DE102016207731A1

DE102016207731A1 - Locking actuator for a transmission of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102016207731A1
Application number: DE102016207731.7A
Authority: DE
Inventors: Dominik Ströhle; Wolfgang Haas; Dominik Hans; Martin Vornehm
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2017-11-09
Anticipated expiration: 2036-05-05
Also published as: DE102016207731B4

Abstract

Ein Sperraktor für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs weist ein erstes Anschlussteil, welches zur Verbindung mit einem Getriebegehäuse vorgesehen ist, und ein zweites Anschlussteil, welches zur Zusammenwirkung mit einem Schaltelement vorgesehen ist, auf, wobei zwischen die beiden Anschlussteile ein zur Variation des Abstandes zwischen den Anschlussteilen ausgebildeter Kniehebelmechanismus geschaltet ist.A lock actuator for a transmission of a motor vehicle has a first connection part, which is provided for connection to a transmission housing, and a second connection part, which is provided for cooperation with a switching element, wherein between the two connection parts for a variation of the distance between the connection parts trained toggle mechanism is switched.

Description

Die Erfindung betrifft einen für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs geeigneten Sperraktor, mit welchem ein bestimmter Zustand des Getriebes gesperrt werden kann. Die Sperrfunktion stellt hierbei eine mechanische Funktion dar.The invention relates to a suitable for a transmission of a motor vehicle lock actuator, with which a certain state of the transmission can be locked. The lock function represents a mechanical function.

Aus der DE 10 2013 206 851 A1 ist eine Schaltvorrichtung mit einer Gangsperre bekannt. Hierbei ist ein Auslegen eines geschalteten Ganges oder ein Auslegen der Neutralstellung durch eine Gangsperreinrichtung blockierbar. Die Gangsperreinrichtung kann als formschlüssige Verriegelungseinheit ausgebildet sein, wobei ein federbelasteter Stift in einer oder mehreren Ausnehmungen verrastbar ist. Ebenso sind Ausgestaltungen der bekannten Schaltvorrichtung realisierbar, bei denen ein Schaltelement nicht blockiert ist, sondern lediglich eine erhöhte Schaltkraft erzeugt wird, die das Gangein- oder auslegen deutlich erschwert. From the DE 10 2013 206 851 A1 is a switching device with a gear lock known. In this case, an interpretation of a switched gear or a laying of the neutral position can be blocked by a Gangsperreinrichtung. The gear lock means may be formed as a positive locking unit, wherein a spring-loaded pin can be latched in one or more recesses. Likewise, embodiments of the known switching device can be realized in which a switching element is not blocked, but only an increased switching force is generated, which makes it difficult to move in or out clearly.

Aus der DE 10 2013 213 707 A1 sowie aus der DE 10 2011 080 498 A1 sind Parksperren bekannt, die mit Planetenwälzgetrieben arbeiten. Eine mit einem Trapezgewindetriebe arbeitende Parksperre ist zum Beispiel aus der DE 10 2013 213 706 A1 bekannt. From the DE 10 2013 213 707 A1 as well as from the DE 10 2011 080 498 A1 Parking locks are known that work with planetary gear drives. For example, a parking lock operating with a trapezoidal screw drive is known from US Pat DE 10 2013 213 706 A1 known.

Die DE 10 2011 004 063 A1 offenbart eine Schaltvorrichtung mit einer Schaltsperre, welche zwei separat hergestellte Sperrelemente aufweist und geeignet ist, ein Schalten nicht vorgewählter Schaltgassen zu unterbinden. The DE 10 2011 004 063 A1 discloses a switching device with a shift lock, which has two separately prepared locking elements and is adapted to prevent switching of non-preselected shift gates.

Aus der EP 2 913 563 A1 ist eine Hybrid-Antriebseinheit bekannt, welche ein manuell betätigbares Wählelement umfasst, das zum Wechseln von Gängen eines Schaltgetriebes sowie zur Aktivierung eines als Fahrantriebsmotor vorgesehenen Elektromotors ausgebildet ist. Die Betätigbarkeit des Wählelements beim Umschalten zwischen verschiedenen Fahrmodi wird beeinflusst durch einen Sperrmechanismus, welcher ein mit einer Rastiervorrichtung zusammenwirkendes Sperrelement umfasst.From the EP 2 913 563 A1 a hybrid drive unit is known, which comprises a manually operable selection element, which is designed to change gears of a gearbox and to activate an electric motor provided as a drive motor. The operability of the selection element when switching between different driving modes is influenced by a locking mechanism which comprises a locking element cooperating with a locking device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gegenüber dem genannten Stand der Technik weiterentwickelten, für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs geeigneten Sperraktor anzugeben, welcher sich durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen Bauraumbedarf, Montagefreundlichkeit und Funktionssicherheit auszeichnet.The invention has for its object to provide a relation to the cited prior art further developed, suitable for a transmission of a motor vehicle lock actuator, which is characterized by a particularly favorable ratio between space requirements, ease of installation and reliability.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Sperraktor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Sperraktor weist zwei Anschlussteile auf, welche einerseits zur Verbindung mit einem Getriebegehäuse und andererseits zur Zusammenwirkung mit einem Schaltelement, insbesondere einer Schaltgabel, des Getriebes vorgesehen sind. Zwischen die beiden Anschlussteile ist ein Kniehebelmechanismus geschaltet, welcher dazu ausgebildet ist, den Abstand zwischen den Anschlussteilen zu variieren und damit wahlweise eine Sperrfunktion zu erzeugen oder aufzuheben. This object is achieved by a lock actuator with the features of claim 1. The lock actuator has two connection parts, which are provided on the one hand for connection to a transmission housing and on the other hand for cooperation with a switching element, in particular a shift fork of the transmission. Connected between the two connecting parts is a toggle mechanism, which is designed to vary the distance between the connecting parts and thus optionally to produce or cancel a blocking function.

