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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromagnetisch betätigte Sperrklinkenanordnung mit einem Bewegungseinhaltungsmechamismus zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugantriebssystem.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Kraftfahrzeuge verwenden ein Antriebs- und Motorsystem, das in der Regel die Verwendung eines sich drehenden Zahnrads oder einer sich drehenden Nabe umfasst, das bzw. die die Umwandlung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung des Fahrzeugs unterstützt. Solche Naben sind oftmals in Getriebekomponenten oder manchmal an der Motorwelle selbst zu finden. Viele elektrische Fahrzeuge verwenden heute auch Naben als Teil der Motor- und Getriebeelemente. Es besteht Bedarf an einem selektiven Sperren und Freigeben der Naben unter unterschiedlichen Bedingungen. Die Naben weisen Zähne auf, die durch eine Zahnlücke getrennt sind. Eine Art und Weise des Sperrens und Freigebens der Nabe zum Verhindern einer Drehung erfolgt durch selektives Bewegen eines Keilstücks in die Zahnlücke zum Sperren der Nabe gegen eine Drehung in allen Richtungen. Solche Sperrmechanismen nehmen sehr viel Raum ein, da sie sperrige Aktuatoren oder Keilmechanismen erfordern können. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer kleineren Anordnung, die einen Linearaktuator, wie zum Beispiel einen elektromagnetischen Aktuator, verwendet. Elektromagnetische Aktuatoren funktionieren jedoch am besten, wenn sie sich durch den gesamten Bewegungshub bewegen können, ohne angehalten zu werden, was den Aktuator beschädigen oder verschleißen kann. Daher besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung eines Bewegungseinhaltungsmerkmals zwischen der Welle und dem Aktuator, das eine Kraft an den Sperrkomponenten aufrechterhält, wenn sie nicht vollständig in Eingriff gebracht werden können, aber auch eine Bewegung des Linearaktuators durch seinen vollen Hub gestattet.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Sperrklinkenanordnung mit einem Bewegungseinhaltungsmechamismus zur Verwendung mit verschiedenen Kraftfahrzeugvorrichtungen, der eine sich drehende Nabe mit mehreren Zähnen aufweist. Die sich drehende Nabe weist eine Zahnlücke zwischen jedem benachbarten Paar der mehreren Zähne auf. Ferner wird eine Klinke bereitgestellt, die zwischen einer ausgerückten Position, in der die Klinke nicht mit der sich drehenden Nabe in Eingriff steht, einer eingerückten Position, in der die Klinke mit der Nabe in Eingriff steht, und einer Zwischenposition, die zwischen der ausgerückten Position und der eingerückten Position liegt, beweglich ist. Ein Sperrnocken ist mit der Klinke in Kontakt und bewegt sich zwischen einer ausgerückten Position, einer eingerückten Position und einer Zwischenposition gegen die Klinke. Ferner wird ein Aktuator bereitgestellt, der mit dem Sperrnocken in Eingriff gebracht werden kann. Der Aktuator bewegt sich zwischen einer eingezogenen Position und einer ausgezogenen Position, wodurch bewirkt wird, dass der Sperrnocken die Klinke zwischen der Zwischenposition, der ausgerückten Position und der eingerückten Position bewegt.
