DE102022111233A1

DE102022111233A1 - Verriegelungseinheit

Info

Publication number: DE102022111233A1
Application number: DE102022111233.0A
Authority: DE
Inventors: Ralph Wassermann; Florian HÖLZLE
Original assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 2022-05-05
Filing date: 2022-05-05
Publication date: 2023-11-09
Also published as: US20230358311A1

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Verriegelungseinheit (2), umfassend einen Kolben (6) und dienend für das Verriegeln der Bewegung des mit Druck eines Fluids beaufschlagbaren Kolbens (6), wobei die Verriegelungseinheit (2) einen Elektromagneten (8) und mindestens ein Rastelement (10) aufweist und das Rastelement (10) mit dem Anker (12) oder der Ankerstange (14) des Elektromagneten (8) zusammenwirkt und der Kolben (6) mindestens eine Rastaufnahme (16) aufweist und der Kolben (6) durch das haltende Zusammenwirken des Rastelementes (10) mit der Rastaufnahme (16) festlegbar ist, wobei der Kolben (6) zwischen einer eingefahrenen Einfahrstellung (S1) und einer ausgefahrenen Ausfahrstellung (S2) verstellbar ist, wobei der Kolben (6) zumindest abschnittsweise als Hohlteil ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungseinheit gemäß Anspruch 1.
Verriegelungseinheiten werden beispielsweise für Automatikgetriebe von Kraftfahrzeugen verwendet, welche in einem geparkten Zustand verriegelt werden. Derartige Verriegelungseinheiten sind typischerweise so ausgeführt, dass die Parksperre je nach Schaltstellung in unter schiedlichen Stellungen ist bzw. verriegelt ist oder nicht verriegelt ist. Hierzu kann beispielsweise ein Kolben verwendet werden, welcher insbesondere hydraulisch bewegt werden kann und elektromechanisch verriegelt werden kann.
Eine solche Verriegelungseinheit weist jedoch mitunter hohe Herstellungskosten und/oder komplex gestaltete Bauteile auf, deren Herstellung zu hohen Kosten führt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine bekannte Verriegelungseinheit kostengünstiger und herstellungseffizienter auszuführen, ohne jedoch Abstriche bei der Qualität zu machen.
Hauptmerkmale der Erfindung sind in Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.
Erfindungsgemäß wird daher eine Verriegelungseinheit vorgeschlagen, umfassend einen Kolben und dienend für das Verriegeln der Bewegung des mit Druck eines Fluids beaufschlagbaren Kolbens, wobei die Verriegelungseinheit einen Elektromagneten und mindestens ein Rastelement aufweist und das Rastelement mit dem Anker oder der Ankerstange des Elektromagneten zusammenwirkt und der Kolben mindestens eine Rastaufnahme aufweist und der Kolben durch das haltende Zusammenwirken des Rastelementes mit der Rastaufnahme festlegbar ist, wobei der Kolben zwischen einer eingefahrenen Einfahrstellung und einer ausgefahrenen Ausfahrstellung verstellbar ist, wobei der Kolben zumindest abschnittsweise als Hohlteil ausgebildet ist.
Bekannte Kolben können mitunter als Vollmaterialteil ausgestaltet sein. Der Kolben kann als Hohlteil bietet eine deutlich günstigere Herstellung, wobei zugleich das Gewicht des Kolbens reduziert werden kann. Dadurch wird insgesamt das Gewicht der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit verringert. Damit einher gehen Ressourcenschonung und auch Bauraumeinsparung, da Bauteile nun innerhalb des Kolbens vorgesehen werden können.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann der Kolben zumindest abschnittsweise als Stanzrollteil ausgebildet sein. Beim Stanzrollen wird zunächst in einem ersten Schritt aus einem Blech ein Rohling ausgestanzt. Der Rohling wird anschließend in einem zweiten Schritt derart umgeformt bzw. gerollt, dass sich ein Hohlkörper ergibt, beispielsweise ein Hohlzylinder. Hierbei können die zunächst einander abgewandten Ränder des ausgestanzten Rohlings nach dem Rollen aneinander gegenüberliegen und sogar aneinander anliegen. Dieses Verfahren weist gegenüber anderen Verfahren, wie beispielsweise einem Drücken bzw. Drückwalzen oder Tiefziehen, jeweils gemäß DIN 8584, zunächst den Nachteil auf, dass es zweischrittig ist (Stanzen, Rollen). Zudem weist es den Nachteil auf, dass nur recht einfache Geometrien gerollt werden können, verglichen mit etwa Rollformen oder Tiefziehen. Jedoch liegt gerade darin der bislang unerkannte Vorteil des Stanzrollens. Dadurch, dass das Stanzrollteil derart einfach aufgebaut ist, ist es gleichsam sehr kostengünstig herstellbar.
Jedoch eröffnet die Zweistufigkeit eine weitere Möglichkeit der Kostensenkung. Während nämlich bei Bauteilen gemäß Drücken bzw. Drückwalzen oder Tiefziehen Ausnehmung nur sehr aufwändig und kostenintensiv am bestehenden Hohlkörper gemacht werden können, kann bei dem Stanzrollen bereits die gewünschte Ausnehmung eingebracht werden - vor dem Umformen (Rollen). Aufwendige Queroperationen sind daher gar nicht nötig.
Die Verwendung von Stanzrollen ist an dem Bauteil auch sichtbar. Insbesondere kann die durch das Stanzrollen ermöglichte Abwesenheit von mechanischen Herstellungsspuren (Schlieren oder Rillen) an dem Stanzrollteil unmittelbar visuell überprüft werden. Es ist daher überraschenderweise erkannt worden, dass sich Stanzrollen im technischen Kontext von sicherheitsrelevanten Verriegelungseinheiten eignet, um Herstellungskosten bei gleichzeitiger Qualitätswahrung zu senken.
Die erfindungsgemäße Kolbenstange kann eine Baugruppe sein und ein Kolbenrohr und ein von diesem getrennt herstellbares Kolbendruckstück umfassen. Beide können als Hohlkörper ausgebildet sein. Das Stanzrollteil kann Teil oder Abschnitt des Kolbenrohrs sein, um daran Elemente, die von dem Kolben bewegt oder gehalten werden können, zu deren mechanischer Verstellung zu verbinden. Das Stanzrollteil am Kolbenrohr kann ein Abschnitt davon bilden und als Stanzrollabschnitt bezeichnet sein. Grundsätzlich kann das Stanzrollteil dienen, um die hydraulischen Kraft und Sperrwirkung auf eine Nachfolgemechanik zu übertragen.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das Stanzrollteil zumindest eine Ausnehmung und/oder zumindest eine Durchdringungsöffnung aufnehmen. In der mindestens einen Durchdringungsöffnung kann ein Befestigungsbolzen angeordnet sein. An diesem kann eine Nachfolgemechanik angreifen. Zudem kann die Ausnehmung dazu dienen, dass die Nachfolgemechanik in das Innere des Stanzrollteils eingreifen und an dem Befestigungsbolzen angreifen kann.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann die zumindest eine Ausnehmung in Längsrichtung zu beiden Seiten von einem Ringabschnitt des Stanzrollteils eingefasst sein. Dadurch lässt sich eine stabilere Bauweise erreichen, als mit einem offenen Gabelkopf.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das Stanzrollteil ein Hohlzylinder sein. Der Hohlzylinder kann über seine Längserstreckung einen gleichbleibenden Durchmesser aufweisen, wobei dies ebenfalls der Kostensenkung dient.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das Stanzrollteil in jeder der beiden Stellungen des Kolbens außerhalb eines Gehäuses der Verriegelungseinheit angeordnet sein, vorzugsweise vollständig. Dadurch kann das Stanzrollteil eine möglichst kurze Längserstreckung und geringe Herstellungskosten realisieren.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann der Stanzrollabschnitt am Kolben oder an einem Rohrmittelstück des Kolbens hartgelötet oder angeschweißt sein, vorzugsweis vermittels Laserschweißen. Die mehrteilige Herstellung des Kolbenrohrs führt zwar dazu, dass die Einzelteile dann zu einem Kolbenrohr verbunden werden müssen, jedoch wiegen die Vorteile des Stanzrollteils die Nachteile der expliziten Verbindung auf. Laserschweißen ermöglicht die Herstellung zweier unterschiedlicher Teile, die dadurch insgesamt kostengünstiger gefertigt werden können. Beispielsweise wäre eine einteilige Ausführung des Kolbenrohrs als Tiefziehteil aufgrund hoher Umformgrade kaum oder nur unter größten Aufwänden herstellbar, zumindest jedoch nicht kostengünstiger.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das zumindest eine Rohrmittelstück ein Tiefziehteil sein. Bei einem Rohrmittelstück als Tiefziehteil können verhältnismäßig komplexe Konturen des Kolbens in einem Bearbeitungsschritt realisiert werden. Gerade in Kombination mit dem Stanzrollteil ergibt sich dabei ein insgesamt hochfunktionales aber dennoch kostengünstiges Kolbenrohr.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit können die miteinander verbundenen Ränder des Stanzrollabschnitts einen Formschluss, vorzugsweise einen Puzzleverschluss, aufweisen. Dadurch können die Formschlussgeometrien an den Rändern bereits kostengünstig beim Stanzen ausgebildet werden.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit können nach dem Rollen und Herstellen des Formschlusses die Formschlussgeometrien noch verstemmt oder mit einem Umformwerkzeug lokal plastische verformt werden. Dadurch kann ein durch Fertigungstoleranzen bedingtes Spiel aus dem Formschluss genommen werden.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das Gehäuse der Verriegelungseinheit einen mäanderförmigen Fluidkanal aufweisen oder ausbilden, der fluidisch mit einem Druckraum der Verriegelungseinheit verbunden ist. Es soll daher auf einer überschaubar kleinen Fläche ein Fluidkanal mit vielen Windungen und einer entsprechenden Länge vorgesehen sein. Bislang weisen Gehäuse lediglich eine Anschlussbohrung auf, an welche umgebende Systeme angepasst werden müssen. Muss diese Anschlussbohrung am Gehäuse jedoch abweichend verortet werden, kann dies zu hohen Umgestaltungskosten führen oder mitunter gar nicht möglich sein. Der mäanderförmige Fluidkanal ist mittels Deckel abdeckbar. In dem Decken kann dann eine Anschlussbohrung vorgesehen sein, wobei für die Verortung der Anschlussbohrung jede Stelle entlang des mäanderförmigen Fluidkanals möglich ist. Dadurch ist eine sehr variable Anpassung an Kundenwusch bei gleichbleibendem Gehäuse möglich. Die führt zu erheblich geringeren Kosten, da allenfalls ein Deckel neu gestaltet werden muss, und eben nicht die ganze Verriegelungseinheit.