Der Sperraktor ist insbesondere zur Sperrung eines elektromotorischen Betriebsmodus in einem Hybridfahrzeug geeignet, wie sie beispielsweise bei der Hybrid-Antriebseinheit nach der bereits genannten EP 2 913 563 A1 vorgesehen ist. Ebenso eignet sich der Sperraktor für eine Hybrid-Antriebseinheit der in der nachveröffentlichten DE-Anmeldung 10 2010 202 117.6 offenbarten Art.The locking actuator is particularly suitable for blocking an electromotive operating mode in a hybrid vehicle, as for example in the hybrid drive unit according to the already mentioned EP 2 913 563 A1 is provided. Likewise, the lock actuator for a hybrid drive unit is the post-published in the DE application 10 2010 202 117.6 disclosed type.

Dank des Kniehebelmechanismus ist der Sperraktor in der Lage, mit geringen eingangsseitigen Kräften hohe ausgangsseitige Kräfte zu erzeugen. Durch das hohe Übersetzungsverhältnis des Kniehebelmechanismus ist eine vom Sperraktor erzeugbare Sperrkraft kaum von Randbedingungen wie Reibung oder Schmierung abhängig. Der geringe Energiebedarf des Sperraktors erleichtert darüber hinaus dessen Unterbringung in einem Getriebe, womit von vorneherein gute Schmierungsbedingungen gegeben sind. Generell kann der Sperraktor entweder derart ausgelegt sein, dass er unter Energiezufuhr gesperrt und ohne Energiezufuhr entsperrt ist, oder derart, dass er unter Energiezufuhr entsperrt und ohne Energiezufuhr gesperrt ist. Prinzipiell kommt auch eine bistabile Auslegung des Sperraktors in Betracht, das heißt eine Auslegung, bei welcher weder im gesperrten Zustand noch im entsperrten Zustand eine Energiezufuhr notwendig ist. Thanks to the toggle mechanism, the locking actuator is able to generate high output-side forces with low input-side forces. Due to the high transmission ratio of the toggle mechanism, a blocking force that can be generated by the blocking actuator hardly depends on boundary conditions such as friction or lubrication. The low energy requirement of the lock tractor also facilitates its placement in a transmission, which are given from the outset good lubrication conditions. In general, the lock actuator can either be designed so that it is locked with power and unlocked without power, or such that it is unlocked while energized and locked without power. In principle, a bistable design of the lock actuator comes into consideration, that is, a design in which neither in the locked state nor in the unlocked state, an energy supply is necessary.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird der Sperraktor durch einen Magnetaktor betätigt, welcher in den Kniehebelmechanismus integriert ist. Vom Magnetaktor erzeugte Kräfte, welche sich auf die Sperrkraft des Sperraktors auswirken, können hierbei gezielt durch die Bestromung des Magnetaktors eingestellt werden, wofür insbesondere das Verfahren der Pulsweitenmodulation (PWM) nutzbar ist. Darüber hinaus kann die Detektion zeitlicher Veränderungen des Stromflusses im Magnetaktor, insbesondere die Detektion kurzzeitiger Stromeinbrüche, genutzt werden, um Übergänge zwischen verschiedenen Schaltzuständen des Sperraktors zuverlässig zu erkennen. Eine zusätzliche Sensorik, etwa eine Weg- oder Winkelsensorik, am Sperraktor ist damit durch die Messung elektrischer Größen ersetzbar. Um nicht gewünschte Streuungen des magnetischen Flusses zu minimieren, werden Komponenten des Kniehebelmechanismus, je nachdem, inwieweit sie in einem magnetischen Kreis liegen sollen, vorzugsweise aus verschiedenen Werkstoffen mit unterschiedlicher Permeabilität gefertigt. Als Werkstoffe mit geringer Permeabilität werden innerhalb des Kniehebelmechanismus insbesondere die Werkstoffe Aluminium und/oder Kunststoff verwendet. Dies gilt beispielsweise für Berührpunkte zwischen verschiedenen relativ zueinander beweglichen Komponenten oder für mechanisch belastete Teile des Kniehebelmechanismus, die möglichst außerhalb eines jeden Magnetflusses liegen sollen.In an advantageous embodiment of the lock actuator is actuated by a magnetic actuator, which is integrated in the toggle mechanism. Forces generated by the magnetic actuator, which have an effect on the blocking force of the locking actuator, can be adjusted in a targeted manner by the energization of the magnetic actuator, for which in particular the method of pulse width modulation (PWM) can be used. In addition, the detection of temporal changes in the current flow in the magnetic actuator, in particular the detection of short-term power failures, can be used to reliably detect transitions between different switching states of the barrier actuator. An additional sensor, such as a displacement or angle sensor, the lock actuator is thus replaced by the measurement of electrical variables. In order to minimize unwanted scattering of the magnetic flux, components of the toggle mechanism, depending on how far they should be in a magnetic circuit, preferably made of different materials with different permeability. As materials with low permeability are within the toggle mechanism in particular the materials Aluminum and / or plastic used. This applies, for example, to points of contact between different components which are movable relative to one another or to mechanically loaded parts of the toggle mechanism which are intended to be as far outside of each magnetic flux as possible.

