DE102012215418A1

DE102012215418A1 - Verriegelungsmechanismus

Info

Publication number: DE102012215418A1
Application number: DE201210215418
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Jopp Holding GmbH
Current assignee: Jopp Holding GmbH
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: DE102012215418B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verriegelungsmechanismus (10), vorzugsweise für Schaltvorgänge in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Parksperre, umfassend: ein Stützbauteil (2), ein relativ zu dem Stützbauteil (2) in wenigstens eine Verriegelungsstellung und aus dieser heraus bewegbares sowie in der Verriegelungsstellung verriegelbares Schaltbauteil (1), eine Riegelanordnung (7) mit wenigstens einem Sperrkörper (5) und wenigstens einem Steuerkörper (6), wobei die Riegelanordnung (7) zumindest dann, wenn sich das Schaltbauteil (1) in der Verriegelungsstellung befindet, relativ zu dem Stützbauteil (2) in eine Sperrstellung und aus dieser heraus verstellbar ist, wobei die Riegelanordnung (7) in der Sperrstellung das Schaltbauteil (1) in der Verriegelungsstellung verriegelt, und durch Verstellung der Riegelanordnung (7) aus der Sperrstellung heraus eine Bewegung des Schaltbauteils (1) aus der Verriegelungsstellung heraus freigegeben wird, sowie ein von der Riegelanordnung (7) gesondert ausgebildetes Betätigungselement (3), das zumindest dann, wenn sich das Schaltbauteil (1) in der Verriegelungsstellung befindet, relativ zu dem Stützbauteil (2) in eine aktive Stellung und aus dieser heraus verstellbar ist, wobei durch Verstellung des Betätigungselements (3) in die aktive Stellung die Riegelanordnung (7) in die Sperrstellung verstellt wird, wobei der Steuerkörper (6) und der Sperrkörper (5) zumindest in der Sperrstellung jeweils nur einen Translations-Freiheitsgrad haben, wobei der Steuerkörper (6) durch die Verstellung des Betätigungselements (3) in die aktive Stellung nur in eine Stellrichtung (S) bewegt wird und er dabei den Sperrkörper (5) nur in eine Sperrrichtung (E) bewegt, die mit der Stellrichtung (S) einen von 0° und 180° verschiedenen Winkel einschließt und bevorzugt im Wesentlichen orthogonal zu der Stellrichtung (S) verläuft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verriegelungsmechanismus, vorzugsweise für Schaltvorgänge in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Parksperre, umfassend ein Stützbauteil, ein relativ zu dem Stützbauteil in wenigstens eine Verriegelungsstellung und aus dieser heraus bewegbares sowie in der Verriegelungsstellung verriegelbares Schaltbauteil, eine Riegelanordnung mit wenigstens einem Sperrkörper und wenigstens einem gesondert von diesem ausgebildeten Steuerkörper, wobei die Riegelanordnung zumindest dann, wenn sich das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung befindet, relativ zu dem Stützbauteil in eine Sperrstellung und aus dieser heraus verstellbar ist, wobei die Riegelanordnung in der Sperrstellung das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung verriegelt, und durch Verstellung der Riegelanordnung aus der Sperrstellung heraus eine Bewegung des Schaltbauteils aus der Verriegelungsstellung heraus freigegeben wird, sowie ein von der Riegelanordnung gesondert ausgebildetes Betätigungselement, das zumindest dann, wenn sich das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung befindet, relativ zu dem Stützbauteil in eine aktive Stellung und aus dieser heraus verstellbar ist, wobei durch Verstellung des Betätigungselements in die aktive Stellung die Riegelanordnung in die Sperrstellung verstellt wird.
Ein derartiger Verriegelungsmechanismus ist beispielsweise aus der Druckschrift EP 1 099 067 B1 bekannt. Dabei wird der Verriegelungsmechanismus eingesetzt, um eine Parksperre eines Kraftfahrzeugs im ausgelegten Zustand zu verriegeln. Die Riegelanordnung bei der EP 1 099 067 B1 umfasst jeweils eine Kugel als Sperrkörper sowie als Steuerkörper, wobei diese zwei Kugeln in der Sperrstellung der Riegelanordnung so angeordnet sind, dass sie sowohl in Eingriff mit einem als Schaltbauteil wirkenden Kolben als auch mit einer in einem ortsfesten Stützbauteil vorgesehenen Ausnehmung stehen und auf diese Weise das Schaltbauteil relativ zu dem Stützbauteil in der Verriegelungsstellung verriegeln. Als Betätigungselement wirkt bei der EP 1 099 067 B1 ein von einem Hubmagnet angetriebener Bolzen mit einer konischen Fläche, welche insbesondere den Sperrkörper der Riegelanordnung bei Verstellung des Betätigungselements in die aktive Stellung in die vorgenannte Ausnehmung drückt.