Zudem kann der mäanderförmige Fluidkanal integral mit dem Gehäuse ausgebildet sein, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, wobei hierfür ein einfaches „auf/zu“-Werkzeug verwendet werden kann, was ebenfalls zur Kostensenkung beiträgt.
Kostensenkend ist zudem, dass die Lenkung des Eintritts des Fluides bis an die optimale Eintrittsstelle an den Kolben ersatzlos umgangen werden kann. Auf Kunden-System-Seite ergibt sich zudem kostensenkend, dass die Führung zum optimalen Fluid-Übergabepunkt bei vereinfachtem Kanalsystem im Gehäuse bzw. Einsparung einer Zwischenebene im Druck-Verteilersystem.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann der mäanderförmigen Fluidkanal zumindest an und/oder entlang einer Gehäuseseite verlaufen. Dadurch der mäanderförmige Fluidkanal in einer Ebene angeordnet sein und ein Deckel möglichst geringkomplex ausgestaltet sein.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das Gehäuse einen Deckel aufweisen, der den mäanderförmigen Fluidkanal überdeckt und eine Fluidöffnung aufweisen, die in den mäanderförmigen Fluidkanal mündet. Dem liegt der Grundgedanke zu Grunde, dass ein für jeweilige Anpassungen vorzusehenden Bauteil möglichst kostengünstig auszugestalten ist, um die Gesamtkosten zu senken. Mit einem derartigen Deckel haben Kunden nun viele Möglichkeiten, einen eigenen Fluid-Übergabepunkt festzulegen, ohne, dass dafür auch das Gehäuse geändert werden müsste. Der Deckel ist daher das einziges Teil, welche individuell gefertigt werden muss. Der mäanderförmige Fluidkanal bietet eine Vielzahl von Fluid-Übergabepunkten an. Es ist darüber hinaus sogar möglich, bei einer bestehenden Verriegelungseinheit einen Fluid-Übergabepunkt in einfacher und kostengünstiger Weise einfach dadurch zu verändern, dass ein anderer Deckel vorgesehen wird. Dadurch realisiert die Kombination aus mäanderförmigem Fluidkanal und Deckel die Vorteile einer modularen Bauweise.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das Gehäuse eine Trennebene aufweisen, in der der mäanderförmige Fluidkanal, vorzugsweise zudem eine mäanderförmige Dichtung angeordnet ist. Durch die Trennebene kann das Gehäuse entlang des mäanderförmigen Fluidkanals offen sein und kann auch offen hergestellt und an einen Kunden ausgeliefert werden. Kundenseitig kann dann ein angrenzendes Bauteil passend ausgestaltet sein. Dadurch kann der Deckel lediglich eine Platte sein, ohne jegliche Tiefenerstreckung.
Somit ist sowohl eine kostengünstige aber hochwirksame Dichtung, wie auch ein denkbar kostengünstiger Deckel realisiert.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann mit dem Kolben ein magnetisches Element (Kolbentarget) verbunden sein und am oder im Gehäuse zumindest ein Magnetfeldsensor (Kolbensensor) zum Erfassen eines Magnetfelds des magnetischen Elements angeordnet sein. Das magnetische Element ist also mit dem Kolben gemeinsam in Längsrichtung verstellbar. Die Verriegelungseinheit kann eine Kolbensensorik umfassen, um die Position des magnetischen Elements und somit auch des Kolbens zu erfassen. Mittels einer solchen Verriegelungseinheit ist es nicht nur möglich, den Kolben zu verriegeln, sondern auch auf einfache Weise eine Rückmeldung dahingehend zu bekommen, in welcher Stellung der Kolben tatsächlich ist. Schlussendlich ist die Stellung des Kolbens entscheidend dafür, ob sich das Fahrzeug ungewollt bewegen kann oder die Verriegelungseinheit eine ungewollte Bewegung sicher verhindert. Mittels einer solchen Kolbensensorik ist eine kostengünstige und sichere Informationsquelle über die Position des Kolbens geschaffen.
Der zumindest eine Magnetfeldsensor kann insbesondere ein Hall-Sensor sein. Durch die Kopplung des magnetischen Elements mit dem Kolben bewegt sich das magnetische Element grundsätzlich mit dem Kolben mit. Seine Lage kann mittels des zumindest einen Magnetfeldsensors sensiert werden. Insbesondere kann anhand einer Magnetfeldstärke oder dem Winkel der Magnetfeldlinien, unter welchem diese den Magnetfeldsensor durchdringen, erkannt werden, wie nah das magnetische Element am betroffenen Magnetfeldsensor ist oder ob es eventuell durch andere Komponenten abgeschirmt wird. Bei dem magnetischen Element kann es sich insbesondere um einen Permanentmagneten handeln, beispielsweise um aufmagnetisierten Hartferrit.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das magnetische Element von einem Kunststoffträger umgeben sein, weiter bevorzugt umspritzt sein. Hierdurch ist eine separate, kostengünstige Herstellung ermöglicht, die eine einfache Montage zulässt. Der Kunststoffträger kann beispielsweise ein Kunststoffring sein, der auf den Kolben aufgesteckt, vorzugsweise aufgepresst ist.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das magnetische Element außenumfangsseitig am Kolben, vorzugsweise an dessen Rohrmittelstück, insbesondere in einem axialen Endbereich des Kolbenrohrs, angeordnet sein. Die außenumfangsseitige Anordnung dient nicht nur der bewussten Exposition zur sicheren Sensierung (besseres Signal als Anordnung in metallischem Kolben) durch den/die Magnetfeldsensor(en), sondern auch der Abstützung des Kolbens. Das magnetische Element selbst oder dessen Kunststoffträger können nämlich außenumfangsseitig eine Abstützfläche aufweisen, die an einer Innenumfangsfläche geführt ist, beispielsweise an einer Rohrstückinnenwand eines Rohrstücks. Die Anordnung im axialen Endbereich des Kolbenrohrs führt zu einer möglichst tiefen Anordnung des magnetischen Elements in der Verriegelungseinheit. Dadurch können notwendige Kabel kürzer sein, die Sensorik kompakter bauen und kostengünstiger ausgestaltet sein.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann der zumindest eine Magnetfeldsensor in einer Fluidöffnung, vorzugsweise in einem Druckentlastungsanschluss, des Gehäuses angeordnet sein. Dadurch kann sich ein möglichst kurzer Abstand zum magnetische Element ergeben, insbesondere, wenn es außenumfangsseitig des Kolbens angeordnet ist. Die Fluidöffnung kann zu einem Tank oder Getriebeölsumpf führen.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann mit einem Anker oder einer Ankerstange des Elektromagneten ein Steuerelement verbunden sein, welches je nach Lage die Rastelemente radial auswärts drückt, wobei mit dem Steuerelement ein weiteres magnetisches Element (Steuerelementtarget) verbunden sein kann und in der Verriegelungseinheit ein weiterer Magnetfeldsensor (Steuerelementsensor) zum Erfassen eines Magnetfelds des weiteren magnetischen Elements angeordnet sein. Das weitere magnetische Element ist also mit dem Steuerelement gemeinsam in Längsrichtung verstellbar. Die Verriegelungseinheit kann eine Steuerelementsensorik umfassen, um die Position des weiteren magnetischen Elements und somit auch des Steuerelements zu erfassen. Gerade in der Kombination aus Kolbensensorik und Steuerelementsensorik kann nicht nur sicher die jeweilige Position des sensierten Bauteils erfasst werden, es kann darüber hinaus über einen Plausibilitätsvergleich auf einen Zustand der Verriegelungseinheit geschlossen werden. Die Kolbensensorik kann beispielsweise die Zustände „Kolben eingefahren“ und „Kolben ausgestellt“ ermitteln, wobei die Steuerelementsensorik die Zustände „Rastelemente freigegeben“ und „Rastelemente gesperrt“ ermitteln kann. Denkbar ist, dass der Kolben in Einfahrstellung ein Fahrzeugrollen verhindert und in Ausfahrstellung ein Fahrzeugrollen zulässt. Ein theoretischen Zustand „Kolben eingefahren“ und „Rastelemente freigegeben“ kann zwar zunächst andeuten, dass ein Fahrzeugrollen verhindert ist, da der Kolben in Einfahrstellung sensiert ist, jedoch ist diese Stellung nicht dauerhaft festgelegt, da die Rastelemente freigegeben sind. Sodann kann auch eine Funktionalitätsprüfung erfolgen.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann der Kolben oder zumindest dessen Rohrmittelstück(e) aus einem ferromagnetischen Material ausgebildet sein. Dies kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn sich das magnetische Element der Kolbensensorik außenumfangsseitig des Kolbens befindet und keine Steuerelementsensorik innerhalb des Kolbens vorgesehen ist. Ferromagnetisches Material ist zudem in einfacher Weise verschweißbar, insbesondere hinsichtlich des Stanzrollteils.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann der Kolben oder zumindest dessen Rohrmittelstück(e) einem nichtferromagnetischen Material ausgebildet sein. Dies kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn das magnetische Element der Steuerelementsensorik in dem Kolben angeordnet ist. Die Ausbreitung des Magnetfelds und damit die Messung werden in diesem Fall durch den Kolben nicht oder nur wenig behindert oder gestört.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann ein Stanzgitter umfasst sein, welches vorzugsweise den zumindest einen Magnetfeldsensor trägt und/oder von einem Kunststoff umgeben ist, vorzugsweise umspritzt ist. Stanzgitter sind Platinen, die mit einem Stanzwerkzeug aus einem Material ausgetrennt werden, um so jegliche überflüssige Platinenfläche zu vermeiden. Der Vorteil des Stanzgitters ist, dass hier dreidimensionale Strukturen ermöglicht werden können, die mittels einfacher Platine nicht möglich sind. Ein weiterer kostenbezogener Vorteil ist, dass die Anschlusstechnik direkt im Stanzgitter integriert werden kann und dadurch keine zusätzliche elektrische Schnittstelle benötigt wird. Hier kann in vorteilhafter Weise eine elektrische Verkettung erfolgen, wobei nur eine Elektronikschnittstelle vorgesehen sein kann. Der umgebende Kunststoff kann das Gehäuse der Verriegelungseinheit oder aber auch ein dazu separates Gehäuse sein, beispielsweise ein Elektromodulgehäuse.