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Figurenliste
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Die vorliegende Erfindung wird anhand der detaillierten Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen besser verständlich, wobei:
- 1 eine schematische Seitenansicht der betätigten Sperrklinkenanordnung ist, wobei der Bewegungseinhaltungsmechanismus in der ausgerückten Position gezeigt wird;
- 2 eine schematische Seitenansicht der betätigten Sperrklinkenanordnung ist, wobei der Bewegungseinhaltungsmechanismus in der eingerückten Position gezeigt wird;
- 3 eine vergrößerte schematische perspektivische Unteransicht der betätigten Sperrklinkenanordnung ist, wobei der Bewegungseinhaltungsmechanismus in der eingerückten Position gezeigt wird;
- 4 eine vergrößerte schematische perspektivische Unteransicht der betätigten Sperrklinkenanordnung ist, wobei der Bewegungseinhaltungsmechanismus in der Zwischenposition gezeigt wird;
- 5 eine vergrößerte Querschnittseitenansicht einer betätigten Sperrklinkenanordnung mit einer U-förmigen Klinke in der eingerückten Position gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 6 eine vergrößerte Querschnittseitenansicht einer betätigten Sperrklinkenanordnung mit einer U-förmigen Klinke in der eingerückten Position gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 7 eine vergrößerte Querschnittseitenansicht einer betätigten Sperrklinkenanordnung mit einer U-förmigen Klinke, die einen Bewegungseinhaltungsmechanismus aufweist, gemäß einem anderen Aspekt der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 8 eine vergrößerte perspektivische Endansicht eines Gehäuses, die die betätigte Sperrklinkenanordnung mit einer U-förmigen Klinke gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung enthält, zeigt;
- 9 eine schematische Seitenquerschnittsansicht einer anderen Ausführungsform des Bewegungseinhaltungsmechanismus ist;
- 10 eine vergrößerte Querschnittseitenansicht einer nachgiebigen Klinke in der verstauten Position gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
- 11 eine vergrößerte Querschnittseitenansicht einer nachgiebigen Klinke in der Ratschenposition gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 12 eine vergrößerte Querschnittsseitenansicht einer nachgiebigen Klinke in der eingerückten Position gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
- 13 eine Seitenansicht der zweiteiligen Klinke gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist rein beispielhaft und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Verwendungen einschränken.
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Nunmehr auf 1-4 Bezug nehmend, wird eine betätigte Sperrklinkenanordnung 10 mit einem Bewegungseinhaltungsmechanismus 12 gezeigt. Die betätigte Sperrklinkenanordnung 10 dient der allgemeinen Verwendung mit einem Kraftfahrzeugsystem und kann auf mehreren verschiedenen Gebieten wie beispielsweise bei Getrieben, Feststellbremsen, Elektromotoren, Elektrofahrzeugantriebssträngen, Sicherheitsgurten, Fahrzeugverschlüssen wie beispielsweise Kofferräumen, Hauben, Türen und in Fenster- und Cabrioaktuatoren, aber nicht darauf beschränkt, implementiert werden. Die betätigte Sperrklinkenanordnung 10 weist eine Nabe 14 auf, die eine sich bidirektional drehende Nabe ist, die sich entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn drehen kann, die Nabe 14 ist jedoch in einigen Anwendungen nur zur Drehung in einer einzigen Richtung konfiguriert.
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Die Nabe 14 weist mehrere Zähne 16 auf, die durch eine Zahnlücke 18 getrennt sind, welche in den Figuren zwischen einem benachbarten Paar A, B der mehreren Zähne 16 gezeigt wird. Obgleich nur eine einzige Zahnlücke bezeichnet wird, versteht sich, dass jeder benachbarte Zahn auf der Nabe 14 durch eine Zahnlücke getrennt wird. Die Zahnlücke 18 (sowie alle Zahnlücken auf der Nabe 14) weist ein vorderes Zahnprofil 20 und ein hinteres Zahnprofil 22 auf.
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In der Nähe der Nabe 14 befindet sich eine Klinke 24, die mit einer Stütze 26 verbunden und um diese drehbar ist. Die Klinke 24 ist zwischen einer in 1 gezeigten ausgerückten Position, in der die Klinke 24 nicht mit der Nabe 14 in Eingriff steht, einer in 2 gezeigten eingerückten Position, in der die Klinke 24 mit der Nabe in Eingriff steht und teilweise in einer Zahnlücke 18 positioniert ist, und einer in 3 gezeigten Zwischenposition, die sich zwischen der ausgerückten Position und der eingerückten Position befindet und in der die Klinke 24 mit der Nabe 14 in Kontakt ist, sich aber nicht in irgendeiner Zahnlücke befindet, beweglich oder drehbar. Die Klinke 24 wird durch eine zwischen dem Körper der Klinke 24 und einem Grund (z. B. Gehäuse, Stütze oder irgendeine andere stationäre Fläche) verbundene Feder 28 drehvorbelastet, um die Klinke 24 in der ausgerückten Position vorzubelasten.