Bei dem vorgenannten gattungsgemäßen Verriegelungsmechanismus entsteht beim Lösen der Verriegelung, also wenn das Betätigungselement aus der aktiven Stellung heraus verstellt werden soll, Coulombsche Reibung zwischen den aneinander vorbei gleitenden Kugeln. Um diese Coulombsche Reibung zuverlässig überwinden zu können, ist eine relativ große Rückstellkraft für das Betätigungselement notwendig, beispielsweise durch eine verhältnismäßig starke, auf den Bolzen des Hubmagneten wirkende Rückstellfeder. Daher ist jedoch auch eine große Kraft notwendig, um diese Rückstellkraft bei der Verstellung des Betätigungselements in die aktive Stellung zu überwinden, beispielsweise durch einen entsprechend ausgelegten Hubmagneten.
Vor dem Hintergrund dieses Standes der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, den bekannten Verriegelungsmechanismus so weiter zu entwickeln, dass eine Verstellung des Betätigungselements aus der aktiven Stellung heraus und damit eine Entriegelung des Mechanismus mit einer geringeren Kraft ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Verriegelungsmechanismus der Steuerkörper und der Sperrkörper zumindest in der Sperrstellung oder bei einer Bewegung aus der Sperrstellung hinaus jeweils nur genau einen Translations-Freiheitsgrad haben, wobei der Steuerkörper durch die Verstellung des Betätigungselements in die aktive Stellung nur in eine Stellrichtung bewegt wird und er dabei den Sperrkörper nur in eine Sperrrichtung bewegt, die mit der Stellrichtung einen von 0° und 180° verschiedenen Winkel einschließt und bevorzugt im Wesentlichen orthogonal zu der Stellrichtung verläuft.
Erfindungsgemäß sind also der Steuerkörper und der Sperrkörper in zueinander geneigten, bevorzugt zueinander senkrecht verlaufenden Richtungen geführt, wenigstens in der Nähe der Sperrstellung. Der Translations-Freiheitsgrad bezieht sich hierbei nur auf eine Bewegung des jeweiligen Schwerpunkts des Steuerkörpers bzw. Sperrkörpers. Hierdurch wird die Voraussetzung dafür geschaffen, dass beim Lösen der Verriegelung, also in dem Moment, in dem das Betätigungselement aus der aktiven Stellung heraus bewegt wird, der Steuerkörper auf dem Sperrkörper abrollen kann. Da Rollreibung deutlich geringer ist als Coulombsche Reibung, müssen bei dem erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus erheblich geringere Kräfte aufgewendet werden, um die Reibung zu überwinden und damit die Riegelanordnung aus der Sperrstellung heraus zu bewegen.
Um unerwünschte Zustände des Verriegelungsmechanismus zu verhindern, kann vorgesehen sein, dass die Riegelanordnung nur dann in die Sperrstellung bringbar ist, wenn sich das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung oder, im Falle mehrerer Verriegelungsstellungen, in einer dieser Verriegelungsstellungen befindet.
Um das Abrollen des Steuerkörpers auf dem Sperrkörper beim Verstellen des Betätigungselements aus der aktiven Stellung heraus zu erleichtern, kann vorgesehen sein, dass der Steuerkörper und der Sperrkörper sich wenigstens in der Sperrstellung der Riegelanordnung nur in einem Punkt oder nur längs einer Linie berühren, die im Wesentlichen orthogonal zur Sperrrichtung und senkrecht zur Stellrichtung verläuft. Hierbei ist unter der Berührung in einem Punkt oder einer Linie auch eine Berührung in einer Berührfläche zu verstehen, die sich aufgrund der im Betrieb des Mechanismus beim Kontakt unter Druck zwischen Sperrkörper und Steuerkörper auftretenden Hertzschen Pressung aus einem Berührpunkt oder einer Berührlinie bei drucklosem Kontakt ergibt.