In bevorzugter Ausgestaltung umfasst der Kniehebelmechanismus zwei Hebelarme, wobei einer der Hebelarme mit dem ersten Anschlussteil und der andere Hebelarm mit dem zweiten Anschlussteil gelenkig gekoppelt ist und beide Hebelarme durch ein Mittelgelenk, welches mehrteilig, nämlich aus mehreren in Axialrichtung der Gelenkachse voneinander beabstandeten Einzelgelenken, aufgebaut sein kann, miteinander gekoppelt sind, und wobei einer der Hebelarme das Mittelgelenk in Richtung zum anderen Hebelarm hin überragt und in diesem das Mittelgelenk überragenden Bereich miteinander zusammenwirkende Kontaktflächen der beiden Hebelarme gebildet sind.In a preferred embodiment, the toggle mechanism comprises two lever arms, wherein one of the lever arms with the first connector part and the other lever arm is pivotally coupled to the second connector part and both lever arms by a center joint, which consists of several parts, namely of a plurality of axially spaced apart joint joints in the axial direction, constructed may be coupled to each other, and wherein one of the lever arms projects beyond the central joint in the direction of the other lever arm and formed in this the center joint superior portion cooperating contact surfaces of the two lever arms.

Eine erste Hauptfunktion der Kontaktflächen der Hebelarme ist die Übertragung magnetischer Kräfte. Die magnetischen Kräfte können hierbei mit oder ohne Permanentmagnete erzeugt werden. Im Fall der Verwendung von Permanentmagneten ist der Sperraktor vorzugsweise als normal gesperrter Aktor ausgelegt. Dies heißt, dass der Sperraktor selbsttätig gesperrt bleibt, solange der Magnetaktor nicht bestromt wird. Eine Entsperrung des normal gesperrten Sperraktors ist durch Stromfluss im Magnetaktor möglich. Im Gegensatz hierzu ist der Sperraktor vorzugsweise als normal offener Aktor ausgelegt, sofern keine Permanentmagnete zum Einsatz kommen. In diesem Fall ist elektrischer Stromfluss im Magnetaktor erforderlich, um den Sperraktor in seine geschlossene Stellung zu überführen und in dieser Stellung zu halten. A first major function of the contact surfaces of the lever arms is the transmission of magnetic forces. The magnetic forces can be generated here with or without permanent magnets. In the case of using permanent magnets, the blocking actuator is preferably designed as a normally locked actuator. This means that the lock actuator remains automatically locked as long as the solenoid actuator is not energized. An unlocking of the normally locked lock actuator is possible by current flow in the solenoid actuator. In contrast, the blocking actuator is preferably designed as a normally open actuator, provided that no permanent magnets are used. In this case, electrical current flow in the solenoid actuator is required to transfer the lock actuator to its closed position and hold it in that position.

Hinsichtlich eines möglichen Aufbaus eines elektromagnetischen Aktors, welcher Permanentmagnete umfasst, wird beispielhaft auf die DE 10 2007 030 405 B3 verwiesen. Weitere Aktuatoren, die Permanentmagnete aufweisen, sind zum Beispiel aus der DE 10 2013 208 768 A1 sowie aus der DE 10 2012 224 179 A1 bekannt.With regard to a possible structure of an electromagnetic actuator comprising permanent magnets is exemplified in the DE 10 2007 030 405 B3 directed. Other actuators having permanent magnets, for example, from DE 10 2013 208 768 A1 as well as from the DE 10 2012 224 179 A1 known.