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Bei der in 1-4 gezeigten Ausführungsform dreht sich die Nabe 14 bidirektional, so dass, wenn sich die Klinke 24 in der eingerückten Position befindet, es wünschenswert ist, wenn ein Klinkenkopf 30 der Klinke 24 eng in eine Zahnlücke 19 passt, so dass die Klinke 24 ein Drehen der Nabe 14 verhindert. Der Klinkenkopf 30 weist ein vorderes Klinkenprofil 32 und ein hinteres Klinkenprofil 34 auf, wobei das hintere Klinkenprofil 34 eine Form aufweist, die mit dem hinteren Zahnprofil 22 jeder Zahnlücke 18 zusammenpasst. Das vordere Klinkenprofil 32 des Klinkenkopfs 30 passt mit dem vorderen Zahnprofil 20 jeder Zahnlücke 18 zusammen, so dass der Klinkenkopf 30 eng in die Zahnlücke 18 passt, um jegliches Spiel der Nabe 14 zu verhindern. Um jegliche Bewegung der Nabe 14 zu verhindern, sei es durch Spiel oder andere Faktoren, weist jedes vordere Zahnprofil 20 aller mehreren Zähne 16 einen ersten Tiefenwinkel oder eine erste Neigung auf, und jedes hintere Zahnprofil 22 aller mehreren Zähne 16 weist einen zweiten Tiefenwinkel oder eine zweite Neigung auf, derart, dass sich der erste Tiefenwinkel von dem zweiten Tiefenwinkel unterscheidet. Der Grund für diesen Unterschied beim ersten Tiefenwinkel und zweiten Tiefenwinkel besteht darin, dass der Eingriffsradius der Nabe 14, und wo der Klinkenkopf 30 die Nabe 14 berührt, verschieden ist und erfordert, dass das vordere Zahnprofil 20 und das hintere Zahnprofil 22 verschieden sind und verschiedene Tiefenwinkel aufweisen, um zu gewährleisten, dass der Klinkenkopf 30 ordnungsgemäß in der Zahnlücke sitzt, die sich radial bewegt. Mit anderen Worten sind aufgrund der Art und Weise, wie sich die Nabe 14 dreht, und der Art und Weise, wie der Klinkenkopf 30 in irgendeiner gegebenen Zahnlücke 18 Kontakt herstellt, verschiedene Winkel am vorderen Zahnprofil 20 und hinteren Zahnprofil 22 erforderlich. In Abhängigkeit von dem Design der betätigten Sperrklinkenanordnung 10 hängen der erste Tiefenwinkel des vorderen Zahnprofils 20 und der zweite Tiefenwinkel des hinteren Zahnprofil 22 von mehreren Faktoren ab, einschließlich eines oder mehrerer Faktoren, die aus der aus einem Durchmesser der sich bidirektional drehenden Nabe 14, der Anzahl der mehreren Zähne, einer Tiefe der Zahnlücke und der Position und dem Winkel des Eingriffs des Klinkenkopfs bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
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Die betätigte Sperrklinkenanordnung 10 weist auch einen Sperrnocken 36 mit einer Oberfläche 38, die mit der Klinke 24 in Kontakt ist, auf. Der Sperrnocken 36 ist drehbar mit einer Stütze 40 verbunden und bewegt sich zwischen einer in 1 gezeigten ausgerückten Position, einer in 2-3 gezeigten eingerückten Position und einer in 4 gezeigten Zwischenposition, die sich zwischen der ausgerückten Position und der eingerückten Position befindet. Der Sperrnocken 36 dient als ein Zwischenstück zur Übertragung von Kraft zwischen einem Aktuator 42 und der Klinke 24. Eine Feder 44 ist um die Stütze 40 herum verbunden und ist zwischen dem Sperrnocken 36 und einem Grund (z. B. Gehäuse, Stütze oder irgendeine andere stationäre Fläche) verbunden und belastet den Sperrnocken in die ausgerückte Position, wenn der Aktuator 42 nicht auf den Sperrnocken 36 einwirkt.
