DE102019112590A1

DE102019112590A1 - Actuator with inductive sensor device; as well as parking lock device

Info

Publication number: DE102019112590A1
Application number: DE102019112590.1A
Authority: DE
Inventors: Fabienne Handorn; Paul Walden; Florian Zeller
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-05-14
Filing date: 2019-05-14
Publication date: 2020-11-19

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Aktor (1) mit einem Gehäuse (2), einem in dem Gehäuse (2) entlang eines Verschiebeweges linear beweglich angeordneten Verstellorgan (3) und einer zur Positionsermittlung des Verstellorgans (3) entlang seines Verschiebeweges ausgebildeten induktiven Sensoreinrichtung (4), wobei die Sensoreinrichtung (4) eine in dem Gehäuse (2) fest aufgenommene Planarspule (5) aufweist, welche Planarspule (5) sich mit einem verschiebefest an dem Verstellorgan (3) angebrachten oder unmittelbar durch das Verstellorgan (3) ausgebildeten, aus Metall bestehenden Geberteil (6) derart in Wechselwirkung befindet, dass eine lineare Positionsänderung des Verstellorgans (3) eine Induktivitätsänderung der Planarspule (5) bewirkt. Zudem betrifft die Erfindung eine Parksperreneinrichtung (10) mit diesem Aktor (1).The invention relates to an actuator (1) with a housing (2), an adjusting element (3) arranged to be linearly movable in the housing (2) along a displacement path, and an inductive sensor device (4) designed to determine the position of the adjusting element (3) along its displacement path. , wherein the sensor device (4) has a planar coil (5) firmly received in the housing (2), which planar coil (5) is made of metal with a non-displaceably attached to the adjusting element (3) or formed directly by the adjusting element (3) existing transmitter part (6) is in interaction in such a way that a linear change in position of the adjusting element (3) causes a change in inductance of the planar coil (5). The invention also relates to a parking lock device (10) with this actuator (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktor, welcher Aktor vorzugsweise für den Einsatz in einer Parksperreneinrichtung ausgebildet ist, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse entlang eines Verschiebeweges linear beweglich angeordneten Verstellorgan und einer zur Positionsermittlung des Verstellorgans entlang seines Verschiebeweges ausgebildeten induktiven Sensoreinrichtung. Zudem betrifft die Erfindung eine Parksperreneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit diesem Aktor.The invention relates to an actuator, which actuator is preferably designed for use in a parking lock device, with a housing, an adjusting element arranged to be linearly movable in the housing along a displacement path, and an inductive sensor device designed to determine the position of the adjusting element along its displacement path. The invention also relates to a parking lock device for a motor vehicle, with this actuator.

Gattungsgemäße auch als Linearaktoren bezeichnete Aktoren sind bspw. aus der DE 10 2013 202 508 A1 bekannt. In weiteren Ausbildungen sind auch 3D-Hall-Sensoren oder LVDT-Sensorsysteme sowie Spulen mit Tauchkernen bekannt, um eine entsprechende Position eines Verstellorgans des Aktors zu detektieren.Generic actuators also referred to as linear actuators are, for example, from DE 10 2013 202 508 A1 known. In further developments, 3D Hall sensors or LVDT sensor systems as well as coils with plunger cores are known in order to detect a corresponding position of an adjusting element of the actuator.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen haben jedoch häufig den Nachteil, dass sie relativ viel Bauraum benötigen. Insbesondere die verwendeten Sensoreinrichtungen werden zur möglichst exakten Feststellung der Verschiebeposition des Verstellorgans häufig relativ großbauend und im Aufbau komplex realisiert.However, the designs known from the prior art often have the disadvantage that they require a relatively large amount of installation space. In particular, the sensor devices used are often implemented to be relatively large and complex in structure in order to determine the displacement position of the adjusting element as precisely as possible.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen kompakten Aktor zu ermöglichen, der gleichzeitig einen verlässlichen Rückschluss auf die Position seines Verstellorgans zulässt.It is therefore the object of the present invention to eliminate the disadvantages known from the prior art and, in particular, to enable a compact actuator which at the same time allows a reliable conclusion to be drawn about the position of its adjusting element.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung eine in dem Gehäuse fest aufgenommene Planarspule aufweist, welche Planarspule sich mit einem verschiebefest an dem Verstellorgan angebrachten oder unmittelbar durch das Verstellorgan ausgebildeten, aus Metall bestsehenden Geberteil derart in Wechselwirkung befindet, dass eine lineare Positionsänderung des Verstellorgans eine Induktivitätsänderung der Planarspule bewirkt. Unter einer Planarspule wird eine Spule verstanden, deren Spulenwindungen allesamt entlang einer Fläche angeordnet sind und in dieser Fläche verlaufen, wobei die Fläche prinzipiell eine Ebene oder eine einfach oder mehrfach gekrümmten Fläche ist.According to the invention, this is achieved in that the sensor device has a planar coil firmly held in the housing, which planar coil interacts with a metal transmitter part which is attached to the adjusting element in a fixed manner or is formed directly by the adjusting element in such a way that a linear change in position of the adjusting element causes a change in inductance of the planar coil. A planar coil is understood to mean a coil, the coil windings of which are all arranged along a surface and run in this surface, the surface being in principle a plane or a surface that is curved one or more times.