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann sie ein zum Gehäuse separates und daran befestigtes Elektromodulgehäuse aufweisen, welches eine Elektronikschnittstelle aufweist, die vorzugsweise die einzige Elektronikschnittstelle der Verriegelungseinheit ist. Elektrische Bauteile der Verriegelungseinheit lassen sich daher im Elektromodulgehäuse zusammenfassen. Separate Kabel mit mehreren Steckern sind nunmehr nicht nötig. Das Elektromodulgehäuse kann ein Kunststoffspritzgussteil sein und das Stanzgitter, einen oder mehrere der Sensoren, insbesondere die Magnetfeldsensoren der Kolbensensorik, ein BUS-System und eine Elektronikschnittstelle umfassen oder umspritzt umfassen. Dadurch erfolgt eine Robustheitssteigerung durch reduzierte Anzahl an Schnittstellen, Kostenreduzierung durch weniger Bauteile und Reduzierung von Montageaufwand und Ausfallrisiken.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann sie eine BUS-System umfassen, an welches eine oder mehrere folgender Komponenten angeschlossen sind: Magnetventil, Elektromagnet, Magnetfeldsensor. Die elektrischen Ausgangssignale von den Sensoren können idealerweise via Bussystem (CAN, SENT) bereitgestellt werden. Das BUS-System ermöglicht eine drastische Reduzierung der Leiterbahnen Stanzgitter und dient somit der Kostensenkung. Die Ausführung der Verkabelung zwischen den an ein BUS-System angeschlossenen Steuergeräten ist einheitlich. Zudem ist die Anzahl der benötigten Datenleitungen deutlich geringer.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann sie ein innenliegendes Rohrstück umfassen, welches als Führung des Kolbens ausgebildet ist und, welches innenumfangsseitig einen Druckraum begrenzt und außenumfangsseitig einen Druckleitungskanal begrenzt und außenumfangsseitig einen Auslasskanal begrenzt. Durch die Führung am Rohrstück wird eine besonders gute Führung des Kolbens erreicht, so dass dieser möglichst leichtgängig bewegt werden kann. Der Druckleitungskanal kann Fluid in den Druckraum und aus diesem heraus leiten. Der Auslasskanal dient dem Ausleiten von Fluid aus dem Gehäuse, vorzugsweise ausschließlich. In vorteilhaft kostensenkender Weise bildet das eine Rohrstück eine radiale Begrenzung für gleich drei Elemente aus, nämlich Druckraum, Druckleitungskanal und Auslasskanal. Denkbar ist, dass zwischen Druckleitungskanal und Auslasskanal ein Ventil angeordnet ist, vorzugsweise das Rückschlagventil, welches einen Fluidfluss in die Verriegelungseinheit zulässt. Druckleitungskanal und Auslasskanal können durch das Rückschlagventil fluidisch verbunden sein. Innenliegend bedeutet, dass das Rohrstück innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Der Druckleitungskanal ist bevorzugt zumindest teilweise radial, bezogen auf die Längsachse des Kolbens, innen von der Außenseite des Rohrstückes und außen von der Innenwand des Gehäuses begrenzt. Das Rohrstück kann mit dem Gehäuse verbunden sein oder dort gelagert sein oder Teil des Gehäuses sein. Bevorzugt liegt der Kolben am Rohrstück an. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte Führung des Kolbens entlang des Rohrstücks. Das Anliegen kann entlang eines vollständigen Umfangs erfolgen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Kolben am Rohrstück entlanggleitet.
Gemäß einer denkbaren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit kann das Rohrstück axial einends innenumfangsseitig eine abgerundete oder abgeflachte Innenumfangskante und/oder axial anderenends eine abgerundete oder abgeflachte Außenumfangskante aufweisen. Die abgerundete Kante ist beispielsweise mit einem Bördelrand herstellbar. Mittels solchen Geometrien kann das Rohrstück einfach und selbstzentrierend in des Gehäuse eingeführt werden. Denkbar ist, dass die entsprechende Innenumfangskante dem Elektromagneten oder Mittelstück zugewandt ist. Auch andere Bauteile können wiederum einfach und selbstzentrierend in das Rohrstück eingeführt werden. Zudem verhindern diese Geometrien Beschädigungen bei der Montage und somit auch eine Kostensenkung und Komplexitätsreduktion.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Verriegelungsanordnung,
2 zeigt einen Ausschnitt II nach 1.,
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit,
4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Verriegelungseinheit in Einfahrstellung,
5 zeigt eine perspektivische Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Verriegelungseinheit der 4 in Ausfahrstellung,
6 zeigt einen Ausschnitt VI nach 3,
7 zeigt eine Sprengansicht eines Mittelstücks,
8 zeigt eine erste Schnittansicht eines Mittelstücks,
9 zeigt eine zweite Schnittansicht eines Mittelstücks,
10 zeigt eine Seitenansicht eines Kolbens,
11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stanzrollabschnitts eines Kolbens und
12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit.

In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Bereits beschriebene Merkmale werden zur Vermeidung von Wiederholungen nicht erneut beschrieben und sind auf alle Elemente mit gleichen oder einander entsprechende Bezugszeichen anwendbar, sofern nicht explizit ausgeschlossen. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
In 1 ist ein Elektrofahrzeug 42 mit einer erfindungsgemäßen Verriegelungsanordnung 1 abgebildet. Das Elektrofahrzeug 42 zeigt lediglich das erfindungsgemäße Prinzip und umfasst zudem zwei Vorderräder 220 und zwei Hinterräder 222, die antreibbar sind. Hierzu ist zumindest eine E-Achse 4 je Hinterrad 222 oder eine E-Achse für beide Hinterräder 222 vorgesehen. Denkbar ist alternativ auch ein Vorderrad- oder Allradantrieb. Jedes der Hinterräder 222 weist eine Achse 22 mit einem drehfest daran angeordneten Zahnrad 224 auf. Das Zahnrad 224 wird gekämmt von einem Zahnrad 226, welches drehfest auf einer Welle 26 eines Elektromotors 18 angeordnet ist. So kann die Antriebskraft des Elektromotors auf das Hinterrad 222 oder die Hinterräder 222 übertragen werden.
Ebenfalls drehfest mit der Welle 26 verbunden ist ein Rad 24 oder Zahnrad. Dieses Rad 24 wird gekämmt von einem Sperrrad 20. In das Sperrrad 20 kann ein Kolben 6 einer Verriegelungseinheit 2 oder eine Nachfolgemechanik wahlweise eingreifen, um eine Rotation des Sperrrads 20 freizugeben oder zu verhindern. In der gezeigten Stellung ist der Kolben in seine Einfahrstellung S1 gezeigt und eine Nachfolgemechanik greift formschlüssig in das Sperrrad 20 ein. Sodann ergibt sich eine mechanische Wirkkette ausgehend vom Kolben 6, nämlich: Kolben 6 - Sperrrad 20 - Rad 24 - Welle 26 - Zahnrad 226 - Zahnrad 224 - Achse 22 - Hinterrad 222 oder die Hinterräder 222. Diese Wirkkette kann auch abweichend oder mit weniger Maschinenelementen ausgestaltet sein.
Die Verriegelungsanordnung 1 für das Elektrofahrzeug 42 umfassend daher die Verriegelungseinheit 2, den Elektromotor 18 und zumindest eine Achse 22, die vom Elektromotor 42 antreibbar ist. Die Verriegelungseinheit 2 weist den Kolben 6 auf. Sie dient zudem für das Verriegeln der Bewegung des mit Druck eines Fluids beaufschlagbaren Kolbens 6. Der Kolben 6 wirkt in der gezeigten Einfahrstellung S1 derart auf die Achse(n) 22, dass deren Rotation mechanisch gesperrt ist.
Das Elektrofahrzeug 42 umfasst zudem eine Antriebsbatterie 228 und einen Kühlmittelkreislauf 30 mit entsprechender Leitung. Zum Umwälzen des im Kühlmittelkreislauf 30 enthaltenen Fluids ist eine Pumpe 28 vorgesehen, die zwei Betriebsrichtungen oder Drehrichtungen aufweist, nämlich Saugen und Drücken. Zwischen Pumpe 28 und Verriegelungseinheit 2 ist zudem eine Leitung 32 vorgesehen, um den Kolben 6 mit hydraulischem Druck zu beaufschlagen. Die Leitung 32 ist an den Kühlmittelkreislauf 30 angeschlossen, wobei Fluid aus dem Kühlmittelkreislauf in die Leitung eingespeist werden kann.
In 2 ist ein Ausschnitt II der 1 gezeigt, wobei auch der Ausschnitt II schematischen Charakter hat. Aus dem Ausschnitt II der 1 ist hier lediglich die Verriegelungseinheit 2 dargestellt. Erkennbar ist ein Fluideinlass 100, der eine Öffnung in einem Gehäuse 40 der Verriegelungseinheit 2 sein kann. Zum Fluideinlass 100 führt die Leitung 32. Die Verriegelungseinheit 2 der 2 umfasst zudem ein Magnetventil 36, wobei auch ein Rückschlagventil 43 oder mehrere Ventile denkbar sind. Die Ventile regeln und steuern zumindest einen Fluideinlass und/oder Fluidauslass der Verriegelungseinheit 2 zur hydraulischen Druckbeaufschlagung des Kolbens 6. Das Fluid verläuft durch das Magnetventil 36 und ein Druckleitungsnetz zu einem Druckraum 80, um dort den Kolben 6 in der Bildebene nach recht mit Druck zu beaufschlagen und ihn in seine Ausfahrstellung S2 zu bringen. Der Kolben 6 ist mittels eines Rückstellelements, beispielsweise einer Kolbenfeder 114, in der Bildebene nach links druckbeaufschlagt, um ihn in seine Einfahrstellung S2 zu bringen. Die jeweilige Kolbenstellung S1, S2 wird elektromechanisch verriegelt, wobei hierfür ein Elektromagnet 8 und eine Rasteinheit 120 dient. Wie später im Detail beschrieben wird, können Rastelemente 10 in Rastaufnahmen 16, 202, 204 einrasten oder dort gesperrt werden, wodurch auch eine Längsbewegung des Kolbens 6 gesperrt ist. Die jeweilige Stellung der Rasteinheit 120 ist erfassbar vermittels eines Magnetfeldsensors 98. Die jeweilige Stellung des Kolbens 6 oder dessen Kolbenrohrs 166 ist erfassbar vermittels zumindest eines Magnetfeldsensors 88, wobei auch ein weiterer Magnetfeldsensor 90 hierfür vorgesehen sein kann.
