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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen einer Rasteinrichtung
gemäß der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus
der
DE 10 2006 014 756.1 ist
eine Vorrichtung zum Speichern von Hydraulikfluid eines Hydrauliksystems
einer Getriebeeinrichtung bekannt, bei welcher ein in einem Zylinder
aufgrund einer fluidischen Druckbeaufschlagung axial verschiebbares Kolbenelement
einer Kolben-Zylinder-Einheit in einer vordefinierten Kolbenstellung
von einer Rasteinrichtung haltbar ist. Die Rasteinrichtung ist über einen elektromagnetischen
Aktor durch Aufheben einer Wirkverbindung zwischen Rastelementen
und dem Kolbenelement von einem aktivierten Zustand in einen deaktivierten
Zustand überführbar. Die
Wirkverbindung zwischen den Rastelementen und dem Kolbenelement
ist in bestromtem Zustand des Aktors, zu dem ein Betätigungselement
von dem Aktor in einen einen Eingriff der Rastelemente mit dem Kolbenelement
vermeidenden Betriebszustand verbracht ist, aufgehoben.
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Nachteilig
dabei ist jedoch, dass das Betätigungselement
bei stromlos geschaltetem elektromagnetischem Aktor durch eine Federeinrichtung
aus dem Wirkbereich der Rasteelemente gedrückt wird, die für eine einwandfreie
Funktionsweise der Vorrichtung einen unerwünscht hohen Bauraumbedarf aufweist
Zudem ist durch die Anordnung der Federeinrichtung ein hoher Fertigungsaufwand
für die
die Federeinrichtung umgebenden Bauteile sehr hoch, um eine Führungsstabilität für die Federeinrichtung
zur Verfügung
stellen zu können
und eine Reibung zwischen einem Federelement der Federeinrichtung
und den das Federelement umgebenden Bauteilen möglichst gering zu halten.
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Eine
Parksperre, insbesondere für
automatische Getriebe von Kraftfahrzeugen, ist aus der
DE 198 34 156 A1 bekannt.
Die Parksperre wird über
einen hydraulischen Druck, der auf einen Federbereich wirkt, entriegelt
und in diesem entriegelten Zustand zusätzlich durch eine Verriegelung
gehalten, welche durch Bestromung eines Magneten betätigt wird.
Die Verriegelung bleibt so lange aktiviert und die Parksperre somit
entriegelt, bis der Magnet stromlos geschaltet wird. Die Verriegelung
ist dabei derart ausgeführt,
dass der Magnet in der Stellung, in der die Verriegelung betätigt ist,
eine geringere Leistungsaufnahme hat, als zum Einlegen der Verriegelung
benötigt
wird.
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Dabei
ist von Nachteil, dass die Verriegelung nur in bestromten Zustand
des Magneten aktiviert ist und somit der Magnet eine hohe Stromaufnahme
aufweist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Vorrichtung zum
Betätigen
einer Rasteinrichtung zur Verfügung zu
stellen, die durch einen geringen Bauraumbedarf sowie durch eine
geringe Stromaufnahme gekennzeichnet ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Betätigen
einer Rasteinrichtung, mittels welcher ein in einem Zylinder aufgrund
einer fluidischen Druckbeaufschlagung axial verschiebbares Kolbenelement einer
Kolben-Zylinder-Einheit
in einer vordefinierten Kolbenstellung haltbar ist, ist die Rasteinrichtung über einen
elektromagnetischen Aktor durch Aufheben einer Wirkverbindung zwischen
Rastelementen und dem Kolbenelementen von einem aktivierten Zustand
in einen deaktivierten Zustand überführbar. Die Wirkverbindung
ist in bestromtem Zustand des Aktors, zu dem ein Betätigungselement
von dem Aktor in einen einen Eingriff der Rastelemente mit dem Kolbenelement
vermeidenden Betriebszustand verbracht ist, aufgehoben.
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Erfindungsgemäß ist dem
Betätigungselement
ein Permanentmagnet zugeordnet, der das Betätigungselement in unbestromtem
Zustand des Aktors in einen einen Eingriff der Rastelemente mit
dem Kolbenelement zulassenden Betriebszustand überführt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
stellt somit ein System dar, welches einen Verriegelungszustand
einer Rasteinrichtung stromlos aufrecht erhält und durch Aufprägen eines
elektrischen Stromes den Verriegelungszustand deaktiviert. Damit
wird eine Energiebilanz im Vergleich zu aus dem Stand der Technik
bekannten Systemen verbessert, da Haltephasen beziehungsweise aktivierte
Zustände
einer Rasteinrichtung im Betriebsprofil überwiegen.