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Der Aktuator 42 ist mit dem Sperrnocken 36 verbunden und bewegt sich zwischen einer in 1 gezeigten eingezogenen Position und einer in 2-4 gezeigten ausgezogenen Position. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Aktuator 42 ein Linearaktuator und wird in den Zeichnungen als ein elektromagnetischer Aktuator gezeigt. Obgleich ein elektromagnetischer Aktuator gezeigt wird, liegt im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, dass andere Linearaktuatoren verwendet werden, wie beispielsweise ein aus der einen elektromagnetischen Aktuator, einen Spindelaktuator, einen Nockenaktuator, einen Hydraulikkolbenaktuator, einen Druckluftzylinderaktuator und einen Linearservoaktuator umfassenden Gruppe ausgewählter. Der Aktuator 42 weist einen Schaft 46 auf, der sich linear zwischen der eingezogenen Position und der ausgezogenen Position bewegt. Der Schaft 46 ist auf eine Öffnung 48 am Sperrnocken 36 ausgerichtet, wobei sich der Schaft 46 durch die Öffnung 48 in die eingerückte Position bewegt, wenn sich der Sperrnocken in der Zwischenposition, wie in 4 gezeigt, befindet, und sich nicht in die eingerückte Position, wie in 3 gezeigt, bewegen kann, was erfolgt, wenn sich der Klinkenkopf 30 nicht in die Zahnlücke 18 bewegen kann und mit einem der mehreren Zähne 16 der Nabe 14 in Kontakt ist. Dies schützt den Aktuator 42 vor Beschädigung oder Verschleiß, indem gestattet wird, dass sich der Aktuator 42 durch einen vollen Bewegungsbereich bewegt, selbst wenn eine volle Bewegung der Klinke 24 blockiert wird.
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Die betätigte Sperrklinkenanordnung 10 weist auch einen Bewegungseinhaltungsmechanismus 50 auf, der zwischen dem Aktuator 42 und dem Sperrnocken 36 verbunden ist und gestattet, dass sich der Aktuator 42 in die ausgezogene Position bewegt, wenn sich der Sperrnocken 36 nicht an der Zwischenposition vorbei bewegen kann. Der Bewegungseinhaltungsmechanismus hält eine Kraft am Sperrnocken 36 aufrecht, bis sich die Nabe 14 in eine Position bewegt, in der sich der Klinkenkopf 30 in die eingerückte Position bewegt und der Sperrnocken 36 aufgrund der durch den Bewegungseinhaltungsmechanismus 50 angelegten Kraft in die eingerückte Position bewegt.
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Wie am besten in 3-4 gezeigt ist, weist der Bewegungseinhaltungsmechanismus 50 eine Druckfeder 52 auf, die um den Schaft 46 herum angeordnet ist und zwischen einer oberen Unterlegscheibe 54, die am Schaft 46 fixiert ist, und einer unteren Unterlegscheibe 56, die auf dem Schaft 46 gleiten kann, festgehalten wird, so dass, wenn sich der Sperrnocken 36 nicht an der Zwischenposition vorbeibewegen kann, der Schaft 46 durch die untere Unterlegscheibe 56 und durch die Öffnung 48 am Sperrnocken 36 gleitet, um zu gestatten, dass sich der Schaft 46 in die ausgezogene Position bewegt. Wenn dies erfolgt, wird die Druckfeder 52 zwischen der oberen Unterlegscheibe 54 und der unteren Unterlegscheibe 56, die am Sperrnocken 36 anliegt, komprimiert, um die Kraft bereitzustellen. Die untere Unterlegscheibe 56 weist in der Darstellung eine flache Oberfläche auf, die die Druckfeder 52 berührt, es liegt jedoch im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, eine flache Fläche oder eine konische/sphärische Fläche, die den Sperrnocken 36 berührt, vorzusehen. Der Vorteil bei der Verwendung einer konischen/sphärischen Form liegt darin, dass zusätzlich dazu, dass die konische Fläche eine gleichmäßigere Bewegung gegenüber einer flachen Unterlegscheibe bereitstellt, da sie auf der Oberfläche zwischen der konischen/sphärischen Oberfläche und dem Sperrnocken 36 rollt, zwischen der konischen/sphärischen Oberfläche und dem Sperrnocken 36 mehr Kontaktfläche bestehen würde. Die Verwendung des Bewegungseinhaltungsmechanismus 50 gestattet die Verwendung eines kompakteren und effizienteren Aktuators, wie beispielsweise eines elektromagnetischen Aktuators, während der elektromagnetische Aktuator dadurch geschützt wird, dass er sich ohne unerwünschtes Schlagen des Schafts 46 gegen den Sperrnocken 36, wodurch der Aktuator 42 beschädigt oder seine Betriebslebensdauer reduziert werden kann, durch seinen vollen Hub zwischen der ausgezogenen und eingezogenen Position bewegen kann.