Eine weitere Hauptfunktion der Kontaktflächen der Hebelarme liegt in der Begrenzung der Schwenkwinkel der Hebelarme. Vorzugsweise sind die Kontaktflächen als Anschlagflächen ausgebildet, welche ein Überdrücken des Kniehebelmechanismus verhindern. Dies heißt, dass die beiden Hebel des Kniehebelmechanismus in keinem Zustand des Sperraktors vollkommen gestreckt sind. Der Winkel zwischen den beiden Hebeln des Kniehebelmechanismus beträgt somit stets weniger als 180°. Beispielsweise beträgt der Winkel zwischen den Hebeln des Kniehebelmechanismus maximal 174° bis 178°, was einer Differenz von 6° bis 2° zur Durchstreckung des Kniehebelmechanismus entspricht. Die fehlende Durchstreckung oder gar Überstreckung des Kniehebelmechanismus geht gemäß einer vorteilhaften Auslegung des Sperraktors mit der Möglichkeit einher, den Sperraktor durch manuell von außen eingeleitete Kräfte von seinem gesperrten in den entsperrten Zustand zu überführen. Während eines solchen auch als Notentsperren bezeichneten Vorgangs werden vorzugsweise, wie in anderen Betriebszuständen auch, elektrische Größen des Magnetaktors erfasst.Another main function of the contact surfaces of the lever arms lies in the limitation of the pivot angle of the lever arms. Preferably, the contact surfaces are designed as stop surfaces, which prevent over-pressing of the toggle mechanism. This means that the two levers of the toggle mechanism are not fully stretched in any state of the lock actuator. The angle between the two levers of the toggle mechanism is thus always less than 180 °. For example, the angle between the levers of the toggle mechanism is a maximum of 174 ° to 178 °, which corresponds to a difference of 6 ° to 2 ° to the stretching of the toggle mechanism. The lack of stretching or even hyperextension of the toggle mechanism is accompanied according to an advantageous design of the lock actuator with the possibility to transfer the lock actuator by manually introduced from the outside forces from its locked to the unlocked state. During such an operation, also referred to as emergency disabling, electrical quantities of the magnetic actuator are preferably detected, as in other operating states as well.

Durch Erfassung solcher Größen, insbesondere kurzzeitiger Strom- und Spannungsspitzen, kann das manuelle, quasi gewaltsame Öffnen des Sperraktors zuverlässig erkannt werden, was wiederum die Möglichkeit angepasster Reaktionen der Ansteuerung des Magnetaktors ermöglicht. Insbesondere ist die Ansteuerung des Magnetaktors derart auslegbar, dass nach einem manuellen Öffnen des Sperraktors kein sofortiges, automatisches Schließen des Sperraktors erfolgt. Vielmehr ist die Ansteuerung des Magnetaktors derart ausgelegt, dass sie sich nach dem manuellen Öffnen des Kniehebelmechanismus sofort auf die damit gewählte, entsperrte Schaltstellung des Sperraktors einstellt. Unabhängig von der Art der Auslösung von Schaltvorgängen sind über die Messung elektrischer Größen des Sperraktors Schlüsse, was dessen Temperatur oder Belastungsreserven betrifft, möglich. Abhängig von Umgebungsbedingungen, beispielsweise Bauteiltemperaturen, ist auch eine kurzzeitige Überbestromung der Spule des Magnetaktors möglich. Wird ein vom Benutzer versuchter, durch die Ansteuerung des Magnetaktors nicht veranlasster, jedoch sich in einer Änderung elektrischer Größen des Magnetaktors ausdrückender ansatzweiser Schaltvorgang detektiert, so kann die Fortführung dieses Schaltvorgangs durch Änderung der Bestromung des Magnetaktors unterstützt werden.By detecting such variables, in particular short-term current and voltage peaks, the manual, quasi-violent opening of the lock actuator can be reliably detected, which in turn allows the possibility of adapted reactions of the control of the magnetic actuator. In particular, the actuation of the magnetic actuator is interpretable such that after a manual opening of the lock actuator no immediate, automatic closing of the lock actuator takes place. Rather, the control of the magnetic actuator is designed such that it adjusts immediately after the manual opening of the toggle mechanism on the thus selected, unlocked switching position of the lock actuator. Regardless of the type of triggering of switching operations are on the measurement of electrical parameters of the lock actuator conclusions as to its temperature or load reserves, possible. Depending on ambient conditions, such as component temperatures, a short-term overcurrent of the coil of the magnetic actuator is possible. If an attempted by the user, by the actuation of the Magnetaktors not prompted, but detected in a change in electrical magnitudes of the Magnetaktors rudimentary approach switching detected, the continuation of this switching operation can be supported by changing the energization of the magnetic actuator.

In bevorzugter geometrischer Gestaltung des Sperraktors weisen dessen Anschlussteile jeweils eine U-Form auf, wobei jedes U zum Kniehebelmechanismus hin offen und nach außen, das heißt zum Getriebegehäuse beziehungsweise zum Schaltelement hin, geschlossen ist. Die jeweils zwischen zwei U-Schenkeln liegenden Mittelstücke der beiden U-förmigen Anschlussteile sind somit durch den Kniehebelmechanismus spiegelsymmetrisch zueinander, insbesondere parallel zueinander, ausgerichtet. Zusätzlich zu den beiden Anschlussteilen weist vorzugsweise auch mindestens einer der Hebelarme des Kniehebelmechanismus eine U-Form auf. Der U-förmige Hebelarm ist hierbei an den beiden Schenkeln eines U-förmigen Anschlussteils angelenkt. Es sind somit zwei voneinander beabstandete Anlenkpunkte gegeben, welche ein Gelenk zwischen dem Anschlussteil und dem U-förmigen Hebelarm definieren. Die Spule des Magnetaktors ist vorzugsweise konzentrisch zu diesem Gelenk zwischen den beiden Anlenkpunkten angeordnet. Hierbei kann die Spule entweder starr mit dem Anschlussteil verbunden sein oder mit dem U-förmigen Hebelarm des Kniehebelmechanismus mitschwenken. In a preferred geometric design of the lock actuator whose connecting parts each have a U-shape, each U to the toggle mechanism open and outward, that is to the transmission housing or the switching element out, is closed. The respectively lying between two U-legs middle pieces of the two U-shaped connecting parts are thus mirror-symmetrical to each other, in particular parallel to each other, aligned by the toggle mechanism. In addition to the two connection parts preferably also has at least one of the lever arms of the toggle mechanism on a U-shape. The U-shaped lever arm is in this case articulated on the two legs of a U-shaped connecting part. There are thus two spaced-apart articulation points, which define a joint between the connecting part and the U-shaped lever arm. The coil of the magnetic actuator is preferably arranged concentrically to this joint between the two pivot points. In this case, the coil can either be rigidly connected to the connecting part or swing with the U-shaped lever arm of the toggle mechanism.