Dadurch wird ein besonders kompakter Aufbau der Sensoreinrichtung ermöglicht. Zugleich wird eine Sensoreinrichtung zur Verfügung gestellt, die die Position des Verstellorgans besonders verlässlich erfasst.This enables a particularly compact design of the sensor device. At the same time, a sensor device is made available that detects the position of the adjusting element in a particularly reliable manner.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.Further advantageous embodiments are claimed with the subclaims and explained in more detail below.

Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Planarspule derart angeordnet und ausgebildet ist, dass das Geberteil seitens der Planarspule eine über den Verschiebeweg hinweg annähernd lineare oder lineare Veränderung der Induktivität der Planarspule hervorruft. Von einem annähernd linearen Verlauf wird ausgegangen, wenn der tatsächliche Verlauf an den jeweiligen Positionen des Verschiebeweges hinsichtlich der vorliegenden Induktivität um +/- 5 % von einer geraden Bezugslinie (gemittelte Vergleichslinie) abweicht. Dadurch ist eine präzise Erfassung des Verstellorgans gewährleistet.Accordingly, it is also advantageous if the planar coil is arranged and designed in such a way that the transmitter part on the part of the planar coil causes an approximately linear or linear change in the inductance of the planar coil over the displacement path. An approximately linear course is assumed if the actual course at the respective positions of the displacement path deviates by +/- 5% from a straight reference line (averaged comparison line) with regard to the inductance present. This ensures precise detection of the adjusting element.

Weist die Planarspule eine längliche Ausdehnung / Erstreckung auf und verläuft diese mit ihrer Längsachse parallel zu einer Verschiebeachse des Verstellorgans, wird die Messgenauigkeit weiter erhöht.If the planar coil has an elongated extension / extension and its longitudinal axis runs parallel to a displacement axis of the adjusting element, the measurement accuracy is further increased.

Für einen besonders einfachen sowie bauraumsparenden Aufbau hat es sich auch als vorteilhaft erwiesen, wenn die Planarspule eine derartige Ausdehnung entlang des Verschiebeweges des Verstellorgans aufweist und relativ zu dem Geberteil angeordnet ist, dass das Geberteil in einer ersten Endposition des Verschiebewegs axial innerhalb der Ausdehnung der Planarspule angeordnet ist.For a particularly simple and space-saving structure, it has also proven to be advantageous if the planar coil has such an extension along the displacement path of the adjusting element and is arranged relative to the transmitter part that the transmitter part is axially within the extent of the planar coil in a first end position of the displacement path is arranged.

In diesem Zusammenhang ist es wiederum von Vorteil, wenn die Planarspule eine derartige Ausdehnung entlang des Verschiebeweges des Verstellorgans aufweist und relativ zu dem Geberteil angeordnet ist, dass das Geberteil in einer der ersten Endposition axial gegenüberliegenden zweiten Endposition des Verschiebewegs axial außerhalb der Ausdehnung / axial versetzt zu der Planarspule angeordnet ist.In this context, it is again advantageous if the planar coil has such an extension along the displacement path of the adjusting member and is arranged relative to the transmitter part that the transmitter part is axially offset / axially out of the extent in a second end position of the displacement path axially opposite the first end position is arranged to the planar coil.

Ist ein radialer Abstand zwischen dem Geberteil und der Planarspule innerhalb des gesamten Verschiebeweges konstant, werden weitere Störeinflüsse möglichst reduziert und die Messgenauigkeit nochmals verbessert.If a radial distance between the encoder part and the planar coil is constant within the entire displacement path, further interfering influences are reduced as far as possible and the measurement accuracy is further improved.

Hinsichtlich der Ausformung der Planarspule hat es sich für die Detektierbarkeit des Verstellorgans als geschickt erwiesen, wenn diese eine dreieckförmige, etwa nach Art eines gleichschenkligen Dreiecks, oder eine viereckförmige, etwa trapezförmige, Ausdehnung aufweist.With regard to the shape of the planar coil, it has proven to be expedient for the detection of the adjusting element if it has a triangular, for example in the manner of an isosceles triangle, or a square, for example trapezoidal, extension.

Weist das Geberteil eine größere Breite auf als die Planarspule, d. h. erstreckt sich das Geberteil in einer Umfangsrichtung in Bezug auf die Verschiebeachse des Verstellorgans über einen größeren Bereich als die Planarspule, wird die Messgenauigkeit nochmals gesteigert.If the transmitter part has a greater width than the planar coil, ie the transmitter part extends over a larger one in a circumferential direction in relation to the displacement axis of the adjusting element Area than the planar coil, the measurement accuracy is increased again.