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Nunmehr auf 9 Bezug nehmend, gibt es eine alternative Ausführungsform, die einen Bewegungseinhaltungsmechanismus 58 aufweist, der eine alternative Anordnung gegenüber dem in 3-4 gezeigten Bewegungseinhaltungsmechanismus 50 darstellt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist ein elektromagnetischer Aktuator 60 vorgesehen, der einen linear beweglichen Anker 62 mit einer oberen Federsitzfläche 64 und einem sich von der oberen Federsitzfläche 64 von dem Anker 62 weg erstreckenden Schaft 66 aufweist. Der Anker 62 und der Schaft 66 bewegen sich linear zwischen einer eingezogenen Position und einer ausgezogenen Position.
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Der Bewegungseinhaltungsmechanismus 58 weist einen Kolben 68 auf, der den Sperrnocken 36 berührt und sich infolge der Bewegung des Sperrnockens 36, der sich zwischen der ausgerückten Position, der eingerückten Position und der Zwischenposition bewegt, wie oben in 1-4 beschrieben, zwischen einer eingerückten Position, einer ausgerückten Position und einer Zwischenposition zwischen der eingerückten Position und der ausgerückten Position bewegt. Der Kolben 68 weist einen Sackloch 70 mit einer Tiefe zur Aufnahme eines Teils des Schafts 66 des elektromagnetischen Aktuators 60, wenn sich der elektromagnetische Aktuator 60 zwischen der ausgezogenen Position und der eingezogenen Position bewegt, auf. Eine Druckfeder 72 ist um den Schaft 66 herum angeordnet und wird zwischen der oberen Federsitzfläche 64 auf dem Anker 62 und einer unteren Federsitzfläche 74 am Kolben 68 festgehalten. Wenn sich der Kolben 68 nicht an der Zwischenposition vorbeibewegen kann, gleitet der Schaft 66 weiter in das Sackloch 70 des Kolbens 68, wodurch gestattet wird, dass sich der Schaft 66 in die ausgezogene Position bewegt, und die Druckfeder 72 wird komprimiert, während sich die obere Federsitzfläche 64 zu der unteren Federsitzfläche 74 bewegt, und bewirkt, dass die Druckfeder 72 die Kraft am Kolben 68 bereitstellt. Die Kraft wird freigesetzt, wenn sich der Sperrnocken 36 infolge eines Drehens der Nabe 14 in die eingerückte Position bewegen kann, um zu gestatten, dass sich der Klinkenkopf 30 in die Zahnlücke 18 bewegt, wie oben unter Bezugnahme auf 1-4 beschrieben.
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Nunmehr auf 5-8 Bezug nehmend, wird eine alternative Ausführungsform der Erfindung als eine betätigte Sperrklinkenanordnung 100 mit einer U-förmigen Klinke 102 gezeigt. Die betätigte Sperrklinkenanordnung 100 wird in einer Umgebung in der Position eines gestarteten Motors verwendet und nimmt ein herkömmliches Anlasserzahnrad in Eingriff. Es liegt jedoch im Schutzumfang der Erfindung, dass die Sperrklinkenanordnung 100 bei anderen Anwendungen verwendet wird, einschließlich einer sich bidirektional drehenden Nabe, wie oben unter Bezugnahme auf 1-4 beschrieben. Die betätigte Sperrklinkenanordnung weist eine Nabe 104 auf, die eine sich drehende Nabe mit mehreren Zähnen 106 und mehreren Zahnlücken 108 ist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist das Profil jedes der mehreren Zähne 106 an beiden Flanken das gleiche, somit besteht kein Unterschied zwischen dem vorderen Zahnprofil und dem hinteren Zahnprofil, wie oben unter Bezugnahme auf 1-4 beschrieben. Die mehreren Zähne 106 sind jeweils durch eine der mehreren Zahnlücken 108 getrennt, so dass zwischen jedem benachbarten Paar A', B' der mehreren Zähne 106.