Der zweite Hebel des Kniehebelmechanismus weist im Unterschied zum U-förmigen Hebelarm vorzugsweise eine H-Form auf. Das Mittelgelenk des Kniehebelmechanismus ist hierbei in Form zweier Einzelgelenke in einem offenen Abschnitt des H-förmigen Hebelarms angeordnet. Der H-förmige Hebelarm ragt über die beiden Einzelgelenke hinaus, wobei in diesem über das Mittelgelenk hinausragenden Bereich vorzugsweise die Kontaktflächen liegen, mit welchen der H-förmige Hebelarm am U-förmigen Hebelarm in der maximal gestreckten Form des Sperraktors in Kontakt kommt. Die Außenkonturen der beiden U-förmigen Anschlussteile stellen vorzugsweise unterbrochene Konturen eines gedachten Rechtecks dar, innerhalb dessen der Kniehebelmechanismus angeordnet ist. The second lever of the toggle mechanism, unlike the U-shaped lever arm, preferably has an H-shape. The middle joint of the toggle mechanism is arranged in the form of two individual joints in an open portion of the H-shaped lever arm. The H-shaped lever arm protrudes beyond the two individual joints, wherein in this region projecting beyond the middle joint, the contact surfaces are preferably in contact with which the H-shaped lever arm comes into contact with the U-shaped lever arm in the maximally elongated form of the locking actuator. The outer contours of the two U-shaped connecting parts preferably represent discontinuous contours of an imaginary rectangle, within which the toggle mechanism is arranged.

Der Kniehebelmechanismus ist in bevorzugter Ausgestaltung durch Federkraft belastet. Beispielsweise kann zu diesem Zweck eine Feder am Mittelgelenk des Kniehebelmechanismus angreifen. In besonders vorteilhafter, raumsparender Ausgestaltung ist eine Feder vorgesehen, welche zwischen einem der Anschlussteile und dem U-förmigen Hebelarm wirksam ist. Das Gelenk zwischen diesem Hebelarm und dem Anschlussteil ist hierbei spielarm oder spielfrei ausgeführt. Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei dem gegenüberliegenden Gelenk des Kniehebelmechanismus, welches zwischen dem zweiten, vorzugsweise H-förmigen Hebelarm und dem zweiten Anschlussteil gebildet ist, bevorzugt um ein spielbehaftetes Gelenk, was beispielsweise mittels einer Langlochführung in dem zweiten Anschlussteil realisierbar ist. Eine spielbehaftete Führung des zweiten Hebelarms am zweiten Anschlussteil ist auch kombinierbar mit einer Feder, die direkt am Mittelgelenk zwischen den beiden Hebelarmen wirkt. In jedem Fall ist zur Federbelastung des Kniehebelmechanismus beispielsweise eine einzelne Schenkelfeder oder eine Anordnung aus mehreren Schenkelfedern geeignet. The toggle mechanism is loaded in a preferred embodiment by spring force. For example, a spring may act on the middle joint of the toggle mechanism for this purpose. In a particularly advantageous, space-saving embodiment, a spring is provided, which is effective between one of the connecting parts and the U-shaped lever arm. The joint between this lever arm and the connection part is in this case running free of play or play. In contrast, it is in the opposite hinge of the toggle mechanism, which is formed between the second, preferably H-shaped lever arm and the second connection part, preferably a play-hinged joint, which can be realized for example by means of a slot guide in the second connector part. A playful leadership of the second lever arm on the second connection part can also be combined with a spring which acts directly on the center joint between the two lever arms. In any case, the spring loading of the toggle mechanism, for example, a single leg spring or an arrangement of several leg springs suitable.