Ist die Planarspule auf einer Platine angeordnet, welche Platine wiederum im Gehäuse aufgenommen ist, wird die Montage weiter vereinfacht. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn die Planarspule auf einer flexiblen Platine / Flex-PCB angeordnet ist, welche Platine derart gebogen verläuft, dass sie der Form des Verstellorgans in Umfangsrichtung teilweise folgt. Es sind jedoch auch weitere PCB-Spulen oder aus Draht ausgeführte Planarspulen in weiteren Ausführungen vorteilhaft.If the planar coil is arranged on a circuit board, which circuit board is in turn received in the housing, assembly is further simplified. In this context, it is particularly advantageous if the planar coil is arranged on a flexible circuit board / flex PCB, which circuit board is curved in such a way that it partially follows the shape of the adjusting element in the circumferential direction. However, further PCB coils or planar coils made of wire are also advantageous in further designs.

Erstreckt sich die Planarspule eben oder ist sie zumindest teilweise einer einfach gekrümmten Oberfläche des Geberteils folgend ausgeformt, lässt sie sich besonders kompakt in dem Gehäuse integrieren.If the planar coil extends flat or if it is at least partially shaped to follow a simply curved surface of the transmitter part, it can be integrated into the housing in a particularly compact manner.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Parksperreneinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Aktor nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen, wobei das Verstellorgan eine Position einer Sperreinheit vorgibt.Furthermore, the invention relates to a parking lock device for a motor vehicle, with an actuator according to the invention according to at least one of the embodiments described above, wherein the adjusting element specifies a position of a locking unit.

In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein induktiver Linear-WegSensor für eine Parksperre realisiert. Dieser weist eine besonders hohe Genauigkeit auf, ist einfacher herstellbar und ermöglicht eine lokal platzsparende Anordnung. Das wiederum erfasste Messsignal ist daher leichter verwertbar.In other words, an inductive linear displacement sensor for a parking lock is implemented according to the invention. This has a particularly high level of accuracy, is easier to manufacture and enables a locally space-saving arrangement. The measurement signal recorded in turn is therefore easier to use.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind.The invention will now be explained in more detail below with reference to figures, in which context various exemplary embodiments are also shown.

Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines in Längsrichtung geschnittenen erfindungsgemäßen Aktors einer Parksperreneinrichtung nach einem bevorzugten ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine Draufsicht auf eine vereinfacht dargestellte Planarspule einer in 1 eingesetzten Sensoreinrichtung, wobei die flächige Ausdehnung der Planarspule gut zu erkennen ist,
3 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verlaufs einer durch ein Geberteil seitens der in 2 dargestellten Planarspule beeinflussten Induktivität entlang eines Verschiebeweges des Geberteils,
4 eine Draufsicht auf eine in einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Aktors eingesetzten vereinfacht dargestellten Planarspule, wobei die Planarspule gegenüber 2 eine etwas andere, nämlich im Wesentlichen dreieckförmige Ausdehnung aufweist,
5 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verlaufs der durch ein Geberteil seitens der in 4 dargestellten Planarspule beeinflussten Induktivität entlang eines Verschiebeweges des Geberteils,
6 eine Längsschnittdarstellung einer den Aktor der 1 aufweisenden Parksperreneinrichtung, sowie
7 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges, in dem die Parksperreneinrichtung nach 6 eingesetzt ist.

Show it:

1 a perspective view of a longitudinally sectioned actuator according to the invention of a parking lock device according to a preferred first embodiment,
2 a plan view of a simplified planar coil shown in FIG 1 used sensor device, whereby the areal expansion of the planar coil is clearly visible,
3 a diagram to illustrate a course of a sensor part on the part of in 2 the illustrated planar coil influenced inductance along a displacement path of the encoder part,
4th a plan view of a planar coil used in a second embodiment of an actuator, shown in a simplified manner, with the planar coil opposite 2 has a slightly different, namely essentially triangular extension,
5 a diagram to illustrate the course of the sensor part from the in 4th the illustrated planar coil influenced inductance along a displacement path of the encoder part,
6th a longitudinal sectional view of the actuator 1 having parking lock device, as well as
7th a schematic representation of a motor vehicle in which the parking lock device according to 6th is used.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Prinzipiell sind auch die verschiedenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele frei miteinander kombinierbar. Es sei darauf hingewiesen, da die beiden in den 1 bis 5 veranschaulichten Ausführungsbeispiele hinsichtlich ihres grundlegenden Aufbaus und ihrer Funktion weitestgehend ähnlich umgesetzt sind, dass nachfolgend der Kürze wegen lediglich auf die Unterschiede zwischen diesen beiden Ausführungsbeispielen eingegangen wird.The figures are merely of a schematic nature and are used exclusively for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference symbols. In principle, the various features of the different exemplary embodiments can also be freely combined with one another. It should be noted that the two are in the 1 to 5 illustrated embodiments are implemented largely similar in terms of their basic structure and their function, that in the following, for the sake of brevity, only the differences between these two embodiments will be discussed.