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Die betätigte Sperrklinkenanordnung 100 weist ein Gehäuse 110 mit zwei gegenüberliegenden Klinkenbefestigungsstellen 112, 112' auf. Eine U-förmige Klinke 102 mit einem ersten Eingriffsarm 114 und einem zweiten Eingriffsarm 116, sind beide mit einem Körperabschnitt 118 verbunden, der einen Drehzapfen 120, 120' zur schwenkbaren Verbindung der U-förmigen Klinke 102 mit einer der beiden gegenüberliegenden Klinkenbefestigungsstellen 112, 112' in dem Gehäuse 110 enthält. Der Drehzapfen 120, 120' ist eine Stütze, die an jeder der Befestigungsstellen 112, 112' platziert oder daran positioniert ist. Die U-förmige Klinke 102 ist zwischen einer ausgerückten Position, in der der zweite Eingriffsarm 116 nicht mit der sich drehenden Nabe 104 in Kontakt ist, einer eingerückten Position, in der der zweite Eingriffsarm 116 teilweise in einer Zahnlücke der mehreren Zahnlücken 108 positioniert ist, und einer Zwischenposition, in der der zweite Eingriffsarm 116 mit einem oder mehreren der mehreren Zähne 106 in Kontakt ist und nicht in einer der mehreren Zahnlücken 108 positioniert ist, drehbar.
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Ein Aktuator 122 ist mit dem Gehäuse 110 verbunden und weist einen Schaft 124 auf, der sich zwischen einer ausgezogenen Position und einer eingezogenen Position bewegt. Der Schaft 124 berührt bei Bewegung in die ausgezogene Position den ersten Eingriffsarm 114 der U-förmigen Klinke 102 und dreht die U-förmige Klinke 102 aus der ausgerückten Position in die eingerückte Position. Bei Bewegung des Schafts 124 in die eingezogene Position bewegt sich der Schaft 124 von dem ersten Eingriffsarm 114 weg und berührt ihn nicht. Ein Vorbelastungselement 126 (in 8 gezeigt), wie beispielsweise eine Feder, ist zwischen der U-förmigen Klinke 102 und einem Grund (z. B. Gehäuse 110, Drehzapfen 120 oder andere stationäre Struktur) verbunden, um die U-förmige Klinke 102 zum Schwenken in die ausgerückte Position vorzubelasten.
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Nunmehr auf 6 Bezug nehmend, wird der reversible Aspekt der U-förmigen Klinke 102 dargelegt. Wie gezeigt, ist die U-förmige Klinke 102 aus der Klinkenbefestigungsstelle 112 in die Klinkenbefestigungsstelle 112' bewegt worden. Dies gestattet der U-förmigen Klinke 102, eine in 5 gezeigte sich in die entgegengesetzte Richtung drehenden Nabe 104' zu sperren. In 5 dreht sich die Nabe 104 im Uhrzeigersinn, während sich die Nabe 104' in 6 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Ferner wird durch Bewegen der U-förmigen Klinke 102 die Ausrichtung geändert, so dass in 6 der erste Eingriffsarm 114 mit der Nabe 104 in Kontakt ist, während der zweite Eingriffsarm 116 mit dem Schaft 124 des Aktuators 122 in Kontakt ist.
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8 zeigt eine Endansicht des Gehäuses 110, wobei die U-förmige Klinke 102 im Gehäuse 110 positioniert ist. Das Gehäuse 110 weist zwei Kerben 128, 128' auf, die einen Teil zur Abstützung der Feder 126 aufnehmen, je nachdem, welche Klinkenbefestigungsstelle 112, 112' verwendet wird. Ferner weist der erste Eingriffsarm 114 eine Breite 130 auf, die breiter als eine Breite 132 des zweiten Eingriffsarms 116 ist. Der Grund dafür besteht darin, dass die kleinere Breite von 130 möglich ist, da es aufgrund der Position des Schafts 124 nicht erforderlich ist, gleiche Breiten zu haben. Dies gewährleistet zusätzliche Gewichts- und Kosteneinsparungen, die von der aktuellen Ausführungsform gewährt werden.
