 2 ist bevorzugt federbelastet in dem Aktor 1 gelagert und weist an einem ersten Ende 11 unterschiedliche Durchmesser zur formschlüssigen Aufnahme in dem Betätigungselement 3 zum Sperren der Positionen I, II auf. Es ist daher vorgesehen, dass mit zumindest einem Ende 11, 12 des Stößels 2 mehrere Positionen I, II des Betätigungselements 3 sperrbar sind.
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Bei den Positionen I, II kann es sich insbesondere um zwei der an sich bekannten Positionen eines Fahrzeuggetriebe-Wählhebels P (Park), N (Neutral), D (Drive) oder R (Reverse) handeln. In einer bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung kann das Betätigungselement 3 dementsprechend als Teil eines nicht weiter dargestellten Wählhebels eines Fahrzeuggetriebes, insbesondere Automatgetriebes oder automatisierten Schaltgetriebes oder Doppelkupplungsgetriebes, oder als ein mit einem solchen Wählhebel gekoppelter Schlitten ausgeführt sein. In diesem Fall ist der Aktor 1 bevorzugt ortsfest in einem Gehäuse arretiert, innerhalb dessen das Betätigungselement 3 bewegbar gelagert ist. Alternativ dazu kann auch der Aktor 1 Teil des Wählhebels oder auf einem mit dem Wählhebel gekoppelten, bewegbaren Schlitten arretiert sein, wobei dann das Betätigungselement 3 ortsfest in einem Gehäuse fixiert ist.
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Der Stößel 2 des Aktors 1, welcher im bestromten Zustand gegen die Kraft eines Rückstellelements, insbesondere einer Rückstellfeder, einen vorbestimmten Hub ausführt, weist unterschiedliche Durchmesser auf. Hierzu ist der Stößel 2 mit einer Anformung 4 versehen, die bevorzugt in etwa tellerförmig ausgeführt ist. Die Anformung 4 kann beispielsweise durch ein auf den Stößel 2 aufgesetzte Scheibe oder Teller gebildet sein oder durch den Stößel 2 selbst, insbesondere durch Vorsehen einer entsprechenden Nut im Stößel 2. Durch die unterschiedlichen Durchmesser des Stößels 2 können einem Ende 11, 12 der Stößel 2 mehrere zu sperrende Positionen I, II formschlüssig zugeordnet werden und entsprechend gesperrt werden. Das Ende 11, 12 des Stößels 2 ist je nach elektrischer Bestromung des Aktors 1 aus- oder eingefahren. Die Anformung 4 befindet sich somit im unbestromten Zustand des Aktors 1 an einer anderen Hubposition als im bestromten Zustand des Aktors 1.
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Zum Sperren ist an dem Betätigungselement 3 eine Sperrkulisse 5 vorgesehen, die entlang der Bewegungsrichtung an dem Betätigungselement 3 angeordnet ist. Zum Sperren der beiden Position I und II sind, wie in 1 und 3 bzw. 4 und 6 dargestellt, zumindest zwei Aufnahmen 6, 7, insbesonder Aufnahmebuchsen, vorgesehen, die einem ersten Ende 11 des Stößels 2 zugeordnet sind. Die den Durchmesser vergrößernde Anformung 4 des Stößels 2 wird in der jeweiligen Aufnahmen 6, 7 aufgenommen, wenn sich der Aktor 1 und das Betätigungselement 3 in der entsprechenden Position I, II zueinander befinden, sowie der Stößel 2 bzw. die Anformung 4 die entsprechende Hubposition aufweist. Wenn die Anformung 4 in eine der Aufnahmen 6, 7 aufgenommen ist, ist die Bewegung des Betätigungselements 3 in der zugeordneten Position I bzw. II durch das erste Ende 11 des Stößels 2 gesperrt.
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Zum Sperren der Position I ist der Aktor 1 bevorzugt unbstromt. Das Ende 11 des Stößels 2 bzw. die Anformung 4 befindet sich dann, wie in 1 gezeigt, in einem ausgefahrenen Zustand innerhalb der Aufnahmen 6. Eine Relativbewegung von Aktor 1 und Betätigungselement 3 ist hierdurch nicht möglich. Zum Sperren der Position II ist der Aktor bevorzugt bestromt. Das Ende 11 des Stößels 2 bzw. die Anformung 4 befindet sich dann, wie in 3 gezeigt, in einer eingefahrenen Zustand innerhalb der Aufnahmen 7. Eine Relativbewegung von Aktor 1 und Betätigungselement 3 ist hierdurch ebenfalls nicht möglich.
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Bei der Bewegung des Betätigungselements 3 relativ zum Aktor 1 wird die Anformung 4 des Stößels 2 in der Sperrkulisse 5 zwischen den beiden Position I und II bewegt, wie in 2 bzw. 5 dargestellt ist.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante ist bei der zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung eine zusätzliche Führungskulisse 8 an dem Betätigungselement 3 vorgesehen, in der das zweite Ende 12 des Stößels 2 des Aktors 1 geführt ist, um eine Führung zu realisieren. Gleichzeitig wird eine redundante Sperrung der beiden Position I und II über das zweite Ende 12 realisiert. Hierfür weist die Führungskulisse 8 an den zu sperrenden Positionen I, II korrespondierende Aussparungen 9, 10 auf, in denen das zweite Ende 12 des Stößels 2 formschlüssig aufgenommen wird. Diese zusätzliche Funktion ergibt sich jedoch, ohne dass ein zusätzlicher Hub erforderlich ist, denn die Führung und Sperrung ergibt sich aus der Bewegung des Stößels 2, bei der Sperrung der beiden Positionen I, II durch das erste Ende 11.