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Darüber hinaus
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Vorrichtungen, insbesondere
im Vergleich zu der aus der
DE
10 2006 014 756.1 bekannten Vorrichtung, durch einen geringeren
Bauraumbedarf sowie einem reduzierten Fertigungsaufwand gekennzeichnet,
da ein Permanentmagnet im Vergleich zu einer Federeinrichtung weniger
Bauraumbedarf aufweist und die zueinander bewegten Bauteile mit
geringeren Fertigungstoleranzen ausführbar sind. Letztgenannter Vorteil
ergibt sich aus der Tatsache, dass der Permanentmagnet als starrer
Körper
ausgeführt
ist und während
einer Betätigung
des Betätigungselementes im
Gegensatz zu einer Federeinrichtung keine Ausbeulungen oder dergleichen,
die unter Umständen
zu einer erhöhten
Reibung während
der Betätigung
des Betätigungselementes
führen,
aufweist.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Betätigen
einer Rasteinrichtung ist der Permanentmagnet innerhalb des elektromagnetischen
Aktors oder derart benachbart zum elektromagnetischen Aktor angeordnet, dass
bei bestromtem elektromagnetischem Aktor eine elektromagnetische
Schwächung
des Permanentmagnetfeldes vorliegt und die Rasteinrichtung mit geringem
Strombedarf von einem aktivierten Zustand in einen deaktivierten
Zustand überführbar ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispielen,
wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele der Übersichtlichkeit
halber für
bau- und funktionsgleiche
Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden. Es zeigt:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeuges, welche mit einem
Fahrzeuggetriebe und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgebildet
ist;
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2 eine
stark schematisierte Längsschnittansicht
einer Kolben-Zylinder-Einheit
mit einem ersten Ausführungsbeispieles
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wobei eine Kolbenelement in einem zu einem Maximum eines Speicherraumes äquivalenten Position
angeordnet ist;
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3 die
Vorrichtung gemäß 2,
wobei sich das Kolbenelement in einer zu einem Minimum des Volumens
des Speicherraumes äquivalenten
Position befindet;
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4 eine
zu 2 und 3 alternative Ausgestaltung
der Vorrichtung nach der Erfindung, wobei ein Permanentmagnet gehäusefest
ausgeführt ist;
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5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung, wobei der Permanentmagnet außerhalb eines elektromagnetischen
Aktors angeordnet ist;
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6 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der ein Betätigungselement
aus einem Zylinder einer Kolben-Zylinder-Einheit geführt ist
und mit dem außerhalb
des elektromagnetischen Aktors angeordneten Permanentmagneten zusammenwirkt;
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7 die
Vorrichtung nach der Erfindung in Verbindung mit einem fluidisch
betätigbaren
Aktor einer einer Getriebeeinrichtung zugeordneten Parksperreinrichtung
mit aktivierter Rasteinrichtung;
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8 die
Vorrichtung gemäß 7 mit deaktivierter
Rasteinrichtung;
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9 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wobei die Rasteinrichtung mit jeweils um einen Drehpunkt verschwenkbaren
Rastelementen ausgebildet ist;
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10 die
Vorrichtung gemäß 9 bei deaktivierter
Rasteinrichtung;
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11 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit gehäusefest ausgeführtem Permanentmagnet
und mit aktivierter Rasteinrichtung;
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12 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit gehäusefest
ausgeführtem
Permanentmagnet und einer Rasteinrichtung gemäß 9;
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13 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei der der Permanentmagnet außerhalb
des elektromagnetischen Aktors angeordnet ist und mit aktivierter
Rasteinrichtung; und
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14 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
bei welcher der Permanentmagnet außerhalb der Kolben-Zylinder-Einheit
angeordnet ist.
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In 1 ist
eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeuges 1,
welches in an sich bekannter Art und Weise mit einer Brennkraftmaschine 2 und
einer Getriebeeinrichtung 3 ausgeführt ist. Die Getriebeeinrichtung 3 kann
grundsätzlich
jedes aus der Praxis bekannte automatisierte Handschaltgetriebe
oder Automatgetriebe sein, welches mit hydraulisch ansteuerbaren
Schaltelementen 25, 26, wie beispielsweise reibschlüssigen Lamellenkupplungen oder
Lamellenbremsen, ausgebildet ist.