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Auf 7 Bezug nehmend, weist bei einer anderen Ausführungsform eine betätigte Sperrklinkenanordnung 100' einen Bewegungseinhaltungsmechanismus 134 auf. Der Bewegungseinhaltungsmechanismus 134 weist eine Feder 140 auf, die um einen Schaft 124' des Aktuators 122' herum positioniert ist. Die Feder 140 wird durch einen Federsitz 136 und eine Unterlegscheibe 138, die auf dem Schaf 124 gleitet, auf dem Schaft 124' gehalten. Die Unterlegscheibe 138 ist mit einer U-förmigen Klinke 102' in Kontakt, wenn sich der Aktuator 122' in die ausgezogene Position bewegt. Wenn sich die U-förmige Klinke 102' nicht in die eingerückte Position bewegen kann, gleitet der Schaft 124 durch eine Öffnung 139 in der U-förmigen Klinke 102' und bewegt sich in die ausgezogene Position, wodurch gestattet wird, dass der Bewegungseinhaltungsmechanismus 134 eine Kraft an der U-förmigen Klinke 102' aufrechterhält, ähnlich wie der in 1-4 beschriebene Bewegungseinhaltungsmechanismus 12.
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10-12 zeigen eine vergrößerte Querschnittseitenansicht einer betätigten Sperrklinkenanordnung 200 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform verwendet das gleiche Gehäuse 110, einen Drehzapfen 120', Klinkenbefestigungsstellen 112, 112', einen Aktuator 122' und einen Schaft 124' ähnlich wie die in obigen 5-8 gezeigten, daher sind gleiche Bezugszahlen aus den 5-8 auf die 10-12 übertragen worden und werden dort verwendet. Die betätigte Sperrklinkenanordnung 200 weist eine zweiteilige Klinke 202 auf, die sich zwischen einer in 10 gezeigten ausgerückten Position, einer in 12 gezeigten eingerückten Position und einer in 11 gezeigten Ratschenposition bewegt, die sich alle auf ein Zahnrad 224 beziehen, das drehbar ist. Es kommt in Betracht, dass das Zahnrad 224 bei der vorliegenden Erfindung Teil eines Motorbremssystems ist, es ist jedoch möglich, dass die betätigte Sperrklinkenanordnung 200 in anderen oben beschriebenen Systemen verwendet wird.
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Die zweiteilige Klinke 202 weist eine untere Backe 204 und eine obere Backe 206 auf, die beide an dem mit einer der Klinkenbefestigungsstellen 112, 112' am Gehäuse 110 verbundenen Drehzapfen 120 schwenkbar befestigt sind. Die obere Backe 206 weist einen oberen Sitz 210 auf, und die untere Backe 204 weist einen unteren Sitz 212 auf. Eine nachgiebige Feder 214 ist zwischen dem oberen Sitz 210 und dem unteren Sitz 212 positioniert und belastet die untere Backe 204 und die obere Backe 206 voneinander weg. Wie am besten in 13 gezeigt ist, weist die obere Backe 206 einen oberen Anschlag 221 und einen unteren Anschlag 222 auf, zwischen denen die untere Backe 204 schwenkt. Der obere Anschlag 221 und der untere Anschlag 222 verhindern, dass sich die untere Backe 204 und die obere Backe 206 über die unkomprimierte Länge der nachgiebigen Feder 214 hinaus öffnen oder die nachgiebige Feder 214 zu sehr bis zu dem Punkt komprimieren, so dass sie fest oder beschädigt wird. Dies gestattet, dass die Gesamthöhe der zweiteiligen Klinke 202 in ihrem am weitesten ausgezogenen oder zusammengelegten Zustand bekannt ist, während ferner gestattet wird, dass die Anordnung der zweiteiligen Klinke 202 an einer Montageanlage gehandhabt wird, wo es weniger wahrscheinlich ist, dass sie während der Montage herausfällt, wenn keine Anschläge vorhanden sind.