Der Aufbau des erfindungsgemäßen Aktors 1 sowie dessen Funktion zur Verstellung einer Sperreinheit einer Parksperreneinrichtung 10 ist in 1 gut zu erkennen. Der weitere prinzipielle Aufbau der Parksperreneinrichtung 10 ist auch in 6 näher dargestellt. In 7 ist ein Kraftfahrzeug 17 schematisch dargestellt, in dem die Parksperreneinrichtung 10 eingesetzt ist. Der nach einem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildete Aktor 1 weist auf typische Weise ein verschiebbar in einem Gehäuse 2 aufgenommenes Verstellorgan 3 auf. Das Verstellorgan 3 ist in dieser Ausführung des Aktors 1 als hydraulischer Aktor 1 / hydraulischer Betätigungszylinder als ein Hydraulikkolben realisiert. Das Verstellorgan 3 ragt mit einem Endbereich 11 aus dem Gehäuse 2 hinaus und wirkt über diesen Endbereich 11 mit der in 6 dargestellten Sperreinheit 18 der Parksperreneinrichtung 10 zusammen. Das Verstellorgan 3 ist in 1 in seiner eingefahrenen Stellung veranschaulicht. Das Verstellorgan 3 ist zwischen dieser einer ersten axiale Endposition entsprechenden eingefahrenen Stellung und einer zweiten axialen Endposition, die einer ausgefahrenen Stellung des Verstellorgans 3 entspricht, über einen Verschiebeweg hinweg axial, d. h. entlang seiner Verschiebeachse 7 / Längsachse, verschiebbar. Somit lässt sich das Verstellorgan 3 zwischen einer ersten Stellung (etwa die eingefahrene Stellung), in der die Sperreinheit 18 blockierend auf Räder des Kraftfahrzeuges 17 einwirkt, und einer zweiten Stellung (etwa die ausgefahrene Stellung), in der die Sperreinheit 18 gelöst ist, verstellen.The structure of the actuator according to the invention 1 as well as its function for adjusting a locking unit of a parking lock device 10 is in 1 clearly visible. The further basic structure of the parking lock device 10 is also in 6th shown in more detail. In 7th is a motor vehicle 17th shown schematically in which the parking lock device 10 is used. The actuator designed according to a first exemplary embodiment 1 typically has a slidable in a housing 2 recorded adjusting element 3 on. The adjusting device 3 is in this version of the actuator 1 as a hydraulic actuator 1 / hydraulic actuating cylinder realized as a hydraulic piston. The adjusting device 3 protrudes with an end area 11 out of the case 2 beyond and acts beyond this end area 11 with the in 6th shown locking unit 18th the parking lock device 10 together. The adjusting device 3 is in 1 illustrated in its retracted position. The adjusting device 3 is between this retracted position, corresponding to a first axial end position, and a second axial end position, that of an extended position of the adjusting member 3 corresponds, axially over a displacement path, ie along its displacement axis 7th / Longitudinal axis, movable. Thus, the adjusting member 3 between a first position (e.g. the retracted position), in which the locking unit 18th blocking on wheels of the motor vehicle 17th acts, and a second position (approximately the extended position) in which the locking unit 18th is solved, adjust.

Das Verstellorgan 3 weist nach Art eines Kolbens einen radial erweiterten Kopfbereich 12 auf, welcher Kopfbereich 12 zusammen mit dem Gehäuse 2 einen hydraulischen Druckraum 13 einschließt. Der Kopfbereich 12 ist an einem dem Endbereich 11 gegenüberliegenden Ende des Verstellorgans 3 ausgebildet. In Abhängigkeit eines hydraulischen Druckes innerhalb des Druckraums 13 ist das Verstellorgan 3 zwischen seiner ersten Endposition und seiner zweiten Endposition verschiebbar. Das Verstellorgan 3 ist gleichzeitig über diesen Kopfbereich 12 an einer radialen Innenfläche des Gehäuses 2 verschiebbar geführt.The adjusting device 3 has a radially widened head area in the manner of a piston 12 on which head area 12 together with the housing 2 a hydraulic pressure chamber 13 includes. The head area 12 is at one of the end areas 11 opposite end of the adjusting member 3 educated. Depending on a hydraulic pressure within the pressure chamber 13 is the adjusting device 3 displaceable between its first end position and its second end position. The adjusting device 3 is at the same time over this head area 12 on a radially inner surface of the housing 2 slidably guided.