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Die
Getriebeeinrichtung 3 ist vorliegend mit einem in 2 stark
schematisiert dargestellten Hydrauliksystem 19, einem Ölsumpf 4 und
einer Kolben-Zylinder-Einheit 5 zum
Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 19 der
Getriebeeinrichtung 3 ausgebildet. Für eine Verbrauchsoptimierung und
eine Reduzierung von Schadstoffemissionen des Fahrzeuges 1 ist
eine so genannte Motor-Start-Stopp-Funktion vorgesehen, mittels
welcher die Brennkraftmaschine 2 in vordefinierten Betriebszuständen des
Fahrzeuges 1 abgeschaltet wird und bei Vorliegen eines
oder mehrerer vordefinierter Startkriterien wieder gestartet wird.
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Die
der Getriebeeinrichtung 3 zugeordnete Kolben-Zylinder-Einheit 5 zum
Speichern von Hydraulikfluid des Hydrauliksystems 19 der
Getriebeeinrichtung 3 ist in einer schematisierten Längsschnitteinzelansicht
in 2 gezeigt. Die Kolben-Zylinder-Einheit 5 ist
mit einem Zylinder 6 und einem Kolbenelement 7 ausgebildet,
die einen mit dem Hydrauliksystem 19 der Getriebeeinrichtung 3 verbindbaren
Speicherraum 8 begrenzen, dessen Volumen in Abhängigkeit
eines Betriebszustandes des Kolbenelementes 7 zwischen
einem Minimum und einem Maximum variierbar ist. Das Kolbenelement 7 ist zwischen
einer in 3 dargestellten ersten Endstellung
und einer in 2 dargestellten zweiten Endstellung
längsverschieblich
im Zylinder 6 angeordnet, wobei das Volumen des Speicherraumes 8 während einer
Bewegung des Kolbenelementes 7 in Richtung seiner ersten
Endstellung verkleinert und während
einer Bewegung in Richtung seiner zweiten Endstellung vergrößert wird.
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Des
Weiteren begrenzen das Kolbenelement 7 und der Zylinder 6 auf
der dem Speicherraum 8 abgewandten Seite des Kolbenelementes 7 den
Raum 9, in welchem eine Federeinrichtung 10 angeordnet ist.
Die Federeinrichtung 10 ist als Schraubenfeder ausgeführt, welche
einenends an der dem Speicherraum 8 abgewandten Stirnfläche des
Kolbenelementes 7 und anderenends an einer Stirnfläche des
Zylinders 6 anliegt und im Betrieb der Kolbenzylindereinheit 5 als
Druckfeder wirkt.
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Der
Speicherraum 8 ist vorliegend sowohl mit einem Hydrauliksystem 19 der
Getriebeeinrichtung 3 als auch mit einer Getriebepumpe 28 der
Getriebeeinrichtung 3 verbunden, wobei zwischen dem Speicherraum 8 und
dem Hydrauliksystem 19 beziehungsweise der Getriebepumpe 28 ein
in Befüllrichtung
des Speicherraumes 8 sperrendes Rückschlagventil 29 und
eine das Rückschlagventil 29 umgehende
Bypassleitung 30 vorgesehen ist, welche mit einer Drosseleinrichtung 31 ausgeführt ist.
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Im
Zylinder 6 ist eine Rasteinrichtung 11 angeordnet,
mittels welcher das Kolbenelement 7 in dem zu dem Maximum
des Volumens des Speicherraumes 8, d. h. in der zweiten
Endstellung des Kolbenelementes 7, entgegen eines Rückstellbestrebens
des Kolbenelementes 7 ausgehend von einem Betriebszustand,
der von dem zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes 8 äquivalenten
Betriebszustand des Kolbenelementes 7 verschieden ist,
in Richtung des zu dem Minimum des Volumens des Speicherraumes 8 äquivalenten
Betriebszustandes des Kolbenelementes 7 haltbar ist. Das
Rückstellbestreben
des Kolbenelementes 7 wird bei der Kolben-Zylinder-Einheit 5 durch
die mit dem Kolbenelement 7 und der Gehäuseeinrichtung 6 zusammenwirkende
Federeinrichtung 10 zur Verfügung gestellt.