In geschickter Weise weist die Verriegelungseinheit 2 eine elektrische Verkettung 230 auf, die ein BUS-System 232 umfasst. Daran sind signaltechnisch das Magnetventil 36, der Elektromagnet 8 und die Magnetfeldsensoren 88, 90 und 98 angeschlossen. Zudem ist ein einziger Stecker oder eine Elektronikschnittstelle 104 vorgesehen. So können über eine einzige Elektronikschnittstelle 104 alle elektronischen Komponenten der Verriegelungseinheit 2 signaltechnisch versorgt werden.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit 2. Diese weist eine Längsrichtung L, eine Radialrichtung R und eine Umfangsrichtung U auf. Zu sehen ist, dass sie in einem Außengehäuse 38 angeordnet ist, von dem nur eine von zwei Schalen dargestellt ist. Die gezeigte Schale weist eine Dichtung 256 auf. Das Außengehäuse 38 weist Bohrungen 258 auf. Dadurch greifen Schrauben 260 zu dessen Befestigung. Auch das Gehäuse 40 der Verriegelungseinheit 2 weist Bohrungen 262 auf, durch welche Schrauben 264 zu dessen Befestigung im Außengehäuse 38 greifen. Das Außengehäuse 38 umfasst lediglich drei Öffnungen, nämlich eine Fluid-Öffnung (nicht dargestellt), eine Elektro-Öffnung 266 und eine Mechanik-Öffnung (nicht dargestellt). Durch die Elektro-Öffnung 266 ragt die Elektronikschnittstelle 104.
3 zeigt zudem ein Elektromodulgehäuse 102, welches ein zum Gehäuse 40 separates Gehäuse ist und ein Stanzgitter umfasst, auf welchem zumindest ein Magnetfeldsensor 88, 90 angeordnet ist und welches ein BUS-System 232 umfasst. Das Stanzgitter ist vom Kunststoff des Elektromodulgehäuse 102 umspritzt. Die Elektronikschnittstelle 104 ist vom Elektromodulgehäuse 102 ausgebildet.
Die Verriegelungseinheit 2 wird bezüglich der 4 und 5 detaillierter beschrieben.
4 zeigt eine perspektivische Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Verriegelungseinheit 2 in Einfahrstellung S1.
Die Verriegelungseinheit 2 besitzt ein Gehäuse 40, an dessen vorderen Gehäuseende 106 eine Öffnung 108 vorgesehen ist, aus der das vordere Ende 110 des Kolbens 6 herausragt. Der Kolben 6 ist als Hohlteil ausgebildet. An dem der Öffnung 108 gegenüberliegenden hinteren Gehäuseende 112 schließt sich in axialer Richtung oder Längsrichtung an dem Gehäuse 40 ein Elektromagnet 8 an. Axiale Richtung bedeutet hierbei entweder die Symmetrieachse bzw. Längsachse L oder aber auch die Bewegungsrichtung des Kolbens 6. In dem Gehäuse 40 ist der Kolben 6 in axialer Richtung, insbesondere entlang seiner Längsachse L, beweglich gelagert. Insbesondere ist der Kolben 6 zumindest teilweise in einem, zumindest teilweise von dem Gehäuse 40 umgebenen Mittelstück 44 gelagert ist, wobei das Mittelstück 44 zweiteilig aus einem Metallteil 46 und einem Kunststoffteil 48 ausgebildet ist. Für die Bewegung des Kolbens 6 ist dabei ein Antrieb vorgesehen, insbesondere ist der Kolben 6 mit Druck, bevorzugt mit hydraulischem Druck beaufschlagbar, wobei die Kraftkomponente dieses Druckes gegen die Kraftrichtung einer Kolbenfeder 114 gerichtet ist. Dabei stützt sich die Kolbenfeder 114 einends an einem, an dem Gehäuseende 106 sich innen anschließenden Absatz 116 oder Stirnseiteninnenwand des Gehäuses 40 ab. Anderenends stützt sich die Kolbenfeder 114 an einem Flanschring 118 des Kolbens 6 oder, wie in dieser Ausführungsform gezeigt, an einem magnetischen Element 86 oder an einem Kunststoffträger 92 ab. Dieser Flanschring 118 liegt im Innern, zentral im Gehäuse 40.
Der Kolben 6 bewegt sich aufgrund des Druckes zwischen mehreren Positionen, in der hier gezeigten Variante sind zum Beispiel in den 4 und 5 zwei Positionen (Einfahrstellung S1, Ausfahrstellung S2) vorgesehen. Die Lage des Kolbens 6 in den jeweiligen Positionen ist durch eine Rasteinheit 120, die mit Rastelementen 10 ausgestattet ist, festlegbar. Für die Betätigung der Rasteinheit 120, insbesondere für deren Rastelemente 10 dient der Elektromagnet 8 bzw. dienen dessen Elemente. Der Elektromagnet 8 besitzt einen Spulenkörper 124, der eine Wicklung 126 trägt. Diese Wicklung 126 weist einen von elektrischem Strom durchfließbaren Draht auf. Die Wicklung 126 wird radial außen (bezogen auf die Längsachse L) von einem Magnetgehäuse 128 abgeschlossen. Durch eine Bestromung der Wicklung 126 entsteht ein Magnetfeld.
Im Inneren des Spulenkörpers 124 ist ein Ankerraum 130 vorgesehen, wobei der Ankerraum 130 vorliegend ungefähr 2/5 des Innenraums des Spulenkörpers 124 ausfüllt. Der Ankerraum 130 ist dabei in Richtung des Kolbens 6 orientiert. Der übrige Bereich des Innenraums des Spulenkörpers 124 ist von einem Magnetkern 132 ausgefüllt, der, wie üblich, aus weichmagnetischem Material besteht, welches die Magnetfeldlinien gut führt. Lediglich aus Gründen der einfachen Illustration sind hier Magnetgehäuse 128 und Magnetkern 132 einstückig dargestellt. In dem Ankerraum 130 befindet sich ein Anker 12, der in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel abschnittsweise zylinderartig und abschnittsweise kegelstrumpfförmig ausgebildet ist und eine Bodenfläche 134 am Kegelstupfabschnitt aufweist. Zwischen der Bodenfläche 134 und einer dem Ankerraum 130 zugewandten Abschlussfläche 136 des Magnetkerns 132 kann sich ein Spalt 138 ausbilden.
Wenn die Wicklung 126 nicht bestromt wird, drückt eine Magnetfeder 140 den Anker 12 nach rechts (bezogen auf die Bildebene), so dass der Spalt 138 seine maximale Ausdehnung hat. Wird die Wicklung 126 bestromt, so erzeugt sie ein Magnetfeld, welches den Anker 12 gegen die Kraft der Magnetfeder 140 nach links zieht (bezogen auf die Bildebene), so dass der Spalt 138 geschlossen oder nahezu geschlossen wird. Der Anker 12 trägt eine Ankerstange 14. Lediglich aus Gründen der einfachen Illustration sind hier Anker 12 und Ankerstange 14 einstückig dargestellt. Die Ankerstange 14 ist dabei konzentrisch zum Anker 12 orientiert; Anker 12 und Ankerstange 14 sind in Längsrichtung L beweglich gelagert. Die Konstruktion kann hierbei so gewählt sein, dass der Anker 12 eine axiale Bohrung aufweist, die die Ankerstange 14 aufnimmt. Die Ankerstange 14 steht dabei einseitig des Ankers 12 über diesen hervor. In dem Magnetkern 132 ist eine zentral axiale Bohrung 122 vorgesehen. Durch die Bohrung 122 kann Fluid in den Spalt 138 einströmen, um eine schnelle Bewegung des Ankers 12 zu ermöglichen. Durch die Bohrung 122 kann dieses Fluid auch ausgeschoben werden. Da die Bohrung 122 keine Ankerstange lagert, kann sie mit erheblich geringerem Durchmesser ausgeführt werden, wodurch Kosten und Bauraum gespart werden.
Der Ankerraum 130 wird auf der einen Seite von dem Magnetkern 132 begrenzt, wobei der Magnetkern 132, wie bereits beschrieben, den dem Kolben 6 abgewandten Teil des Innenraums des Spulenkörpers 124 ausfüllt und so auch das axiale Ende des Elektromagneten 8, aber auch der Verriegelungseinheit 2, zusammen mit dem Magnetgehäuse 128, beschreibt. Auf der anderen Seite, dem Kolben 6 zugewandt, wird der Ankerraum 130 begrenzt von einem Jochteil 142, welches bevorzugt aus weichmagnetischem Material gebildet ist, um die Magnetfeldlinien gut zu führen. Dabei taucht ein Teil des Ankers 12 in das Jochteil 142 ein. Das Jochteil 142 kann dabei ein Teil der Rasteinheit 120 und/oder des Elektromagneten 8 sein. Das Jochteil 142 oder ein Mittelstück 44 besitzt eine Durchdringungsbohrung 144, die die Ankerstange 14 aufnimmt und gegebenenfalls auch lagert.
Teil der Rasteinheit 120 ist ein Metallteil 46 oder dessen Hohlzylinderabschnitt 64. Das Metallteil 46 weist zudem einen Kappenabschnitt 62 auf, der dabei das Jochteil 142 ausbildet.
Die beiden Abschnitte 62, 64 schließen in Radialrichtung R je einen entsprechenden Aufnahmeraum ab. Dabei begrenzt der Kappenabschnitt 62 oder das Jochteil 142 den Ankerraum 130 und der Hohlzylinderabschnitt 64 einen Innenraum 146. Dabei erstreckt sich der Innenraum 146 in Längsrichtung L. In dem Innenraum 146 ist auch die Magnetfeder 140 angeordnet, die sich einerseits am Kappenabschnitt 62 oder Jochteil 142 und andererseits an einem Steuerelement 148, welches endseitig auf der Ankerstange 14 angeordnet ist, abstützt. Das Steuerelement 148 ist dabei positionsfest auf der Ankerstange 14 und mit dieser längsverschieblich angeordnet. Lediglich aus Gründen der einfachen Illustration sind hier Ankerstange 14 und Steuerelement 148 einstückig dargestellt. Das Steuerelement 148 kann eine zentrale axiale Aufnahmebohrung aufweisen, in die die Ankerstange 14 eingesetzt sein kann. Das Steuerelement 148 ist dann beispielsweise in geeigneter Weise mit der Ankerstange 14 verpressbar und so positionsgenau auf dieser gehalten. Das Steuerelement 148 besteht im Wesentlichen aus zwei verschiedenen geometrischen Körpern, einem Zylinderabschnitt 150 und einem Konusabschnitt 152, wobei der Konusabschnitt 152 an seiner Mantelfläche eine Konusfläche 154 ausbildet. Eine Mantelfläche 156 des Zylinderabschnitts 150 des Steuerelementes 148 ist auf einer den Innenraum 146 in Radialrichtung R begrenzenden Innenraumwand 158 geführt, gegebenenfalls auch gelagert. An dem dem Elektromagneten 8 zugewandten axialen Ende des Steuerelementes 148 befindet sich eine ringförmige Stirnfläche 160, an welcher das eine Ende der Magnetfeder 140 anliegt und so zuverlässig geführt und gehalten ist. Die Konusfläche 154 befindet sich an dem der Stirnfläche 160 gegenüberliegenden Ende des Steuerelementes 148.