Zur Erfassung der aktuellen Position des Verstellorgans 3 entlang des Verschiebewegs ist erfindungsgemäß eine induktive Sensoreinrichtung 4 vorgesehen. Die Sensoreinrichtung 4 weist eine in 1 hinsichtlich ihrer Position angedeutete und mit den 2 und 3 näher hinsichtlich Aufbau und Funktion präzisierte Planarspule 5 auf. Die als Sensor dienende Planarspule 5 ist in dem Gehäuse 2 integriert. Die Planarspule 5 ist auf einer hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Platine angeordnet. Die Platine kann prinzipiell eben ausgeführt sein oder gekrümmt ausgeführt sein. Somit ist auch die Planarspule 5 einer ebenen Fläche oder einer gekrümmten Fläche folgend ausgeformt. Besonders bevorzugt ist eine Ausbildung der Platine als flexible Platine, die zumindest in einem Umfang dem Kopfbereich 12 folgend bogenförmig angeordnet / gebogen ist. Die Planarspule 5 ist in dem Gehäuse 2 aufgenommen und elektrisch mit weiteren Auswerteeinheiten der Sensoreinrichtung 4 verbunden.For recording the current position of the adjusting element 3 According to the invention, there is an inductive sensor device along the displacement path 4th intended. The sensor device 4th has an in 1 indicated with regard to their position and with the 2 and 3 Planar coil more precisely defined in terms of structure and function 5 on. The planar coil serving as a sensor 5 is in the case 2 integrated. The planar coil 5 is arranged on a circuit board, not shown here for the sake of clarity. The board can in principle be made flat or curved. Thus the planar coil is also 5 shaped following a flat surface or a curved surface. Particularly preferred is a design of the board as a flexible board, which at least in one circumference is the head area 12 is arranged / curved following in an arc. The planar coil 5 is in the case 2 recorded and electrically with further evaluation units of the sensor device 4th connected.

Die Planarspule 5 wirkt mit einem verschiebefest an dem Verstellorgan 3 angebrachten Geberteil 6 zusammen. Das Geberteil 6 ist auf typische Weise aus einem Metall ausgeformt, vorzugsweise einem Stahlwerkstoff. Das Geberteil 6 ist unmittelbar durch den Kopfbereich 12, d.h. durch das Verstellorgan 3 ausgebildet, kann alternativ jedoch auch durch ein separat in dem Kopfbereich 12 eingebrachtes / an dem Verstellorgan 3 angebrachtes metallisches Element ausgebildet sein. Die Planarspule 5 ist derart angeordnet, dass sie eine Induktivitätsänderung durch eine Positionsänderung des Verstellorgans 3 entlang des Verschiebeweges erfährt, wie aus 3 ersichtlich. Die Planarspule 5 ist so in dem Gehäuse 2 integriert, dass sie über den gesamten Verschiebeweg des Verstellorgans 3 hinweg einen gleichbleibenden (radialen) Abstand zu dem Geberteil 6 aufweist. Das Geberteil 6 weist zudem eine größere Erstreckung entlang einer Umfangsrichtung auf als die Planarspule 5, d.h. weist eine größere Breite auf als die Planarspule 5. Das Geberteil 6 ist so geführt, dass es die Planarspule 5 zu zwei gegenüberliegenden Umfangsseiten hin überragt.The planar coil 5 acts with a non-shiftable on the adjusting member 3 attached encoder part 6th together. The donor part 6th is typically formed from a metal, preferably a steel material. The donor part 6th is immediately through the head area 12 , ie by the adjusting device 3 formed, but can alternatively also by a separately in the head area 12 introduced / on the adjusting member 3 attached metallic element be formed. The planar coil 5 is arranged such that there is a change in inductance due to a change in position of the adjusting element 3 along the displacement path learns how from 3 evident. The planar coil 5 is so in the case 2 integrated that it covers the entire displacement path of the adjusting element 3 away a constant (radial) distance to the encoder part 6th having. The donor part 6th also has a greater extent along a circumferential direction than the planar coil 5 , ie has a greater width than the planar coil 5 . The donor part 6th is guided so that it is the planar coil 5 protrudes on two opposite sides of the circumference.

Die Planarspule 5 ist derart in dem Gehäuse 3 aufgenommen und relativ zu dem Verschiebeweg des Verstellorgans 3 ausgerichtet, dass das Geberteil 6 bei Anordnen des Verstellorgans 3 in der ersten (axiale) Endposition des Verschiebewegs axial innerhalb der Ausdehnung der Planarspule 5 angeordnet ist, wie in 1 erkennbar. Zugleich liegt das Geberteil 6 in der der ersten Endposition axial gegenüberliegenden zweiten (axialen) Endposition des Verschiebewegs axial außerhalb der Ausdehnung, d.h. axial versetzt zu der Planarspule 5.The planar coil 5 is such in the housing 3 added and relative to the displacement of the adjusting member 3 aligned that the encoder part 6th when arranging the adjusting member 3 in the first (axial) end position of the displacement path axially within the extent of the planar coil 5 arranged as in 1 recognizable. At the same time the encoder part lies 6th in the second (axial) end position of the displacement path axially opposite the first end position, axially outside the extension, ie axially offset from the planar coil 5 .