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Das
Kolbenelement 7 ist im Bereich seiner dem Raum 9 zugewandten
Seite mit einem gegenüber
einem Führungsbereich 7A,
dessen Außendurchmesser
prinzipiell dem Innendurchmesser des Zylinders 6 entspricht,
mit einem gegenüber
dem Führungsbereich 7A reduzierten
Außendurchmesser ausgeführten Kolbenbereich 7B ausgebildet,
wobei der Kolbenbereich 78 hohlzylindrisch ausgeführt ist.
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Die
Rasteinrichtung 11 ist über
eine Vorrichtung 12, die einen elektromagnetischen Aktor 13,
einen Permanentmagneten 14 und ein Betätigungselement 15 aufweist,
betätigbar.
Dabei ist die Rasteinrichtung 11 über den elektromagnetischen
Aktor 13 durch Aufheben einer Wirkverbindung zwischen Rastelementen 16A, 16B und
dem Kolbenelement 7 von einem aktivierten Zustand in einen
deaktivierten Zustand überführbar, wobei
die Wirkverbindung in bestromtem Zustand des Aktors 13,
zu dem das Betätigungselement 15 von
dem Aktor 13 in einen einen Eingriff der Rastelemente 16A, 16B mit
dem Kolbenelement 7 vermeidenden Betriebszustand verbracht ist,
aufgehoben ist.
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Der
elektromagnetische Aktor 13 ist bis auf seinen Innenbereich
von Magnetfeld führendem
Material, insbesondere ferromagnetischem Material, mit hoher magnetischer
Permeabilität
umgeben. Hierbei grenzt die dem Kolbenelement 7 zugewandte
Seite des Aktors 13 an ein Rückschlussbereich 22,
während
an seiner dem Kolbenelement 7 abgewandten Seite ein Magnetkern 23 angeordnet
ist, wobei der Rückschlussbereich 22 und
der Magnetkern 23 außerhalb
des elektromagnetischen Aktors 13 miteinander verbunden
sind. Der Rückschlussbereich 22 und/oder
der Magnetkern 23 können/kann
in den Innenbereich des Aktors 13 hineinragen.
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Der
Permanentmagnet 14 ist vorliegend koaxial und radial innerhalb
des elektromagnetischen Aktors 13 angeordnet und fest mit
dem im Zylinder 6 axial verschieblich ausgeführten Betätigungselement 15 verbunden.
Der Permanentmagnet 14 ist bei dem in 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 12 zum Betätigen der Rasteinrichtung 11 direkt
neben einem mit dem Betätigungselement 15 fest
verbundenen Anker 24 mit hoher magnetischer Permeabilität angeordnet
und ebenfalls fest mit dem Betätigungselement 15 verbunden,
womit der Permanentmagnet 14 gemeinsam mit dem Anker 24 und
dem Betätigungselement 15 in
Richtung der axialen Erstreckung des Zylinders 6 verschiebbar
ist.
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In
unbestromtem Betriebszustand des elektromagnetischen Aktors 13 beaufschlägt der Permanentmagnet 14 das
Betätigungselement 15 mit
einer in entgegengesetzter Richtung des Kolbenelementes 7 wirkenden
Kraft. Diese Kraft rührt
davon, dass das magnetische System aus Permanentmagnet 14,
Anker 24, Rückschlussbereich 22 und
Magnetkern 23 bemüht
ist, seine magnetische Gesamtenergie zu minimieren. Dabei strebt
es an, den vom Permanentmagneten 14 ausgehenden magnetischen
Fluss möglichst
ausschließlich
in den Magnetfeld führenden
Elementen zu führen,
um die Gesamtreluktanz entlang der geschlossenen magnetischen Feldlinien zu
verringern.