Es ist denkbar, dass für die Ausgestaltung des Steuerelementes 148 auch andere Konstruktionen möglich sind. So ist zum Beispiel auch vorstellbar, dass die Konusfläche am Steuerelement auf der dem Elektromagneten 8 zugewandten Seite angeordnet ist und dann gegebenenfalls die Funktionsweise der Verriegelungseinheit 2 geändert ist. Die gezeigte Verriegelungseinheit 2 ist so ausgestaltet, dass bei stromlosem Elektromagneten 8, also bei stromloser Wicklung 126, das Steuerelement 148 die vorliegend als Kugeln ausgebildeten Rastelemente 10 radial nach außen drängt und so den Kolben 6 in Längsrichtung L blockiert. Eine Blockierung der Bewegung des Kolbens 6 kann aber auch bei Bestromung des Elektromagneten 8 erfolgen. Die Lage des Spaltes 138 ist dabei auch gemäß dem Vorschlag variabel. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Spalt 138 auf der der Rasteinheit 120 abgewandten Seite des Ankers 12, also zwischen Anker 12 und dem Magnetkern 132. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass der Spalt dann zwischen dem Anker und dem Jochteil, also der der Rasteinheit zugewandten Seite des Ankers ausgebildet ist.
Die Anordnung der Magnetfeder 140 in dem Innenraum 146 ist vorteilhaft, da damit diese Elemente nicht den magnetischen Kreis, der in den Elementen um den Ankerraum 130 herum ausgebildet ist, beeinträchtigen. Alternativ ist auch eine Anordnung der Magnetfeder im Ankerraum oder auch außerhalb der Rasteinheit möglich, um einen entsprechenden Kraftspeicher auszubilden. Bei einer Bestromung der Wicklung 126 schließt sich der Spalt 138, indem der Anker 12 nach links versetzt wird, wodurch auch die Ankerstange 14 und das von der Ankerstange 14 getragene Steuerelement 148 nach links versetzt werden, wodurch die Magnetfeder 140 komprimiert wird und so einen Kraftspeicher für eine Rückstellbewegung der Einheit aus Anker 12 - Ankerstange 14 - Steuerelement 148 bei Beenden der Bestromung der Wicklung 126 bildet.
Der Hohlzylinderabschnitt 64 des Metallteils 46 trägt an seinem dem Kappenabschnitt 62 oder Jochteil 142 abgewandten Ende oder Endbereich 162 das oder die Rastelemente 10, welche vorliegend als Kugeln ausgebildet sind. Die Rastelemente 10 sind als Kugeln 10 in einem Kugelkäfig vorgesehen. Der hülsen- oder zylinderartige Endbereich 162 des Hohlzylinderabschnitts 64 besitzt dabei radial (bezogen auf die Längsachse L) orientierte Rastelementbohrung 164 zur Aufnahme der Rastelemente 10 oder Kugeln. Je nach axialer Stellung des Steuerelementes 148 ist es möglich, dass die Rastelemente 10 oder Kugeln radial nach innen ausweichen können oder nicht.
Bei der gezeigten Verriegelungseinheit 2 umfasst der Kolben 6 zwei Teile. Der Kolben 6 umfasst ein aus der Öffnung 108 teilweise hervorstehendes Kolbenrohr 166, und das von diesem getrennt hergestellte Kolbendruckstück 168. Die Anordnung ist dabei so gewählt, dass sich das Kolbendruckstück 168 im Gehäuse 40 an dem innenliegenden Ende des Kolbenrohres 166 anschließt und/oder gegen dieses anliegen kann. Das Kolbenrohr 166 ist innen vollständig hohl. Das Kolbenrohr 166 liegt mit seinem endseitig vorgesehenen Flanschring 118 an dem Kolbendruckstück 168 an. Der Flanschring 118 bildet somit eine radial orientierte (bezogen auf die Längsachse L) Begrenzungsfläche des Kolbenrohres 166.
Das Kolbendruckstück 168 weist an seiner dem Flanschring 118 zugewandten Stirnseite eine Ringausnehmung 170 auf. Die Ringausnehmung 170 korrespondiert mit dem Flanschring 118, wobei dieser in die Ringausnehmung 170 eintauchen und fliegend gegen das Kolbendruckstück 168 anliegen kann. Sie sind daher nur aufgrund der Kraftwirkung des angelegten hydraulischen Druckes einerseits und/oder der Kraft der Kolbenfeder 114 andererseits aneinandergedrückt.
Das Kolbenrohr 166 weist sich in Längsrichtung L aneinander anschließend ein Rohrmittelstück 94, ein Rohrmittelstück 70 und ein Stanzrollabschnitt 68 auf. Die Rohrmittelstücke 70, 94 sind ein Tiefziehteil. Der Stanzrollabschnitt 68 ist ein Stanzrollteil. Ersichtlich ist, dass das Stanzrollteil oder der Stanzrollabschnitt 68 in jeder der beiden Stellungen S1, S2 des Kolbens 6 außerhalb des Gehäuses 40 angeordnet ist.
Das Rohrmittelstück 94 bildet den Flanschring 118 aus oder trägt diesen. Das erste Rohrmittelstück 94 schließt sich an einer als Absatz ausgebildeten Verjüngung 172 an das zweite Rohrmittelstück 70 an. Der Durchmesser des Kolbenrohres 166 im Bereich des zweiten Rohrmittelstückes 70 ist geringer als im Bereich des ersten Rohrmittelstückes 94. Diese Verjüngung 172 bildet einen Anschlag aus.
Der Kolben 6 oder dessen Kolbenrohr 166 ist in der Öffnung 108 geführt. Wird der Kolben 6 nach rechts verschoben, so wird die Bewegung dadurch begrenzt, dass die schulterartige Verjüngung 172 gegen den Absatz 116 anliegt.
In der hier gezeigten Einfahrstellung S1 ist der Kolben 6 in das Gehäuse 40 eingeschoben und es steht nur der Stanzrollabschnitt 68, der einen endseitigen Verbindungsbereich 174 des Kolbens 6 ausbildet, aus dem Gehäuse 40 hervor. Weitere, hier nicht gezeigte Elemente, die von dem Kolben 6 bewegt oder gehalten werden, werden im Verbindungsbereich 174 mit dem Kolben 6 zu deren mechanischer Verstellung verbunden. Der Kolben 6 kann hierfür beispielsweise einen in Radialrichtung R verlaufenden Befestigungsbolzen 176 aufweisen, an welchem diese nicht gezeigten Elemente einer Nachfolgemechanik gelagert werden können.
Wie bereits ausgeführt sind alle axialen Abschnitte des Kolbenrohr 166, also das erste Rohrmittelstück 94, die Verjüngung 172, das zweite Rohrmittelstück 70, der Stanzrollabschnitt 68 und der Verbindungbereich 174 innen hohl. Zu beachten ist, dass der Verbindungsbereich 174 eine in der Längsmittelebene vorgesehenen Ausnehmung 178 aufweist, also geschlitzt ist. Zur Aufnahme des Befestigungsbolzens 176 oder Ähnliches sind in dem Stanzrollabschnitt 68 zwei sich diametral gegenüberliegende Bohrungen oder sonstige Durchdringungsöffnung 180 vorgesehen.
Das Kolbendruckstück 168 ist im Wesentlichen hülsenartig, also radial innen hohl ausgebildet, wobei dies und die nachfolgenden Details insbesondere in 6 dargestellt sind. Zur Führung dient seine Außenfläche 182 oder eine O-Ringdichtung 198. Am vorderen, dem Kolbenrohr 166 zugewandten Ende ist an dem Kolbendruckstück 168 ein Außenring 184 vorgesehen. Dessen Außenfläche oder eine O-Ringdichtung 192 ist auf einer Rohrstückinnenwand 186 gelagert, zumindest aber geführt. Der Außenring 184 kann in axialer Richtung (bezogen auf die Längsachse L) an dem Flanschring 118 des Kolbenrohres 166 anliegen. Eine dem Flanschring 118 abgewandte Druckseite 188 des Kolbendruckstücks 168 oder dessen Außenrings 184 ist mit Druck, bevorzugt mit hydraulischem Druck beaufschlagbar und ist daher auch entsprechend massiv ausgebildet.
Es ist hier ein ringförmiger Druckraum 80 vorgesehen. Bevorzugt ist daher das Kolbendruckstück 168 als Drehteil realisiert. Es kann bevorzugt aus Werkzeugstahl bestehen. Radial außen weist der Außenring 184 eine umlaufende Umfangsnut 190 auf, die die O-Ringdichtung 192 aufnimmt. Da diese O-Ringdichtung 192 dem hydraulischen Druck ausgesetzt ist, wird diese auch in radialer Richtung gepresst und verschließt so zuverlässig einen vielleicht noch verbleibenden Spalt zwischen der radialen Außenfläche des Außenringes 184 und der Rohrstückinnenwand 186.
Des Weiteren ist ein Mittelstück 44 vorgesehen, welches auch in den 6 bis 9 mitunter detaillierter dargestellt ist. Das Mittelstück 44 ist ebenfalls hülsenartig ausgebildet und bildet an seiner Innenseite oder der Innenseite des Kunststoffteils 48 eine Lagerfläche 194 für das Kolbendruckstück 186 aus. Die Lagerfläche 194 wirkt dabei zusammen mit der Mantelfläche bzw. Außenfläche 182 des Kolbendruckstückes 186 oder dessen O-Ringdichtung 198. Das Mittelstück 44 ist in der Verriegelungseinheit 2 ortsfest angeordnet. Das Kunststoffteil 48 und das Metallteil 46 sind miteinander verpresst.
Die Außenfläche 182 kann dabei die Mantelfläche eines Zylinders oder Zylinderabschnitts sein. Die Außenfläche 182 trägt an ihrem dem Kolbenrohr 166 abgewandten und dem Elektromagneten 8 zugewandten Ende in einer Umfangsnut 196 die O-Ringdichtung 198. Diese O-Ringdichtung 198 dichtet den zwischen der Außenfläche 182 und der Lagerfläche 194 verbleibenden Spalt, der unter Druck steht, in Richtung zum Elektromagneten 8 ab. Der Druckraum 80 ist somit in Längsrichtung L zwischen den O-Ringdichtungen 192 und 198 abgedichtet.