Wie des Weiteren in 2 zu erkennen ist, weist die Planarspule 5 eine spezielle Ausdehnung auf. Die Planarspule 5 ist in dieser Ausführung mit einer sich entlang einer Erstreckungsfläche 8 angeordneten Spulenwicklung 14 ausgestattet. Die einzelnen Windungen der Planarspule 5 / der Spulenwicklung 14 liegen allesamt in derselben Erstreckungsfläche 8. Die Spulenwicklung 14 weist eine Leiterbahn 15 (alternativ auch Draht oder Litze) auf, die sich nach Art einer eckigen Spirale erstreckt. In 2 ist die Planarspule 5 im Wesentlichen mit einer gesamtheitlichen trapezförmigen Ausdehnung / Erstreckung umgesetzt. Die gesamtheitliche Ausdehnung ist durch die äußerte Spulenwicklung 14 vorgegeben. Die Planarspule 5 ist dabei derart ausgebildet, dass sie längs gestreckt ist. Die Planarspule 5 ist mit ihrer Längsrichtung / Längsachse parallel zu der Verschiebeachse 7 in dem Gehäuse 2 aufgenommen. Die Erstreckungsfläche 8 ist bevorzugt gekrümmt umgesetzt, kann jedoch gemäß weiteren Ausführungen auch eben umgesetzt sein. Die Erstreckungsfläche 8 ist hierbei in die gleiche Richtung wie eine umlaufende Oberfläche 9 des Kopfbereiches 12 / des Verstellorgans 3 gekrümmt, verläuft besonders bevorzugt gar parallel zu dieser Oberfläche 9.As further in 2 can be seen, the planar coil 5 a special expansion. The planar coil 5 is in this embodiment with one extending along an extension surface 8th arranged coil winding 14th fitted. The individual turns of the planar coil 5 / the coil winding 14th are all in the same area of extent 8th . The coil winding 14th has a conductor track 15th (alternatively also wire or stranded wire), which extends in the manner of an angular spiral. In 2 is the planar coil 5 essentially implemented with a holistic trapezoidal expansion / extension. The overall expansion is due to the expressed coil winding 14th given. The planar coil 5 is designed such that it is elongated. The planar coil 5 is parallel to the displacement axis with its longitudinal direction / longitudinal axis 7th in the case 2 recorded. The area of extension 8th is preferably implemented curved, but can also be implemented flat according to further embodiments. The area of extension 8th is in the same direction as a circumferential surface 9 of the head area 12 / of the adjusting device 3 curved, particularly preferably even runs parallel to this surface 9 .

Die Planarspule 5 ist des Weiteren derart ausgeformt, dass sie gesamtheitlich zwei gegenüberliegende, unterschiedlich lange Seitenflanken 16a, 16b beschreibt, die parallel zueinander verlaufen. Eine dritte Seitenflanke 16c ist senkrecht zu den ersten und zweiten Seitenflanken 16a und 16b ausgerichtet. Eine vierte Seitenflanke 16d verläuft schräg zu der dritten Seitenflanke 16c. In der Ausführung weist die Planarspule 5 beispielhaft drei vollständige Windungen auf, ist jedoch in weiteren Ausführungen auch mit mehr als drei Windungen oder weniger als drei Windungen ausbildbar. Die Planarspule 5 ist derart in dem Gehäuse 2 eingesetzt, dass die im Vergleich zu der zweiten Seitenflanke 16b kürzere erste Seitenflanke 16a näher an der zweiten Endposition des Verschiebeweges hin angeordnet ist als die zweite Seitenflanke 16b.The planar coil 5 is also shaped in such a way that it has two opposite side flanks of different lengths as a whole 16a , 16b describes that run parallel to each other. A third side flank 16c is perpendicular to the first and second side flanks 16a and 16b aligned. A fourth side flank 16d runs obliquely to the third side flank 16c . In the execution, the planar coil 5 for example, three complete turns, but can also be designed with more than three turns or fewer than three turns in further versions. The planar coil 5 is such in the housing 2 used that compared to the second side flank 16b shorter first side flank 16a is arranged closer to the second end position of the displacement path than the second side flank 16b .

Mit dieser Planarspule 5 wird der in 3 dargestellte Verlauf der Induktivität der Planarspule 5 In Abhängigkeit des Verschiebewegs des Geberteils 6 erzielt. Es ist zu erkennen, dass sich die Induktivität der Planarspule 5 in einem ersten Bereich durch Abfallen der Kurve und in einem zweiten Bereich durch Ansteigen der Kurve linear ändert. Bevorzugt ist die Planarspule 5 derart ausgebildet und angeordnet, dass das Geberteil 6 mit seinem Verschiebeweg innerhalb des ersten Bereiches liegt, sodass eine lineare Änderung der Induktivität der Planarspule 5 über den Verschiebeweg hin erzielt wird. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Detektierbarkeit der Position des Verstellorgans 3 durch die Steuerungseinrichtung 4.With this planar coil 5 will the in 3 The course of the inductance of the planar coil shown 5 Depending on the displacement of the encoder part 6th achieved. It can be seen that the inductance of the planar coil 5 changes linearly in a first area by decreasing the curve and in a second area by increasing the curve. The planar coil is preferred 5 designed and arranged such that the encoder part 6th with its displacement path lies within the first range, so that a linear change in the inductance of the planar coil 5 is achieved via the displacement path. This makes it particularly easy to detect the position of the adjusting element 3 by the control device 4th .