Der Sperraktor ist besonders zur Verwendung in einem Hybrid-Handschaltgetriebe geeignet. Hinsichtlich möglicher Merkmale eines Hybrid-Handschaltgetriebes wird auf die DE 10 2007 052 261 A1 verwiesen.The lock actuator is particularly suitable for use in a hybrid manual transmission. With regard to possible features of a hybrid manual transmission is on the DE 10 2007 052 261 A1 directed.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Herein show:

1 in perspektivischer Ansicht einen Sperraktor für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs, 1 a perspective view of a lock actuator for a transmission of a motor vehicle,

2 den Sperraktor in Frontansicht mit angedeutetem Magnetfluss, 2 the lock actuator in front view with indicated magnetic flux,

3 und 4 in verschiedenen Schaltzuständen den Sperraktor in Seitenansicht, 3 and 4 in different switching states the lock actuator in side view,

5 den Sperraktor in Draufsicht. 5 the lock tractor in top view.

Ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Sperraktor ist als elektromagnetischer Aktor ausgebildet und zur Verwendung in einem Getriebe, nämlich Handschaltgetriebe, eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Ein erstes Anschlussteil 2 des Sperraktor 1 ist zur Fixierung an einem Getriebegehäuse vorgesehen. Ein zweites, mit 3 bezeichnetes Anschlussteil des Sperraktors 1 ist dagegen zur Fixierung an einem Schaltelement des Getriebes, nämlich an einer Schaltgabel oder einem fest mit einer Schaltgabel verbundenen Teil, vorgesehen. Beide Anschlussteile 2, 3 weisen eine U-Form auf, wobei die offenen Seiten der U-förmigen Anschlussteile 2, 3 einander zugewandt sind, so dass die beiden Anschlussteile 2, 3 zusammen einen unvollständigen, rechteckigen Rahmen beschreiben.A total with the reference numeral 1 characterized lock actuator is designed as an electromagnetic actuator and provided for use in a transmission, namely manual transmission, a motor vehicle. A first connection part 2 the lock tractor 1 is intended for fixing to a gear housing. A second, with 3 designated connection part of the lock actuator 1 is, however, for fixing to a switching element of the transmission, namely on a shift fork or a fixed part connected to a shift fork part provided. Both connecting parts 2 . 3 have a U-shape, with the open sides of the U-shaped connecting parts 2 . 3 face each other so that the two connecting parts 2 . 3 together describe an incomplete, rectangular frame.

Innerhalb des Rahmens, welcher durch die U-förmigen Anschlussteile 2, 3 beschrieben ist, befindet sich ein Kniehebelmechanismus 4 einschließlich eines Magnetaktors 5. Der Kniehebelmechanismus 4 ist gebildet durch einen ersten Hebelarm 6, welcher mit dem ersten Anschlussteil 2 gekoppelt ist, und einen zweiten Hebelarm 7, welcher mit dem zweiten Anschlussteil 3 gekoppelt ist. Während der erste Hebelarm 6 – ebenso wie die Anschlusseile 2, 3 – eine U-Form hat, beschreibt der zweite Hebelarm 7 eine H-Form. Die Hebelarme 6, 7 sind durch ein Mittelgelenk 8 miteinander gekoppelt, welches in Form zweier voneinander getrennter Einzelgelenke 9, 10 vorliegt. Im Unterschied zum ersten Hebelarm 6 ragt der zweite Hebelarm 7 über das Mittelgelenk 8 hinaus. Inside the frame, which through the U-shaped connecting parts 2 . 3 is described, there is a toggle mechanism 4 including a magnetic actuator 5 , The toggle mechanism 4 is formed by a first lever arm 6 , which with the first connection part 2 coupled, and a second lever arm 7 , which with the second connection part 3 is coupled. During the first lever arm 6 - as well as the connecting ropes 2 . 3 - has a U-shape, describes the second lever arm 7 an H-shape. The lever arms 6 . 7 are through a middle joint 8th coupled together, which in the form of two separate individual joints 9 . 10 is present. Unlike the first lever arm 6 the second lever arm protrudes 7 over the middle joint 8th out.

Der erste Hebelarm 6 ist durch ein Gelenk 11 mit dem ersten Anschlussteil 2 gekoppelt; der zweite Hebelarm 7 ist durch ein Gelenk 12 mit dem zweiten Anschlussteil 3 gekoppelt. Am ersten Gelenk 11 befindet sich eine Rückstellfeder 13, nämlich Schenkelfeder, welche den Kniehebelmechanismus 4 in Richtung zum geöffneten Zustand des Sperraktor 1 belastet. Beim Gelenk 11 handelt es sich um ein spielarmes Gelenk. Im Unterschied hierzu ist das Gelenk 12 spielbehaftet, wobei zu diesem Zweck eine Langlochführung 14 im zweiten Anschlussteil 3 ausgebildet ist. The first lever arm 6 is through a joint 11 with the first connection part 2 coupled; the second lever arm 7 is through a joint 12 with the second connection part 3 coupled. At the first joint 11 there is a return spring 13 , namely leg spring, which the toggle mechanism 4 towards the open state of the lock actuator 1 loaded. At the joint 11 it is a low backlash joint. In contrast to this is the joint 12 game-related, with a slot guide for this purpose 14 in the second connection part 3 is trained.