Der Kolben 6 besteht aus den beiden Bauteilen, dem Kolbenrohr 166 und dem Kolbendruckstück 168, die in der hier gezeigten Variante fliegend zueinander ausgeführt sind d.h. nur aufgrund der Kraftwirkung des angelegten Druckes einerseits und der dagegen gerichteten Kraft der Kolbenfeder 144 andererseits aneinandergedrückt. Dieser aus zwei Bauteilen bestehende Kolben 6 ist zunächst durch das Kolbendruckstück 168 auf der Lagerfläche 194 des Mittelstückes 44 gelagert. Eine weitere Lagerung ist an dem Außenring 184 des Kolbendruckstücks 168 im Zusammenspiel mit der Rohrstückinnenwand 186 vorgesehen. Zudem ist das Kolbenrohr 166 vermittels eines Kunststoffträgers 92 an der Rohrstückinnenwand 186 und vermittels des Rohrmittelstücks 70 an der Öffnung 108 gelagert.
Eine Innenfläche 200 des Kolbendruckstückes 168 umfasst jeweils endseitig, also zueinander axial (bezogen auf die Längsachse L) beabstandete Ausbuchtungen oder Rastaufnahmen 202, 204. Der Durchmesser der ringartigen Ausbuchtungen oder ringartigen Rastaufnahmen 202, 204 kann dabei größer als der Durchmesser der zwischen ihnen liegenden Innenfläche 200 sein. Die Rastaufnahmen 202, 204 sind an der Innenfläche 200 des Kolbendruckstückes 168 als Absatz oder innenliegende Schulter angeordnet. Die Rasteinheit 120 ist in dem Gehäuse 40 ortsfest angeordnet, wobei der Kolben 6 gegenüber der Rasteinheit 120 längsbeweglich ausgeführt ist. In der in 4 und 6 gezeigten Einfahrstellung S1 ist allerdings die Bewegung des Kolbens 6 nach rechts, in Richtung der Öffnung 108, durch die Rasteinheit 120 blockiert; die Verriegelungseinheit 2 ist in der eingezogenen Position des Kolbens 6 blockiert.
Die Rasteinheit 120 umfasstje in Rastelementbohrungen 164 radial (bezüglich der Längsachse L) beweglich gelagerte Rastelemente 10, hier zum Beispiel Kugeln 10 eines Kugelkäfigs. Der Elektromagnet 8 ist in einer abgefallenen Position gezeigt, das heißt, die Wicklung 126 ist nicht mit Strom beaufschlagt. Daher bildet sich zwischen dem Anker 12 und dem Magnetkern 132 der Spalt 138 aus, da die Magnetfeder 140 den Anker 12 nach rechts versetzt und somit auch das Steuerelement 148, an dem sich die Magnetfelder 140 abstützt. Somit gelangt das Steuerelement 148 derart an die axiale Position der Rastelemente/Kugeln 10, so dass die Konusfläche 154 des Steuerelementes 148 auf die Rastelemente/Kugeln 10 wirkt und diese radial (bezogen auf die Längsachse L) nach außen, in die Rastaufnahme 204 schiebt. Dann allerdings ist eine Längsbewegung des Kolbens 6, also eine Bewegung des Kolbens 6 nach rechts blockiert, da eine erste Innenschulter 206, die die Rastaufnahme 204 begrenzt, an den radial nach außen versetzten Rastelementen 10 anliegt. Die Rastelemente 10 können aufgrund der entsprechenden Rastelementbohrungen 164 nicht in Längsrichtung L oder Umfangsrichtung U ausweichen und aufgrund der Stellung des Steuerelements 148 auch nicht in Radialrichtung R wegtauchen. Die erste Innenschulter 206 befindet sich dabei an der Rastaufnahme 204 an der, der Rastaufnahme 202 zugewandten Seite.
In der Einfahrstellung S1 liegt des Weiteren das dem Kolbenrohr 166 abgewandte Ende des Kolbendruckstückes 168 an einer radial verlaufenden Anschlagfläche 208 des Mittelstückes 44 an und blockiert so auch eine Bewegung des Kolbens 6 nach links, in Richtung des Elektromagneten 8.
Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle auch auf 5 verwiesen, in welcher die Stellung gezeigt es, bei welchen der Kolben 6 maximal weit aus dem Gehäuse 40 nach rechts ausgefahren ist, also in die Ausfahrstellung S2. Diese Ausfahrstellung S2 wird einerseits begrenzt durch das Anliegen der Verjüngung 172 an dem Absatz 116 im Bereich der Öffnung 108 des Gehäuses 40. In dieser Stellung ist wiederum der Elektromagnet 8 abgeschaltet, also die Wicklung 126 nicht mit Strom beaufschlagt, wodurch das Steuerelement 148 die Rastelemente/Kugeln 10 in die Rastaufnahme 202 des Kolbendruckstückes 168 schiebt und so andererseits eine Bewegung nach links blockiert. Es liegen dann die radial herausgeschobenen Rastelemente/Kugeln 10 an einer zweiten Innenschulter 210 an, die die Rastaufnahme 202 begrenzt. Die Rastaufnahme 204 kann eine erste Rastaufnahme sein; die Rastaufnahme 202 kann eine zweite Rastaufnahme sein. Die zweite Innenschulter 210 befindet sich dabei an der der Rastaufnahme 204 zugewandten Seite der Rastaufnahme 202. Wie bereits beschrieben sind die beiden Rastaufnahmen 202, 204 axial (bezogen auf die Längsachse L) zueinander beabstandet.
Der Kolben 6, insbesondere das Kolbendruckstück 168 ist beweglich gelagert zwischen dem radial innen angeordneten Hohlzylinderabschnitt 64 und dem radial außen angeordneten Kunststoffteil 48 des Mittelstücks 44. Das Mittelstück 44 nimmt in der Verriegelungseinheit 2 in der gezeigten Ausführung eine zentrale Position ein. Es trägt einerseits an seiner radialen Außenseite 62 und/oder vermittels eines Dichtrings 60 das Gehäuse 40. Es stellt andererseits aber auch eine Verbindung mit dem Elektromagneten 8, insbesondere mit dessen Magnetgehäuse 128 her.
Des Weiteren leistet das Mittelstück 44 eine radiale Ausrichtung des Elektromagneten 8 zur Rasteinheit 120. In diesem Bereich ist es günstig, eine hohe Konzentrizität zu realisieren.
Das Mittelstück 44 besitzt an seiner dem Elektromagneten 8 abgewandten, bzw. dem Kolbenrohr 166 zugewandten Seite einen Verbindungsbereich 214. Dieser Verbindungsbereich 214 ist Bestandteil des Mittelstücks 44. Dabei hat der Verbindungsbereich 214 mehrere Aufgaben. Zunächst stützt dieser ein Rohrstück 54 ab, welches auch als Hülsenstück bezeichnet werden kann, das Teil des Gehäuses 40 ist und auf seiner Innenseite eine Gehäuseinnenwand oder Rohrstückinnenwand 186 zur Verfügung stellt. Des Weiteren begrenzt zumindest ein Teil des Verbindungsbereiches 214 den Druckraum 80, ist also in Kontakt mit dem mit Druck beaufschlagbaren Fluid. Hierzu ist das Rohrstück 54 auf den Verbindungsbereich 214 aufgeschoben oder aufgepresst. Wie bereits beschrieben, ist der Kolben 6, insbesondere dessen Kolbendruckstück 168, an der Rohrstückinnenwand 186 geführt, insofern hat das Rohrstück 54 die Eigenschaften eines Zylinders. Bevorzugt begrenzt bzw. leitet das Rohrstück 54 das Fluid oder den Druck des Fluids zur Verstellung des Kolbens 6 nicht nur auf seiner Rohrstückinnenwand 186, sondern auch auf seiner Rohraußenseite 216. Das Rohrstück 54 weist axial einends innenumfangsseitig eine abgerundete Innenumfangskante 300 und axial anderenends eine abgerundete Außenumfangskante 302 auf.
Die Lagerung des einen Endes des Rohrstückes 54 auf dem Mittelstück 44 unterstreicht die zentrale Bedeutung des Mittelstückes 44 in der hier gezeigten Ausführung. Das andere Ende des Rohrstückes 54 ist im Gehäuse 40 gelagert und die Innenseite des Rohrstückes 54 dient als Lagerung bzw. Führung des Kolbens 6. Das Rohrstück 54 ist in der vorliegenden Ausführung rechtsseitig fluiddicht mit dem Gehäuse 40 im Bereich eines Vorsprungs 218 oder einer Stufe 218 verbunden.
Die Verriegelungseinheit weist eine Kolbensensorik und eine Steuerelementsensorik auf. Die Kolbensensorik umfasst ein magnetisches Element 86 oder Kolbentarget und zwei Magnetfeldsensoren 88, 90 oder Kolbensensoren. Das magnetische Element 86 ist von einem Kunststoffträger 92 umspritzt, der als Kunststoffring ausgebildet und Außenumfangsseitig eine Abstützfläche 290 aufweist, die an der Rohrstückinnenwand 186 entlanggleiten kann, um den Kolben 6 abzustützen. Der Kunststoffträger 92 ist auf den Kolben 6 aufgepresst und in einem axialen Endbereich des Kolbenrohrs 166 gegen den Flanschring 118 angeordnet. Die beiden Magnetfeldsensoren 88, 90 sind jeweils in einer Fluidöffnung 96 angeordnet und können von Fluid umspült werden. Die Steuerelementsensorik umfasst ein magnetisches Element 292 oder Steuerelementtarget und einen Magnetfeldsensoren 98 oder Steuerelementsensor am Gehäuseende 106. Das magnetische Element 292 ist einends an einer Verbindungsstange 298 angeordnet. Anderenends ist die Verbindungsstange 298 fest und daher längsverschieblich mit dem Steuerelement 148 verbunden.
5 zeigt eine perspektivische Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Verriegelungseinheit 2 der 4 in Ausfahrstellung S2. Ersichtlich ist, dass der Kolben 6 aus dem Gehäuse 40 heraus verstellt ist. Diese Ausfahrstellung S2 ist erneut gesichert durch die Rasteinheit 120 wie beschrieben. Die Rastelemente 10 sind in 5 ausgeblendet.