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In
unbestromtem Betriebszustand des elektromagnetischen Aktors 13 verschiebt
somit der Permanentmagnet 14 das Betätigungselement 15 mit seinem
Kopfbereich 15A in eine die Rasteinrichtung 11 aktivierende
Position, in der die über
den Umfang des Kopfbereiches 15A verteilt angeordneten
und die als Kugeln ausgeführten
Rastelemente 16A, 16B vom Kopfbereich 15A des
Betätigungselementes 15 radial
nach außen
in einen Verschiebeweg von nach innen gerichteten Absatzanschlägen 17A, 17B des Kolbenelementes 7 gedrückt sind,
so dass das Kolbenelement 7 bei einer Bewegung in Richtung
seiner in 3 dargestellten ersten Endlage
mit seinen Absatzanschlägen 17A und 17B an
den Rastelementen 16A, 16B zum Anliegen kommt
und form schlüssig gehalten
wird. Das Betätigungselement 15 wird
von dem Permanentmagneten 14 in der in 2 dargestellten
Position gehalten, in der wiederum die Rastelemente 16A, 16B vom
Kopfbereich 15A des Betätigungselementes 15 in
der in 2 dargestellten Position gehalten sind.
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Ergeht
ein Deaktivierungssignal für
die Rasteinrichtung 11, wird der elektromagnetische Aktor 13 in
einem derartigen Umfang bestromt, dass das Betätigungselement 15 von
dem elektromagnetischen Aktor 13 in die in 3 dargestellte
Position verschoben wird, in der die Rastelemente 16A und 16B von den
Absatzanschlägen 17A, 17B radial
nach innen gedrückt
werden und das Kolbenelement 7 freigeben. Gleichzeitig
wird ein Hülsenelement 18 von
einer Federeinrichtung 20 mit seinem dem Kolbenelement 7 zugewandten
Ende über
die Rastelemente 16A und 16B geschoben, damit
diese zwischen dem Hülsenelement 18 und
dem Betätigungselement 15 in
ihrer Montageposition sicher gehalten sind.
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Bei
einer Befüllung
des Speicherraumes 8 und einer damit einhergehenden Bewegung
des Kolbenelementes 7 ausgehend von seiner ersten Endlage
in Richtung seiner zweiten Endlage wird zuerst das Hülsenelement 18 von
dem Kolbenelement 7 aus dem Bereich der Rastelemente 16A und 16B verschoben,
während
das Kolbenelement 7 noch nicht in Anlage mit dem Betätigungselement 15 kommt.
Mit steigendem Füllgrad
des Speicherraumes 8 kommt das Kolbenelement 7 mit
dem Betätigungselement 15 in
Anlage und drückt
dieses ausgehend von der in 3 gezeigten
Stellung in die in 2 dargestellte Position, in
der die Rastelemente 16A und 16B über einer
Führungsschräge 21 des
Betätigungselementes 15 radial
nach außen
gedrückt
werden. In diesem Betriebszustand der Kolben-Zylinder-Einheit 5 wird die
Bestromung des elektromagnetischen Aktors 13 unterbrochen,
um das Betätigungselement 15 mittels des
Permanentmagneten 14 in der zu dem aktivierten Betriebszustand
der Rasteinrichtung 11 äquivalenten
Stellung zu halten.
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In 4 bis 6 ist
jeweils die Kolben-Zylinder-Einheit 5 gemäß 2 dargestellt,
die zur Betätigung
der Rasteinrichtung 11 jeweils mit von der Vorrichtung 12 gemäß 2 abweichenden
Vorrichtungen 12 ausgebildet sind. Dabei unterscheiden sich
die Vorrichtungen 12 gemäß 4 bis 6 von
der Vorrichtung 12 gemäß 2 lediglich
im Bereich des Permanentmagneten 14, weshalb bzgl. der weiteren
Funktionalitäten
der Kolben-Zylinder-Einheit 5, der Rasteinrichtung 11 sowie
der Vorrichtung 12 auf die vorstehende Beschreibung zu 2 und 3 verwiesen
wird und nachfolgend im Wesentlichen auf die Unterschiede näher eingegangen
wird.
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Der
Permanentmagnet 14 der Vorrichtung 12 gemäß 4 ist
fest mit dem Magnetkern 23 verbunden und das Betätigungselement 15 ist
gemeinsam mit dem Anker 24 gegenüber dem Permanentmagneten 14 verschiebbar
ausgeführt,
wobei das Betätigungselement 15 sowohl
in unbestromtem Zustand als auch in bestromtem Zustand des elektromagnetischen
Aktors 13 die vorbeschriebenen Positionen zum Aktivieren
beziehungsweise zum Deaktivieren der Rasteinrichtung 11 einnimmt.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 12 zum Betätigen der Rasteinrichtung 11 ist in 5 gezeigt,
bei der der Permanentmagnet 14 auf der dem Kolbenelement 7 zugewandten
Seite des elektromagnetischen Aktors 13 in den Rückschlussbereich 22 integriert
ist und somit nicht in dem vom Aktor 13 radial umschlossenen
Innenbereich angeordnet ist. Dabei ist beispielsweise ein Südpol des Permanentmagneten 14 in
einem dem Anker 24 abgewandten Außenbereich des Permanentmagneten 14 vorgesehen,
während
der Nordpol des Permanentmagneten in dem dem Anker 24 zugewandten Innenbereich
des Permanentmagneten 14 ausgebildet ist, um das Betätigungselement 15 in
der vorbeschriebenen Art und Weise zum Aktivieren oder Deaktivieren
der Rasteinrichtung 11 über
die Vorrichtung 12 entsprechend positionieren zu können.