Der Magnetaktor 5 arbeitet mit einer Spule 15, welche konzentrisch zum Gelenk 11 angeordnet ist und zwischen den beiden U-Schenkeln des ersten Anschlussteils 2 liegt. Ein möglicher, mittels der Spule 15 erzeugbarer Magnetfluss ist in 2 durch eine geschlossene, mit Pfeilen versehene Linie angedeutet. Der Magnetfluss verläuft unter anderem durch Kontaktflächen 16, 17 welche dem Hebelarm 6 beziehungsweise dem Hebelarm 7 zuzurechnen sind. Ebenso durchzieht der Magnetfluss einen Mittelsteg 18 des Hebelarms 7. The magnetic actuator 5 works with a coil 15 , which concentric to the joint 11 is arranged and between the two U-legs of the first connection part 2 lies. A possible, by means of the coil 15 generated magnetic flux is in 2 through a closed, arrowed line indicated. The magnetic flux passes through contact surfaces, among other things 16 . 17 which the lever arm 6 or the lever arm 7 attributable to. Likewise, the magnetic flux passes through a central web 18 the lever arm 7 ,

Der Magnetfluss, welcher sich im Sperraktor 1 ergibt, ist unter anderem von der Schaltstellung des Sperraktors 1, von der Bestromung der Spule 15, sowie von der optionalen Besetzung der Kontaktflächen 16, 17 mit Permanentmagneten abhängig. The magnetic flux, which is in the lock actuator 1 results, inter alia, of the switching position of the lock tractor 1 , from the energization of the coil 15 , as well as the optional occupation of the contact surfaces 16 . 17 dependent on permanent magnets.

Die 3 und 4 zeigen im Vergleich die gesperrte Stellung (3) sowie die geöffnete Stellung (4) des Sperraktors 1. Auch in der gesperrten Stellung ist der Kniehebelmechanismus 4 nicht durchgestreckt. Die Gelenke 8, 11, 12 liegen somit niemals auf einer Geraden. Eine zwischen den Kontaktflächen 16, 17 wirksame Magnetkraft ist in 4 mit F_M, eine Sperrkraft des Sperraktors 1 mit F_S bezeichnet. Im Regelfall wird der Übergang zwischen den in den 3 und 4 skizzierten Extremstellungen des Sperraktors 1 durch Bestromung der Spule 15 des Magnetaktors 5 und damit durch gezielte Änderung des magnetischen Flusses bewerkstelligt. Im Einzelfall kann es jedoch auch möglich und sinnvoll sein, durch von außen manuell eingeleitete, ausgangsseitig angreifende Kräfte den Schaltzustand des Sperraktors 1 zu ändern. Der Sperraktor 1 stellt somit kein selbsthemmendes Getriebe dar. Durch äußere Kräfte, insbesondere Kräfte in Richtung der Sperrkraft F_S, erzwungene Bewegungen des Kniehebelmechanismus 4, worunter ein Abheben des Hebelarms 7 vom Hebelarm 6 von den als Anschlagflächen fungierenden Kontaktflächen 16, 17 fällt, haben eine Änderung elektrischer Größen, die die Spule 15 betreffen, zur Folge. Durch automatische Verfolgung der entsprechenden Messwerte, insbesondere Strom- und Spannungswerte, ist somit jederzeit eine erzwungene Änderung des Schaltzustands des Sperraktors 1 detektierbar. In analoger Weise werden auch bei durch den Magnetaktor 5 bewirkten Schaltvorgängen Stellbewegungen des Sperraktors 1 überwacht. Durch das Erfassen elektrischer Größen wird somit eine Weg- oder Winkelsensorik am Sperraktor 1 ersetzt.The 3 and 4 show in comparison the locked position ( 3 ) as well as the open position ( 4 ) of the lock tractor 1 , Also in the locked position is the toggle mechanism 4 not stretched out. The joints 8th . 11 . 12 never lie on a straight line. One between the contact surfaces 16 . 17 effective magnetic force is in 4 with F _M , a locking force of the lock tractor 1 denoted by F _s . As a rule, the transition between the in the 3 and 4 sketched extreme positions of the lock tractor 1 by energizing the coil 15 of the magnetic actuator 5 and thus accomplished by targeted change of the magnetic flux. In individual cases, however, it may also be possible and useful, by manually initiated from outside, acting on the output side forces the switching state of the lock actuator 1 to change. The lock tractor 1 thus does not constitute a self-locking gear. By external forces, in particular forces in the direction of the blocking force F _S , forced movements of the toggle mechanism 4 , including a lifting of the lever arm 7 from the lever arm 6 of the contact surfaces acting as abutment surfaces 16 . 17 falls, have a change in electrical quantities that the coil 15 relate to the result. By automatically tracking the corresponding measured values, in particular current and voltage values, a forced change in the switching state of the lock actuator is therefore always possible 1 detectable. In an analogous manner, also by the magnetic actuator 5 Switching operations caused actuating movements of the lock tractor 1 supervised. By detecting electrical quantities is thus a displacement or angle sensor on the lock tractor 1 replaced.