6 zeigt einen Ausschnitt VI nach 3, wobei hier insbesondere das Rückschlagventil 34 zu sehen ist, welches als 3/2-Wege Kugelrückschlagventil ausgestaltet ist. Das Rückschlagventil 34 ersetzt das Magnetventil 36 aus 2. Es lässt einen Fluidfluss in die Verriegelungseinheit 2 zu, wobei dies per Fluidpfad F1 angedeutet ist. Es verhindert jedoch einen Fluidfluss aus der Verriegelungseinheit 2 an dieser Stelle, wie per Fluidpfad F2 visualisiert. Dies Verhindert einen Lufteintrag ins hydraulische System und ein Aufschäumen. In 6 ist die Offenstellung des Rückschlagventils 34 gezeigt. Das Rückschlagventil 34 umfasst ein Ventilgehäuse 234, welches integral mit dem Gehäuse 40 der Verriegelungseinheit 2 ausgebildet ist. Es umfasst zudem eine Ventilschließfeder 236 und als Schließelement eine Kugel oder Schließkugel 238. Die Ventilschließfeder 236 spannt die Schließkugel 238 in eine Schließstellung an einem Dichtsitz 240 vor. Die Schließkugel 238 kann auf ihrem Verstellweg zwischen Ihren Stellungen geführt sein. Der Dichtsitz 240 ist ausgebildet von einem Ventildeckel 242, welcher den Ventileinlass 100 ausbildet und ein Filterelement 244 aufweist. Der Ventildeckel 242 ist mit dem Ventilgehäuse 234 fest verbunden. Das Ventilgehäuse 234 weist einen ersten Kanal 246 auf, der vom Ventileinlass 100 zu einem Druckleitungskanal 250 im Gehäuse 40 führt. Der Druckleitungskanal 250 bildet sich aus zwischen der Innenwand der Gehäuses 40 und der Rohraußenseite 216. Von Dort aus wird das Rohrstück 54 entlang F1 umspült und das Fluid gelangt in die Druckkammer 80. Wenn das Fluid aus der Druckkammer 80 ausgeschoben wird, so folgt es Fluidpfad F2, wobei dann das Rückschlagventil 34 geschlossen ist (nicht dargestellt). Sodann verläuft der Fluidpfad 2 durch den ersten Kanal 246 in einen zweiten Kanal 248, in welchem auch die Ventilschließfeder 236 angeordnet ist. Durch einen Auslasskanal 252 zwischen der Innenwand des Gehäuses 40 und der Rohraußenseite 216 gelangt das Fluid durch eine Fluidöffnung 96 aus dem Gehäuse 40. Ein Dichtring 254 trennt Druckleitungskanal 250 und Auslasskanal 252 fluidisch voneinander.
7 zeigt eine Sprengansicht eines Mittelstücks 44.
Deutlich ist die Zweiteiligkeit des Mittelstücks 44 erkennbar. Das Kunststoffteil 48 bildet außenumfangsseitig in Längsrichtung L verlaufende, in Umfangsrichtung U äquidistante und sich in Radialrichtung R erstreckende Auflagesegmente 50, 52 aus, welche das Rohrstück 54 und das Metallteil 46 tragen, wie auch die 8 und 9 zeigen. Der Bereich zwischen dem Kunststoffteil 48 und dem Metallteil 46 ist ein Verbindungsbereich 286 und der Bereich zwischen dem Kunststoffteil 48 und dem Rohrstück 54 ist ebenfalls ein Verbindungsbereich 288. Die Verbindungsbereiche 286, 288 sind jeweils als Kronenring ausgebildet. In jedem Verbindungsbereich 286, 288 sind in Längsrichtung L verlaufende und zwischen benachbarten Auflagesegmenten 50, 52 ausgebildete Segmentzwischenräume 272 ausgebildet.
8 zeigt eine erste Schnittansicht eines Mittelstücks 44 durch ein Auflagesegment 50, 52, wobei 9 ebenfalls eine Schnittansicht des Mittelstücks 44 zeigt, jedoch diesmal durch einen Segmentzwischenraum 272.
Das Metallteil 46 weist einen Kappenabschnitt 62 auf und einen sich in Längsrichtung L erstreckenden Hohlzylinderabschnitt 64 auf. Der Kappenabschnitt 62 überdeckt das Kunststoffteil 48 stirnseitig. Das Metallteil 48 liegt zudem gegen den Elektromagneten 8 oder dessen Spulenkörper 124 an. Der Kappenabschnitt 62 bildet das Jochteil 142 aus, welches selbst Teil des Magnetkreises ist. Der Ankerraum 130 des Elektromagneten 8 ist gar begrenzt vom Kappenabschnitt 62 oder dem Jochteil 142, das topfartig gestaltet sein kann. Dabei kann eine Anordnung so gewählt werden, dass ein Teil des Ankers 12 in das Jochteil 142 eintauchen kann.
Der Kappenabschnitt 62 bildet eine Anschlagfläche 208 für das Kolbendruckstück 168 des Kolbens 6 aus. Der Kappenabschnitt 62 weist einen Stirnabschnitt 168 auf, von welchem radial innenumfangsseitig ein Topfwandabschnitt 270 rechtwinklig abragt und radialaußenumfangsseitig ein Umfangswandabschnitt 274 rechtwinklig abragt. Der Topfwandabschnitt 270 begrenzt umfangsseitig einen damit verbundenen Topfbodenabschnitt 278 begrenzen. Topfwandabschnitt 270 und Topfbodenabschnitt 278 bilden einen topfartigen Aufnahmeraum 282 für den Anker 12 aus. Das Metallteil 46 weist einen in Längsrichtung L dem Elektromagneten 8 zugewandt abragenden Magnetkonusring 276 auf. Der Stirnabschnitt 168 des Kappenabschnitts 62 weist eine Materialstärke in Längsrichtung L auf, die mindestens um den Faktor zwei größer ist, als die Materialstärke des daran angrenzenden Topfwandabschnitts 270 in Radialrichtung R. Zudem erstreckt sich eine Quermittelebene QJ des Jochteils 142 oder des topfartigen Aufnahmeraums 282 durch den Stirnabschnitt 168.
Der Hohlzylinderabschnitt 64 erstreckt sich ausgehend vom Topfbodenabschnitt 278. Der Hohlzylinderabschnitt weist die Rastelementbohrungen 164 auf zur Aufnahme der Rastelemente 10. Der Hohlzylinderabschnitt 64 kann daher einen Kugelkäfig ausbilden. Das Metallteil 46 weist im Topfbodenabschnitt 278 eine Durchdringungsbohrung 144 auf, durch welche der Anker 12 oder die Ankerstange 14 ragt und vorzugsweise auch lagert. Ersichtlich ist zudem, dass das Metallteil 46 den Anker 12 in jeder seiner Stellungen führt.
Das Kunststoffteil 48 weist außenumfangsseitig einen in Radialrichtung R ragenden Abstützflansch 56 auf. Ausgehend vom Abstützflansch 56 erstrecken sich die Auflagesegmente 50 zur einen Seite in Längsrichtung L und die Auflagesegmente 52 zur anderen Seite in Längsrichtung L. Der Abstützflansch überragt die Auflagesegmente 50, 52 in Radialrichtung R und zentriert das Mittelstück 44 gegenüber dem Gehäuse 40. Das Kunststoffteil 48 weist außenumfangsseitig zudem einen in Längsrichtung L ragenden Trägerflansch 58 auf, der einen Dichtring 60 trägt. Der Trägerflansch 58 ist einstückig mit dem Abstützflansch 56 ausgebildet und stützt sich in Radialrichtung R auf den Auflagesegmenten 50 ab; sie hinterbauen den Trägerflansch 58.
Ersichtlich ist insbesondere anhand von 9, dass das Metallteil 46 mit dem Kunststoffteil 48 dazwischenliegende erste Kanäle 66 ausbildet. Die ersten Kanäle 66 führen zu einem Ausgleichsraum 280, bezeichnet in 4. Der Ausgleichsraum 280 kann durch eine Längsverstellung des Kolbens 6 entstehen. Der erste Kanal 66 dient dem Druckausgleich. Das Kunststoffteil 48 bildet mit dem Rohrstück 54 dazwischenliegende zweite Kanäle 67 aus. Die zweiten Kanäle 67 führen zu dem Druckraum 80. Die Segmentzwischenräume 272 sind daher als fluidische Verbindung ausgebildet. Die ersten und zweiten Kanäle 66, 67 sind vom Kunststoffteil 48 ausgebildete und voneinander getrennte Kanäle 66, 67. Ein jeweiliger Kanal 66, 67 bildet sich daher aus zwischen in Umfangsrichtung U benachbarten Auflagesegmenten 50, 52, dem Kunststoffteil 48 radial innenseitig und dem Metallteil 46 bzw. dem Rohrstück 54 auf der gegenüberliegenden Radialseite, also radial außenseitig.
Ersichtlich ist zudem, dass der Abstützflansch 56 diese beiden Kanäle 66, 67 fluid- und druckdicht trennt, wobei sinnvollerweise der Abstützflansch 56 in Längsrichtung L durchbruchsfrei ausgestaltet ist. Die Auflagesegmente 52 bilden jeweils einen Längsanschlag 284 für das Metallteil 46 aus, wobei sich die jeweiligen Längsanschläge 284 in Radialrichtung R erstrecken und in Radialrichtung R über das jeweilige Auflagesegment 52 hinausstehen. Zwischen dem Rohrstück 54 einerseits und dem Trägerflansch 58 andererseits ist ein Längsabstand A vorgesehen sein, wie in 8 gezeigt.
10 zeigt eine Seitenansicht eines Kolbens 6, wobei hier die sich diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen 178 zu sehen sind. Die Ausnehmungen 178 sind als Langlöcher ausgebildet. Erkennbar sind zudem sich diametral gegenüberliegende Durchdringungsöffnungen 180, in welchen der Befestigungsbolzen 176 gehalten ist. Sinnvollerweise fluchten die Ausnehmungen 178 und der Befestigungsbolzen 176 in Radialrichtung R miteinander. Der Stanzrollabschnitt 68 ist am Kolben 6 oder an einem Rohrmittelstück 70 des Kolbens 6 hartgelötet oder angeschweißt, wobei exemplarisch eine Schweißnaht 76 gezeigt ist. Die beiden miteinander verbundenen Ränder 72 des Stanzrollabschnitts 68 bilden einen Formschluss miteinander aus, wobei dieser hier als Puzzleverschluss 74 ausgestaltet ist. Die puzzleförmigen Ränder 72 weisen hierzu Formschlussgeometrien auf.
11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stanzrollabschnitts eines Kolbens 6 der 10, wobei ersichtlich ist, dass die Ausnehmungen 178 in Längsrichtung L zu beiden Seiten von einem Ringabschnitt 294 des Stanzrollteils oder Stanzrollabschnitts 68 eingefasst sind. Dadurch lässt sich eine stabilere Bauweise erreichen, als mit einem offenen Gabelkopf, der eine Ausnehmung hat, die einseitig offen ist. Das Stanzrollteils oder der Stanzrollabschnitts 68 ist als Hohlzylinder mit gleichbleibenden Durchmesser über seine Längserstreckung ausgebildet.