Mit den 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel veranschaulicht. In 4 ist zu erkennen, dass sich die Planarspule 5 im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel auf andere Weise erstreckt. Einerseits weist die die Planarspule 5 eine größere Längserstreckung auf als die Planarspule 5 der 2, andererseits folgt sie mit ihrer Ausdehnung im Wesentlichen einer dreieckförmigen Grundfläche. Es sind wiederum drei ganze Windungen der Spulenwicklung 14 umgesetzt. Die erste Seitenflanke 16a ist nun jedoch um einiges kürzer gewählt als die zweite Seitenflanke 16b. Die Länge der ersten Seitenflanke 16a beträgt weniger als 1/3 der Länge der zweiten Seitenflanke 16b. In weiteren Ausführungen ist es prinzipiell auch möglich, dass die ersten Seitenflanke 16a vollständig wegfällt und die dritte und vierte Seitenflanke 16c, 16d über einen spitzen Winkel ineinander übergehen. Die dritte Seitenflanke 16c und die vierte Seitenflanke 16d erstrecken sich gemäß der Ausbildung eines gleichschenkligen Dreiecks in einem gleichen Winkel zu einer senkrecht auf der zweiten Seitenflanke 16b stehenden Bezugslinie.With the 4th and 5 a second embodiment is illustrated. In 4th can be seen that the planar coil 5 extends in a different way compared to the first embodiment. On the one hand, it has the planar coil 5 a greater longitudinal extent than the planar coil 5 the 2 On the other hand, it essentially follows a triangular base with its extension. Again there are three complete turns of the coil winding 14th implemented. The first flank 16a is now chosen to be much shorter than the second side flank 16b . The length of the first side flank 16a is less than 1/3 the length of the second side flank 16b . In further embodiments it is in principle also possible that the first side flank 16a completely and the third and fourth side flanks 16c , 16d merge into one another at an acute angle. The third side flank 16c and the fourth side flank 16d extend according to the formation of an isosceles triangle at an equal angle to a perpendicular to the second side flank 16b standing reference line.

Durch die in 4 dargestellte Planarspule 5 ist der in 5 ersichtliche Verlauf der Induktivität in Abhängigkeit des Verschiebeweges erkennbar. Dabei ist ersichtlich, dass der lineare Bereich, hier der zweite Bereich, in dem sich die Induktivität linear verändert, gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel vergrößert wird. Somit kann das Verstellorgan 3 einen weiteren Weg vollziehen, um dennoch verlässlich und einfach reproduzierbar von der Sensoreinrichtung 4 detektiert zu werden.The in 4th illustrated planar coil 5 is the in 5 apparent course of the inductance depending on the displacement path. It can be seen that the linear region, here the second region in which the inductance changes linearly, is enlarged compared to the first exemplary embodiment. Thus, the adjusting member 3 take another way to still be reliable and easily reproducible by the sensor device 4th to be detected.