In der Ansicht gemäß 5 ist zusätzlich zum Sperraktor 1 ein mit 19 bezeichneter Raum für ein Gestänge des Getriebes skizziert. Der Sperraktor 1 ist dabei in seiner geöffneten Stellung, wie in 4, dargestellt. Aufgrund der H-Form des zweiten Hebelarms 7 kann der Kniehebelmechanismus 4 teilweise auf beiden Seiten des Raumes 19 an diesem vorbei schwenken. Insgesamt ist der Sperraktor 1 äußerst platzsparend in ein Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs integrierbar. Die Ausrichtungen des Sperraktors 1 nach den 1 bis 5 beinhalten keine Aussage über dessen tatsächliche Einbaulage im Getriebe.In the view according to 5 is in addition to the lock actuator 1 one with 19 designated space for a linkage of the transmission sketched. The lock tractor 1 is in its open position, as in 4 represented. Due to the H-shape of the second lever arm 7 can the toggle mechanism 4 partly on both sides of the room 19 Pan past this. Overall, the lock actuator 1 extremely space-saving integrated into a manual transmission of a motor vehicle. The orientations of the lock tractor 1 after the 1 to 5 contain no information about its actual installation position in the gearbox.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Sperraktor Sperraktor
22: erstes Anschlussteil first connection part
33: zweites Anschlussteil second connection part
44: Kniehebelmechanismus Toggle mechanism
55: Magnetaktor magnetic actuator
66: Hebelarm, gekoppelt mit erstem Anschlussteil Lever arm, coupled with the first connection part
77: Hebelarm, gekoppelt mit zweitem Anschlussteil Lever arm, coupled with second connection part
88th: Mittelgelenk middle joint
99: Einzelgelenk Single joint
1010: Einzelgelenk Single joint
1111: Gelenk (am ersten Anschlussteil) Joint (on the first connection part)
1212: Gelenk (am zweiten Anschlussteil) Joint (on the second connector)
1313: Rückstellfeder Return spring
1414: Langlochführung Slot guide
1515: Spule Kitchen sink
1616: Kontaktfläche am Hebelarm 6 Contact surface on the lever arm 6
1717: Kontaktfläche am Hebelarm 7 Contact surface on the lever arm 7
1818: Mittelsteg center web
1919: Raum für Gestänge Room for linkage
F_M F _M: Magnetkraft magnetic force
F_S F _S: Sperrkraft locking force

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013206851 A1 [0002]
DE 102013213707 A1 [0003]
DE 102011080498 A1 [0003]
DE 102013213706 A1 [0003]
DE 102011004063 A1 [0004]
EP 2913563 A1 [0005, 0008]
DE 102010202117 [0008]
DE 102007030405 B3 [0013]
DE 102013208768 A1 [0013]
DE 102012224179 A1 [0013]
DE 102007052261 A1 [0019]

Claims

Locking mechanism for a transmission of a motor vehicle, with a first connecting part ( 2 ), which is provided for connection to a transmission housing, and a second connection part ( 3 ), which is provided for cooperation with a switching element, wherein between the two connecting parts ( 2 . 3 ) a for varying the distance between the connecting parts ( 2 . 3 ) trained toggle mechanism ( 4 ) is switched.

Locking actuator according to claim 1, characterized by a lever mechanism (in 4 ) integrated magnetic actuator ( 5 ).

Locking actuator according to claim 2, characterized in that the toggle mechanism ( 4 ) two lever arms ( 6 . 7 ), wherein one of the lever arms ( 6 ) with the first connection part ( 2 ) and the other lever arm ( 7 ) with the second connection part ( 3 ) is hinged and both lever arms ( 6 . 7 ) through a middle joint ( 8th ) are coupled together, and wherein one of the lever arms ( 7 ) the middle joint ( 8th ) towards the other lever arm ( 6 ) and in this the middle joint ( 8th ) superior area cooperating contact surfaces ( 16 . 17 ) of the two lever arms ( 6 . 7 ) are formed.

Locking actuator according to claim 3, characterized in that the contact surfaces ( 16 . 17 ) for transmitting magnetic forces between the lever arms ( 6 . 7 ) are provided.

Locking actuator according to claim 3 or 4, characterized in that the contact surfaces ( 16 . 17 ) as an overpressure of the toggle mechanism ( 4 ) preventing stop surfaces are formed.

Locking actuator according to one of claims 3 to 5, characterized in that each connecting part ( 2 . 3 ) and at least one lever arm ( 6 . 7 ) of the toggle mechanism ( 4 ) has a U-shape.

Locking actuator according to claim 6, characterized in that one of the lever arms ( 7 ) has an H-shape, wherein the middle joint ( 8th ) in the form of two individual joints ( 9 . 10 ) in an open portion of the H-shaped lever arm ( 7 ) is arranged.

Locking actuator according to one of claims 2 to 7, characterized in that one of the connecting parts ( 2 ) spring-loaded and the other connector ( 3 ) play, in particular with a slot guide ( 14 ), with the toggle mechanism ( 4 ) is coupled.

Locking actuator according to one of claims 2 to 8, characterized in that a coil ( 15 ) of the magnetic actuator ( 5 ) concentric with a joint ( 11 . 12 ) of the toggle mechanism ( 4 ) is arranged.

Use of a lock actuator according to claim 1 in a hybrid vehicle having a manual combustion engine as well as at least one electric motor functioning as a traction motor.