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Bei
der in 6 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung 12 zum
Betätigen
der Rasteinrichtung 11 ist der Permanentmagnet 14 außerhalb der
Kolben-Zylinder-Einheit 5 angeordnet und mit einem gehäusefesten
Bauteil der Getriebeeinrichtung 3 fest verbunden. Das Betätigungselement 15 ist
vorliegend durch den auf der dem Kolbenelement 7 abgewandten
Seite des elektromagnetischen Aktors 13 angeordneten Rückschlussbereich 22 aus
dem Inneren des Zylinders 6 geführt, um in unbestromtem Zustand
des Aktors 13 mit einem Kontaktelement 27 spaltfrei
an dem Permanentmagneten 14 anzuliegen. In bestromtem Zustand
des Aktors 13 wird das Betätigungselement 15 in
die in 6 dargestellte Position verstellt, um die Rasteinrichtung 11 zu
deaktivieren. Anders als bei den in den 2 bis 5 dargestellten
Ausführungsbeispielen
weist das magnetische System, welches seine magnetische Energie
zu minimieren versucht, den Aktor 13 selbst, den Anker 24,
den Rückschlussbereich 22 und
den Magnetkern 23 auf. Im Unterschied zu den in den 2 bis 5 dargestellten
Ausführungsbeispielen
strebt das System hier an, den vom elektromagnetischen Aktors 13 ausgehenden
magnetischen Fluss möglichst
ausschließlich
in den Magnetfeld führenden
Elementen zu führen,
um die Gesamtreluktanz entlang der geschlossenen magnetischen Feldlinien,
welche vom bestromten elektromagnetischen Aktor 13 herrühren, zu
verringern.
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Ergeht
eine steuersystemseitige Anforderung für einen Startvorgang der Brennkraftmaschine 2 wird
der elektromagnetische Aktor 13 bei allen vorbeschriebenen
Ausführungsbeispielen
bestromt und das Betätigungselement 15 entgegen
der Magnetkraft des Permanentmagneten 14 in seiner die
Rasteinrichtung 11 deaktivierende Stellung, in der die Rastelemente 16A und 168 aus
dem Eingriff mit dem Kolbenelement 7 geführt werden,
verschoben. Gleichzeitig wird das Kolbenelement 7 von der
Federeinrichtung 10 in Richtung seiner ersten Endstellung
gedrückt
und das im Speicherraum 8 gespeicherte Hydraulikfluid über das
geöffnete
Rückschlagventil 29,
welches nunmehr einen erheblich größeren Strömungsquerschnitt als die Drosseleinrichtung 31 freigibt,
in Richtung des Hydrauliksystems 19 geführt und eine Ansteuerung der
Schalt elemente 25 und 26 der Getriebeeinrichtung 3 in
gewünschtem
Umfang unterstützt.
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In 7 ist
die Kolben-Zylinder-Einheit 5 als ein fluidisch betätigbarer
Aktor einer der Getriebeeinrichtung zugeordneten und nicht näher dargestellten Parksperreneinrichtung
ausgeführt,
wobei das Kolbenelement 7 von der Rasteinrichtung 11 in
einem zu einem ausgelegten Zustand der Parksperreneinrichtung äquivalenten
Betriebszustand haltbar ist.
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Das
Kolbenelement 7 wird ausgehend von einer in 8 dargestellten
ersten Endstellung durch Zuführen
von unter Druck stehendem Fluid über
eine Zulaufbohrung 32 in einen von dem Kolbenelement 7 und
dem Zylinder 6 begrenzten Druckraum 33 in die in 7 dargestellte
Position verschoben, wobei das Kolbenelement 7 mit seinen
Absatzanschlägen 17A und 17B bei
aktivierter Rasteinrichtung 11 formschlüssig an den Rastelementen 16A und 16B anliegt.