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Die der Sperreinrichtung zu Grunde liegende Betriebsweise wird nachfolgend beschrieben. In der Ansicht gemäß 1 und 1A befindet sich der Aktor 1 im unbestromten Zustand, d.h. der Stößel 2 befindet sich insbesondere aufgrund der Rückstellkraft des Rückstellelements im ausgefahrenen Zustand, also im maximalen Hub. In diesem Zustand befindet sich die Anformung 4 in der ersten Aufnahme 6 der Sperrkulisse 5 des Betätigungselements 3. Folglich ist die Bewegung des Betätigungselements 3 in dieser ersten Position I durch das erste Ende 11 des Stößels 2 gesperrt.
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In 2 und 2A ist eine Zwischenstellung zwischen den beiden Position I und II im unbestromten oder bestromten Zustand des Aktors 1 dargestellt. Um ausgehend von der Position I in diese Zwischenstellung zu gelangen, wird der Aktor 1 bestromt, wodurch die Anformung 4 aus der ersten Aufnahme 6 entfernt wird (in 1 nach unten), so dass eine relative Bewegung des Betätigungselements 3 und des Aktors 1 zumindest in Richtung der Position II ermöglicht wird. Beispielsweise kann das Betätigungselement 3 dann mit einem Wählhebel bewegt werden.
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Sobald die Anformung 4 die erste Aufnahme 6 verlassen hat, kann, wie in 2 und 2A dargestellt, das Betätigungselement 3 bis zum Erreichen der zweiten Sperrposition II unbestromt bleiben und entlang der Sperrkulisse 5 bewegt werden. Während dieser Bewegung, wird die Anformung 4 von dem ein- in den ausgefahrenen Zustand überführt. Bevorzugt ist hierzu die Sperrkulisse 5 so geformt, dass sie das Ende 11 des Stößels 2 bzw. die Anformung 4 während der Bewegung von der Position I in Richtung der Position II zwangsweise in die ausgefahrene Hubposition überführt.
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Bei Erreichen der zweiten Position II wird der Aktor 1 bestromt, so dass die Anformung 4 einfährt und in die zweite Aufnahme 7 der Sperrkulisse 5 formschlüssig aufgenommen wird. Wie in 3 und 3A dargestellt, kann in dieser Position II das Betätigungselement 3 nicht mehr bewegt werden und wird ebenfalls durch das erste Ende 11 des Stößels 2 gesperrt. Die Sperre bleibt so lange aufrecht erhalten, wie der Aktor 1 bestromt wird. Wenn die Bestromung endet (= Aktor 1 unbestromt), fährt die Anformung 4 aus der Aufnahme 7 aus (in 3 nach oben) und die Sperre ist zumindest in Richtung der Position I aufgelöst.
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Eine Bewegung von der Position I in die Position II erfolgt in umgekehrter Reihenfolge, mit jeweils umgekehrten Bewegungsrichtungen der beteiligten Bauelemente.
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Bei der in den 4 bis 6A dargestellten zweiten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Sperreinrichtung ergibt sich ebenfalls die vorbeschriebene Betriebsweise, wobei zusätzlich das zweite Ende 12 des Stößels 2 des Aktors 1 in der Führungskulisse 8 geführt wird und in den Position I bzw. II, wie in 6 und 6A dargestellt, in einer zugeordneten Aussparung 9, 10 der Führungskulisse 8 eintaucht bzw. aufgenommen ist. Auf diese Weise werden die beiden Position I und II des Betätigungselementes 3 durch das zweite Ende 12 des Stößels 2 gesperrt.
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Durch Aneinanderreihung einer oder mehrerer weiterer, analog zur Aufnahme 6 oder 7 ausgeführter Aufnahmen an die in 1 und 4 gezeigte Aufnahme 6 und/oder weiterer analog zur Aufnahme 6 oder 7 ausgeführter Aufnahmen an die in 3 und 6 gezeigte Aufnahme 7 können beliebig viele weitere Sperrpositionen realisiert werden. Diese werden dann eingenommen, wenn der Aktor 1 und das Betätigungselement 3 eine entsprechende Relativposition einnehmen (d.h. die Anformung 4 im Bereich der entsprechenden weiteren Aufnahmen ist) und der Aktor 1 je nach Ausführung der weiteren Aufnahme (analog zur Aufnahme 6 oder 7) bestromt oder unbestromt wird. Hierdurch gerät die Anformung 4 dann in Eingriff mit der entsprechenden weiteren Aufnahme und die jeweilige Position von Aktor 1 und Betätigungselement 3 ist gesperrt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Aktor
- 2
- Stößel
- 3
- Betätigungselement
- 4
- Anformung
- 5
- Sperrkulisse
- 6
- erste Aufnahme
- 7
- zweite Aufnahme
- 8
- Führungskulisse
- 9
- Aussparung
- 10
- Aussparung
- 11
- erstes Ende
- 12
- zweites Ende
- I
- erste zu sperrende Position
- II
- zweite zu sperrende Position