In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß eine möglichst kleine, flache Planarspule 5 an der Außenseite des Hydraulikkolbens 3 der Parksperre 10, welche den Weg des Stößels 3 erfasst, verwendet. Die Spule 5 ist dabei so anzuordnen, dass die Bewegung des Metalltargets (Geberteil 6) nur den Teil der Spule 5 überfährt, der ein lineares Signal zurückliefert. Durch das Überfahren der Planarspule 5 mit dem metallischen Target 6 erhält man eine Veränderung der Induktivität. Durch geschickte Anordnung von Target 6 und Spule 6 kann eine lineare Veränderung entsprechend dem Weg erhalten werden. Dazu ist der Startpunkt des Verfahrwegs (erste Endposition) innerhalb der Spule 5 zu wählen, so dass sich das Target 6 aus der Spulenform herausbewegt und im Rückweg nur bis zu diesem Punkt fährt, um eine Dopplung von Werten zu verhindern. Durch eine Anpassung der Spulengeometrie hin zu einer langgezogenen dreieckigen Form kann eine Vergrößerung des linearen Bereichs erreicht werden, so dass die Spule 5 insgesamt kleiner gewählt werden kann. Die Form des Targets 6 ist dabei nicht fest, es besteht allein die Vorgabe, dass es möglichst die gesamte Spulenbreite abdeckt und in sich einem gleichmäßigen Abstand von der Spule 5 bewegt, um eine Verfälschung des Ergebnisses durch eine Entfernungsänderung zu verhindern. Dabei ist es auch möglich ein rundes Target 6 über eine flache Spule 5 zu führen und ein identisches Verhalten zu beobachten wie bei einem flachen Target 6. Selbst wenn die Planarspule 5 in der Parksperre 10 an der Außenseite des Kolbengehäuses 2 befestigt werden würde, würde sie einen metallischen Teil innerhalb des Gehäuses 2 erkennen. Das zu erkennende Teil ist in diesem Fall ein rundes Stahlteil, was in dem Kolben 3 läuft. Idealerweise würde man die Planarspule 5 als PCB-Spule auf einer Flex-PCB ausführen und der Form des Kolbens 3 anpassen, jedoch wäre auch die Verwendung einer normalen PCB-Spule oder einer aus Draht ausgeführten Planarspule 5 möglich.In other words, according to the invention, the planar coil is as small and flat as possible 5 on the outside of the hydraulic piston 3 the parking lock 10 showing the path of the plunger 3 recorded, used. The sink 5 must be arranged so that the movement of the metal target (encoder part 6th ) only the part of the coil 5 runs over, which returns a linear signal. By driving over the planar coil 5 with the metallic target 6th a change in inductance is obtained. By clever arrangement of the target 6th and coil 6th a linear change can be obtained according to the path. For this purpose, the starting point of the travel path (first end position) is within the coil 5 to choose so that the target is 6th moved out of the coil shape and only travels up to this point on the way back to prevent values being duplicated. By adapting the coil geometry to an elongated triangular shape, the linear area can be enlarged, so that the coil 5 can be chosen smaller overall. The shape of the target 6th is not fixed, the only requirement is that it covers the entire width of the reel as far as possible and that it is evenly spaced from the reel 5 moved in order to prevent the result from being falsified by changing the distance. A round target is also possible 6th over a flat coil 5 and to observe an identical behavior as with a flat target 6th . Even if the planar coil 5 in the parking lock 10 on the outside of the piston housing 2 would be attached, it would be a metallic part within the housing 2 detect. The part to be recognized in this case is a round steel part, which is in the piston 3 running. Ideally one would use the planar coil 5 run as a PCB coil on a flex PCB and the shape of the piston 3 adapt, however, a normal PCB coil or a planar coil made of wire would also be used 5 possible.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: AktorActuator
22: Gehäusecasing
33: VerstellorganAdjusting device
44th: SensoreinrichtungSensor device
55: PlanarspulePlanar coil
66: GeberteilEncoder part
77th: VerschiebeachseShift axis
88th: ErstreckungsflächeExtension area
99: Oberflächesurface
1010: ParksperreneinrichtungParking lock device
1111: EndbereichEnd area
1212: KopfbereichHead area
1313th: DruckraumPrinting room
1414th: SpulenwicklungCoil winding
1515th: LeiterbahnTrack
16a16a: erste Seitenflankefirst side flank
16b16b: zweite Seitenflankesecond side flank
16c16c: dritte Seitenflankethird side flank
16d16d: vierte Seitenflankefourth side flank
1717th: KraftfahrzeugMotor vehicle
1818th: SperreinheitLocking unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013202508 A1 [0002]

Claims

Actuator (1) with a housing (2), an adjusting element (3) arranged to be linearly movable in the housing (2) along a displacement path and an inductive sensor device (4) designed to determine the position of the adjusting element (3) along its displacement path , characterized in that, that the sensor device (4) has a planar coil (5) firmly received in the housing (2), which planar coil (5) is attached to the adjusting element (3) with a fixed displacement or formed directly by the adjusting element (3) and is made of metal The transmitter part (6) interacts in such a way that a linear change in position of the adjusting element (3) causes a change in the inductance of the planar coil (5).

Actuator (1) Claim 1 , characterized in that the planar coil (5) has an elongated dimension and extends with its longitudinal axis parallel to a displacement axis (7) of the adjusting member (3).

Actuator (1) Claim 1 or 2 , characterized in that the planar coil (5) has such an extension along the displacement path of the adjusting member (3) and is arranged relative to the transmitter part (6) that the transmitter part (6) in a first end position of the displacement path is axially within the extent of the Planar coil (5) is arranged.

Actuator (1) Claim 3 , characterized in that the planar coil (5) has such an extension along the displacement path of the adjusting member (3) and is arranged relative to the transmitter part (6) that the transmitter part (6) is in a second end position of the displacement path axially opposite the first end position is arranged axially outside the extent of the planar coil (5).

Actuator (1) after one of the Claims 1 to 4th , characterized in that a radial distance between the transmitter part (6) and the planar coil (5) is constant within the entire displacement path.

Actuator (1) after one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the planar coil (5) has a triangular or a square extension.

Actuator (1) after one of the Claims 1 to 6th , characterized in that the transmitter part (6) has a greater width than the planar coil (5).

Actuator (1) after one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the planar coil (5) is arranged on a circuit board, which circuit board is in turn received in the housing (2).

Actuator (1) after one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the planar coil (5) extends flat or the planar coil (5) is at least partially shaped following a curved surface (9) of the transmitter part (6).

Parking lock device (10) for a motor vehicle (17), with an actuator (1) according to one of the Claims 1 to 9 , wherein the adjusting element (3) specifies a position of a locking unit (18).