Der Permanentmagnet der Vorrichtung 12 ist in der gleichen
Art und Weise wie bei der Vorrichtung 12 gemäß 3 innerhalb
des elektromagnetischen Aktors 13 angeordnet und fest mit
dem Betätigungselement 15 und
dem Anker 24 verbunden. Dabei sind die Pole des Permanentmagneten 14 derart
angeordnet, dass das Betätigungselement 15 in
unbestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors 13 von
dem Permanentmagneten 14 in die in 7 dargestellte
Position verschoben wird und die Rasteinrichtung 11 aktiviert.
In bestromtem Zustand des elektromagnetischen Aktors 13 übt der elektromagnetische
Aktor 13 über
das elektrisch erzeugte Magnetfeld auf das Betätigungselement 15 eine
derartige Kraft auf, dass dieses entgegen der Magnetkraft des Permanentmagneten 14 in
die in 8 dargestellte und die Rasteinrichtung 11 deaktivierende
Position in Richtung des Kolbenelementes 7 verschoben wird.
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In 9 ist
die Kolben-Zylinder-Einheit 5 gemäß 7 mit der
Vorrichtung 12 zum Betätigen
der Rasteinrichtung 11 gemäß 7 dargestellt,
wobei die Rasteinrichtung 11 gemäß 9 von der
Rasteinrichtung gemäß 7 in der
nachfolgend beschriebenen Art und Weise abweicht und mit einem an
die Rasteinrichtung 11 angepassten Kolbenelement 7 in
vorbeschriebener Art und Weise zusammenwirkt.
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In
seinem dem Führungsbereich 7A abgewandten
Endbereich ist der Kolbenbereich 7B hutartig mit einem
Kegelstumpfbereich 7C ausgebildet, wobei die Kegelfläche des
Kegelstumpfbereiches 7C des Kolbenelementes 7 der
Rasteinrichtung 11 zugewandt ist und bei einer Bewegung
des Kolbenelementes 7 ausgehend von seiner ersten Endstellung in
Richtung seiner zweiten Endstellung zur Vermeidung von Klemmen mit
Führungsschrägen der
Rastelemente 16A und 168 entsprechend zusammenwirkt.
Die Rastelemente 16A und 168 sind einenends um
gehäusefeste
Drehpunkte 34A und 348 drehbar ausgeführt und
anderenends jeweils mit dem Kegelstumpfbereich 7C des Kolbenelementes 7 zum
Halten des Kolbenelementes 7 in der in 9 dargestellten
Art und Weise in Wirkverbindung bringbar.
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Das
Betätigungselement 15 wird
in der in 9 dargestellten Position von
dem Permanentmagneten 14 gehalten, da der elektromagnetische
Aktor 13 nicht bestromt wird. Die Rasteinrichtung 11 ist
dabei aktiviert und das Kolbenelement 7 wird entgegen der
durch den Pfeil F dargestellten Kraftrichtung einer an dem Kolbenelement 7 angreifenden
Federeinrichtung in der in 9 dargestellten
Position gehalten.
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Liegt
eine entsprechende Anforderung zum Einlegen der Parksperre vor,
wird der elektromagnetische Aktor 13 bestromt und das Betätigungselement 15 aus
der in 9 dargestellten Position in die in 10 dargestellte
Position verschoben, wobei die Rastelemente 16A und 16B durch
den Kopfbereich 15A des Betätigungselementes 15 in
der in 10 dargestellten Art und Weise
aus dem Eingriff mit dem Kegelstumpfbereich 8C geführt werden
und das Kolbenelement 7 freigeben. Das Kolbenelement 7 wird
durch die Federkraft F der nicht näher dargestellten Federeinrichtung
bei entsprechend drucklosem Druck raum 33 in die in 10 dargestellte
Position verbracht, um eine Sperrklinke der Parksperreneinrichtung
in ein Parksperrenrad in an sich bekannter Art und Weise einfallen
zu lassen.
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Auf
der dem Druckraum 33 abgewandten Seite des Kolbenelementes 7 begrenzen
der Zylinder 6 und das Kolbenelement 7 einen weiteren
Raum, der über
eine Entlüftungsleitung 35 zur
Vermeidung von Funktionsbeeinträchtigungen
der Kolben-Zylinder-Einheit drucklos gehalten wird.