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Die betätigte Sperrklinkenanordnung 200 weist ferner den Aktuator 122' auf, der bei dieser Ausführungsform ein Elektromagnet ist, der mit dem Gehäuse 110 verbunden ist, wobei sich ein Schaft 124' in das Gehäuse 110 erstreckt und mit der unteren Backe 204 der zweiteiligen Klinke 202 in Kontakt ist. Die untere Backe 204 der zweiteiligen Klinke 202 weist einen Radius 216 auf, der einen Schaftradius 218 am Schaft 124 berührt, um eine gleichmäßige Bewegung zwischen dem Aktuator 122' und der unteren Backe 204 bereitzustellen. Um den Drehzapfen 120' herum ist eine Rückstellfeder 220 positioniert, die zwischen der unteren Backe 204 und dem Gehäuse 110 verbunden ist. Die Rückstellfeder 220 bewegt die untere Backe 204 in Kontakt mit dem an der oberen Backe 206 ausgebildeten unteren Anschlag 222, um die gesamte zweiteilige Klinke 202 in die verstaute Position zu bewegen, wenn sich der Schaft 124' in die eingezogene Position bewegt.
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Der Betrieb der betätigten Sperrklinkenanordnung 200 wird in 10-12 gezeigt. In 10 ist der Schaft 124' in eine eingezogene Position bewegt, und die zweiteilige Klinke 202 ist durch die Vorbelastung der Rückstellfeder 220 in eine verschachtelte Position geschwenkt, wie in 10 gezeigt ist. Der Schaftradius 218 kann entweder mit dem Radius 216 des Schafts 124' in Kontakt sein oder kann bis zu dem Punkt eingezogen sein, dass kein Kontakt besteht.
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Zum Ausbringen der betätigten Sperrklinkenanordnung 200 wird der Aktuator 122 betätigt, und der Schaftradius 218 des Schafts 124 bewegt sich nach oben und berührt (wenn er nicht bereits in Kontakt steht) den Radius 216 der unteren Backe 204 und beaufschlagt ihn mit einer Kraft. Dadurch wird gegen die nachgiebige Feder 214 gedrückt, wodurch eine Aufwärtskraft auf die obere Backe 206 übertragen wird, die bewirkt, dass sich die gesamte zweiteilige Klinke 202 mit der oberen Backe 206 nach oben zu dem Zahnrad 224 bewegt. Wenn sich das Zahnrad 224 mit einer hohen Drehzahl dreht, wird, wenn die obere Backe 206 der zweiteiligen Klinke 202 mit dem Zahnrad 244 in Kontakt kommt, die obere Backe 206 wieder nach unten zu der unteren Backe 204 abgelenkt, und die nachgiebige Feder 214 drückt die obere Backe 206 wieder nach oben, wodurch ein Ratschenmodus erzeugt wird, wenn die obere Backe 206 durch die Bewegung des sich bewegenden Zahnrads 224 und die Kraft der nachgiebigen Feder 214 hin und her gedrückt wird. Der Ratschenmodus ist in 11 gezeigt. Der Ratschenmodus tritt dadurch auf, dass die Aktuatorkraft größer als die Ratschenkraft ist und die Schraubenfederkraft geringer als die Aktuatorkraft ist. Würde sich das Zahnrad 224 ausreichend verlangsamen, so dass die obere Backe 206 mit einem Zahn am Zahnrad 224 (wie in 12 gezeigt) in Eingriff gelangen kann, sperrt die obere Backe 206 das Zahnrad 224 in Position, und die Drehmomentlast wird durch die obere Backe 206 auf die Hinterseite der Tasche des Gehäuses 110, wo die zweiteilige Klinke 202 sitzt, übertragen. Wenn der Aktuator 122 deaktiviert wird und keine Drehmomentlast am Zahnrad liegt, wird die zweiteilige Strebe 202 aufgrund der durch die Rückstellfeder 220, die zwischen dem Gehäuse 110 und der unteren Backe 204 reagiert, bereitgestellten Kraft in dem Gehäuse 110 verstaut. Der Ratschenmodus tritt weiter auf, bis sich entweder der Schaft 124 in die ausgerückte Position, wie in 10 gezeigt, zurückbewegt oder bis sich das Zahnrad 224 ausreichend verlangsamt, so dass die obere Backe 206 die Zähne in Eingriff nimmt und das Zahnrad 225 gegen eine Bewegung sperrt, wie in 12 gezeigt.
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Die Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhaft, und somit sollen Variationen, die nicht von dem Wesen der Erfindung abweichen, in den Schutzumfang der Erfindung fallen. Solche Variationen werden nicht als ein Abweichen vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung betrachtet.