12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Verriegelungseinheit 2, wobei das Gehäuse 40 einen mäanderförmigen Fluidkanal 78 ausbildet. Der mäanderförmige Fluidkanal 78 ist fluidisch mit dem Druckraum 80 verbunden und dient grundsätzlich dem Einleiten von Fluid in die Verriegelungseinheit 2. Der mäanderförmige Fluidkanal 78 verläuft entlang einer Gehäuseseite 82, wobei das Gehäuse 40 eine Trennebene T aufweist, in der eine mäanderförmige Dichtung 84 angeordnet ist. Ein Deckel, der den mäanderförmigen Fluidkanal 78 und die mäanderförmige Dichtung 84 überdeckt, kann an Bohrungen 296 verschraubt werden. Der Deckel ist jedoch zur Visualisierung des Fluidkanals 78 ausgeblendet. Er weist jedoch eine Fluidöffnung auf, die in den mäanderförmigen Fluidkanal 78 mündet.
Ein Verfahren zum Betreiben der Verriegelungsanordnung 1 oder der Verriegelungseinheit 2 kann zumindest die folgenden Schritte vorsehen:

a. Feststellen, dass der Kolben 6 der Verriegelungseinheit 2 aus seiner Einfahrstellung S1 oder seiner Ausfahrstellung S2 in die jeweils andere der beiden Stellung S1, S2 (Zielstellung) verstellt werden soll,
b. Feststellen, in welcher Betriebsrichtung die Pumpe 28 des Kühlmittelkreislaufs 30 betrieben wird, wobei
- ◯ bei festgestelltem Saugbetrieb der Pumpe 28 die Betriebsrichtung der Pumpe 28 in den Druckbetrieb verstellt wird, oder
- ◯ bei festgestelltem Druckbetrieb der Pumpe 28 die Betriebsrichtung der Pumpe 28 im Druckbetrieb beibehalten wird,
c. Druckbeaufschlagen des Kolbens 6 mittels durch die Pumpe geförderten Hydraulikfluids,
d. Feststellen, dass der Kolben 6 die Zielstellung erreicht hat,
e. Bei in b) festgestelltem Saugbetrieb: erneutes Verstellen der Pumpe 28 in den Saugbetrieb.

Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.
Bezugszeichenliste

1: Verriegelungsanordnung
2: Verriegelungseinheit
4: E-Achse
6: Kolben
8: Elektromagnet
10: Rastelement
12: Anker
14: Ankerstange
16: Rastaufnahme
18: Elektromotor
20: Sperrrad
22: Achse
24: Rad
26: Welle
28: Pumpe
30: Kühlmittelkreislauf
32: Leitung
34: Rückschlagventil
36: Magnetventil
38: Außengehäuse
40: Gehäuse
42: Elektrofahrzeug
44: Mittelstück
46: Metallteil
48: Kunststoffteil
50: Auflagesegment
52: Auflagesegment
54: Rohrstück
56: Abstützflansch
58: Trägerflansch
60: Dichtring
62: Kappenabschnitt
64: Hohlzylinderabschnitt
66: Kanal
67: Kanal
68: Stanzrollabschnitt
70: Rohrmittelstück
72: Rand
74: Puzzleverschluss
76: Schweißnaht
78: Fluidkanal
80: Druckraum
82: Gehäuseseite
84: Dichtung
86: magnetisches Element
88: Magnetfeldsensor
90: Magnetfeldsensor
92: Kunststoffträger
94: Rohrmittelstück
96: Fluidöffnung
98: Magnetfeldsensor
100: Fluideinlass
102: Elektromodulgehäuse
104: Elektronikschnittstelle
106: Gehäuseende
108: Öffnung
110: vorderes Ende
112: Gehäuseende
114: Kolbenfeder
116: Absatz
118: Flanschring
120: Rasteinheit
122: Bohrung
124: Spulenkörper
126: Wicklung
128: Magnetgehäuse
130: Ankerraum
132: Magnetkern
134: Bodenfläche
136: Abschlussfläche
138: Spalt
140: Magnetfeder
142: Jochteil
144: Durchdringungsbohrung
146: Innenraum
148: Steuerelement
150: Zylinderabschnitt
152: Konusabschnitt
154: Konusfläche
156: Mantelfläche
158: Innenraumwand
160: Stirnfläche
162: Endbereich
164: Rastelementbohrung
166: Kolbenrohr
168: Kolbendruckstück
170: Ringausnehmung
172: Verjüngung
174: Verbindungsbereich
176: Befestigungsbolzen
178: Ausnehmung
180: Durchdringungsöffnung
182: Außenfläche
184: Außenring
186: Rohrstückinnenwand
188: Druckseite
190: Umfangsnut
192: O-Ringdichtung
194: Lagerfläche
196: Umfangsnut
198: O-Ringdichtung
200: Innenfläche
202: Rastaufnahme
204: Rastaufnahme
206: Innenschulter
208: Anschlagfläche
212: Außenseite
214: Verbindungsbereich
216: Rohraußenseite
218: Stufe
220: Vorderrad
222: Hinterrad
224: Zahnrad
226: Zahnrad
228: Antriebsbatterie
230: Verkettung
232: Bus-System
234: Ventilgehäuse
236: Ventilschließfeder
238: Schließkugel
240: Dichtsitz
242: Ventildeckel
244: Filterelement
246: Kanal
248: Kanal
250: Druckleitungskanal
252: Auslasskanal
254: Dichtring
256: Dichtung
258: Bohrung
260: Schraube
262: Bohrung
264: Schraube
266: Elektro-Öffnung
268: Stirnabschnitt
270: Topfwandabschnitt
272: Segmentzwischenraum
274: Umfangswandabschnitt
276: Magnetkonusring
278: Topfbodenabschnitt
280: Ausgleichsraum
282: Aufnahmeraum
284: Längsanschlag
286: Verbindungsbereich
288: Verbindungsbereich
290: Abstützfläche
292: magnetisches Element
294: Ringabschnitt
296: Bohrung
298: Verbindungsstange
300: Innenumfangskante
302: Außenumfangskante
II: Ausschnitt
IV: Ausschnitt
A: Längsabstand
F1: Fluidpfad
F2: Fluidpfad
L: Längsachse
QJ: Quermittelebene
R: Radialrichtung
S1: Einfahrstellung
S2: Ausfahrstellung
T: Trennebene
U: Umfangsrichtung

Claims

Verriegelungseinheit (2), umfassend einen Kolben (6) und dienend für das Verriegeln der Bewegung des mit Druck eines Fluids beaufschlagbaren Kolbens (6), wobei die Verriegelungseinheit (2) einen Elektromagneten (8) und mindestens ein Rastelement (10) aufweist und das Rastelement (10) mit dem Anker (12) oder der Ankerstange (14) des Elektromagneten (8) zusammenwirkt und der Kolben (6) mindestens eine Rastaufnahme (16) aufweist und der Kolben (6) durch das haltende Zusammenwirken des Rastelementes (10) mit der Rastaufnahme (16) festlegbar ist, wobei der Kolben (6) zwischen einer eingefahrenen Einfahrstellung (S1) und einer ausgefahrenen Ausfahrstellung (S2) verstellbar ist, wobei der Kolben (6) zumindest abschnittsweise als Hohlteil ausgebildet ist.
Verriegelungseinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (6) zumindest abschnittsweise als Stanzrollteil ausgebildet ist.
Verriegelungseinheit (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzrollabschnitt (68) am Kolben (6) oder an einem Rohrmittelstück (70, 94) hartgelötet oder angeschweißt ist, vorzugsweis vermittels Laserschweißen.
Verriegelungseinheit (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Ränder (72) des Stanzrollabschnitts (68) einen Puzzleverschluss (74) aufweisen.
Verriegelungseinheit (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) der Verriegelungseinheit (2) einen mäanderförmigen Fluidkanal (78) aufweist oder ausbildet, der fluidisch mit einem Druckraum (80) der Verriegelungseinheit (2) verbunden ist.
Verriegelungseinheit (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mäanderförmige Fluidkanal (78) zumindest an und/oder entlang einer Gehäuseseite (82) des Gehäuses (40) der Verriegelungseinheit (2) verläuft.
Verriegelungseinheit (2) Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) der Verriegelungseinheit (2) einen Deckel aufweist, der den mäanderförmigen Fluidkanal (78) überdeckt und eine Fluidöffnung aufweist, die in den mäanderförmigen Fluidkanal (78) mündet.
Verriegelungseinheit (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (40) der Verriegelungseinheit (2) eine Trennebene (T) aufweist, in der der mäanderförmige Fluidkanal (78), vorzugsweise zudem eine mäanderförmige Dichtung (84), angeordnet ist.
Verriegelungseinheit (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kolben (6) ein magnetisches Element (86) verbunden ist und am oder im Gehäuse (40) zumindest ein Magnetfeldsensor (88, 90) zum Erfassen eines Magnetfelds des magnetischen Elements (86) angeordnet ist, vorzugsweise ist das magnetische Element (86) von einem Kunststoffträger (92) umgeben, weiter bevorzugt umspritzt.
Verriegelungseinheit (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Element (86) außenumfangsseitig am Kolben (6), vorzugsweise an dessen Rohrmittelstück (70, 94), insbesondere in einem axialen Endbereich des Kolbenrohrs (166), angeordnet ist.
Verriegelungseinheit (2) nach einem Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Magnetfeldsensor (88, 90) in einer Fluidöffnung (96), vorzugsweise in einem Druckentlastungsanschluss, des Gehäuses (40) angeordnet ist.
Verriegelungseinheit (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Stanzgitter umfasst, welches vorzugsweise den zumindest einen Magnetfeldsensor (88, 90, 98) trägt und/oder von einem Kunststoff umgeben ist, vorzugsweise umspritzt ist.
Verriegelungseinheit (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein zum Gehäuse (40) der Verriegelungseinheit (2) separates und daran befestigtes Elektromodulgehäuse (102) aufweist, welches eine Elektronikschnittstelle (104) aufweist, die vorzugsweise die einzige Elektronikschnittstelle der Verriegelungseinheit (2) ist.
Verriegelungseinheit (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine BUS-System umfasst, an welches eine oder mehrere folgender Komponenten angeschlossen sind: Magnetventil (36), Elektromagnet (8), Magnetfeldsensor (88, 90, 98).