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Die
in 11 dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit 5 wirkt
mit einer Rasteinrichtung 11 zusammen, welche der zu 7 beschriebenen
Rasteinrichtung 11 entspricht, wobei die Vorrichtung 12 zum
Betätigen
der Rasteinrichtung 11 im Wesentlichen der zu 4 beschriebenen
Vorrichtung 12 entspricht, um die Rasteinrichtung zu aktivieren
oder zu deaktivieren. Bezüglich
der weiteren Funktionsweise der Kolben-Zylinder-Einheit 5,
der Rasteinrichtung 11 sowie der Vorrichtung 12 wird
deshalb auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
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Die
in 12 dargestellte Anordnung unterscheidet sich von
der in 11 gezeigten Anordnung lediglich
im Bereich des Kolbenelementes 7 und der Rasteinrichtung 11,
wobei sowohl das Kolbenelement 7 als auch die Rasteinrichtung 11 den
zu 9 beschriebenen Ausführungen des Kolbenelementes bzw.
der Rasteinrichtung entsprechen, wobei das Betätigungselement 15 die
in 12 gezeigte Position in bestromtem Zustand des
elektromagnetischen Aktors 13 einnimmt und die Rasteinrichtung 11 deaktiviert.
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Die
in 13 dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit 5 wirkt
mit einer Rasteinrichtung 11 gemäß 7 zusammen,
welche mit einer Vorrichtung 12 gemäß 5 betätigt wird.
Während
die Rasteinrichtung 11 der Kolben-Zylinder-Einheit gemäß 14 von
einer Vorrichtung 12 gemäß 6 betätigt wird.
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Grundsätzlich entspricht
die Vorrichtung zum Betätigen
der Rasteinrichtung in Verbindung mit der Rasteinrichtung einem
Verriegelungssystem, welches mittels eines Permanentmagneten verriegelt und
mittels eines elektromagnetischen Aktors beziehungsweise eines Elektromagneten
entriegelt wird. Damit ist ein Kolbenelement unabhängig von
elektrischer Energie in einem gewünschten Betriebszustand haltbar
und entsprechend ohne Zeitverzug auch nach längeren Fahrzeugruhezeiten auf
einfache Art und Weise freigebbar, um beispielsweise ein Hydraulikfluidvolumen
in ein Hydrauliksystem einer Getriebeeinrichtung einzuspeisen oder
um eine Parksperreneinrichtung zu betätigen. Grundsätzlich wird
bei der Ausführung
einer Kolben-Zylinder-Einheit als Hydraulikfluidvolumenspeicher,
der mit der Vorrichtung nach der Erfindung ausgebildet ist, eine Antizipationszeit
bei einer aktivierten Motor-Start-Stopp-Funktion für eine Wiederanfahrt im Vergleich
zu aus dem Stand der Technik bekannten Systemen verkürzt.
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Getriebeeinrichtung
- 4
- Ölsumpf
- 5
- Kolben-Zylinder-Einheit
- 6
- Zylinder
- 7
- Kolbenelement
- 7A
- Führungsbereich
- 7B
- Kolbenbereich
- 7C
- Kegelstumpfbereich
- 8
- Speicherraum
- 9
- Raum
- 10
- Federeinrichtung
- 11
- Rasteinrichtung
- 12
- Vorrichtung
- 13
- elektromagnetischer
Aktor
- 14
- Permanentmagnet
- 15
- Betätigungselement
- 15A
- Kopfbereich
- 16A
- Rastelement
- 16B
- Rastelement
- 17A
- Absatzanschlag
- 17B
- Absatzanschlag
- 18
- Hülsenelement
- 19
- Hydrauliksystem
- 20
- Federeinrichtung
- 21
- Führungsschräge
- 22
- Rückschlussbereich
- 23
- Magnetkern
- 24
- Anker
- 25
- Schaltelement
- 26
- Schaltelement
- 27
- Kontaktelement
- 28
- Getriebepumpe
- 29
- Rückschlagventil
- 30
- Bypassleitung
- 31
- Drosseleinrichtung
- 32
- Zulaufleitung
- 33
- Druckraum
- 34A
- Drehpunkt
- 34B
- Drehpunkt
- 34
- Entlüftung
- F
- Kraftrichtung,
Federkraft