Weiterhin kann das Abrollen dadurch begünstigt werden, dass der Steuerkörper ein Rollkörper ist, also eine für das Abrollen günstige Kontur aufweist, die beispielsweise wenigstens abschnittsweise der Kontur einer Rolle oder Kugel entsprechen kann.
Insbesondere kann der Steuerkörper zur Begünstigung eines Abrollens rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse sein, die orthogonal zu der Stellrichtung und der Sperrrichtung verläuft. Vorzugsweise ist der Steuerkörper kugelförmig.
Entsprechend kann auch der Stellkörper ein Rollkörper sein, der vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse ist, die im Wesentlichen orthogonal zu der Stellrichtung und der Sperrrichtung verläuft, wobei auch der Stellkörper besonders bevorzugt Kugelform aufweist.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Sperrkörper und der Steuerkörper jeweils rotationssymmetrische Bauteile bezüglich zueinander paralleler Symmetrieachsen, die sowohl zur Sperrrichtung als auch zur Stellrichtung im Wesentlichen senkrecht verlaufen, wobei die beiden Symmetrieachsen (X5, X6) in der Sperrstellung der Riegelanordnung (7) in einer Ebene liegen, die senkrecht zur Stellrichtung (S) verläuft, da in dieser Konfiguration eine besonders günstige Kraftübertragung in Sperrrichtung ermöglicht wird.
Der Verriegelungsmechanismus lässt sich konstruktiv auf einfache Weise dadurch realisieren, dass in dem Stützbauteil ein Durchgangsloch zur Führung der Bewegung des Sperrkörpers in Sperrrichtung vorgesehen ist, wobei dann, wenn sich das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung und die Riegelanordnung in der Sperrstellung befinden, ein Abschnitt des Sperrkörpers von dem Stützbauteil in Sperrrichtung vorsteht, und dieser Abschnitt in Eingriff mit einer entsprechenden Rastausnehmung steht, die in dem Schaltbauteil vorgesehen ist.
Um einerseits einen Eingriff mit der Rastausnehmung in der Sperrstellung und gleichzeitig eine Wechselwirkung mit dem Steuerkörper auf einfache Weise zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass eine Abmessung des Stützbauteils in Sperrrichtung kleiner ist als eine Abmessung des Sperrkörpers in Sperrrichtung.
Vorzugsweise ist die Abmessung des Stützbauteils in Sperrrichtung jedoch größer als ein Verlagerungsbetrag des Sperrkörpers in Sperrrichtung während der gesamten Verstellbewegung der Riegelanordnung, damit der Sperrkörper während seiner gesamten Verstellbewegung durch das in dem Stützbauteil vorgesehene Durchgangsloch in Sperrrichtung geführt bleibt.
Insbesondere kann bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration, bei der in der Sperrstellung der Sperrkörper in eine am Schaltbauteil vorgesehene Rastausnehmung eingreift, vorgesehen sein, dass eine Fläche der Rastausnehmung wenigstens in einem Abschnitt gegenüber einer Bewegungsrichtung des Schaltbauteils bei einer Bewegung aus der Verriegelungsstellung heraus als auch gegenüber der Sperrrichtung geneigt ist. Eine derartige Neigung der Fläche der Rastausnehmung ermöglicht es, dass durch eine Verstellung des Schaltbauteils aus der Verriegelungsstellung heraus eine Kraft auf den Sperrkörper entgegen der Sperrrichtung erzeugt wird, die, zusammen mit der Verstellung des Betätigungselements aus der aktiven Stellung heraus dafür sorgt, dass sich der Sperrkörper und damit die Riegelanordnung aus der Sperrstellung heraus bewegt.
Sofern gewünscht ist, dass das Schaltbauteil in mehreren verschiedenen Verriegelungsstellungen verriegelbar ist, können hierzu beispielsweise mehrere verschiedene Rastausnehmungen im Schaltbauteil vorgesehen sein, die vorzugsweise in der Bewegungsrichtung des Schaltbauteils voneinander beabstandet sind.
Leicht kontrollierbare Schaltbewegungen können dadurch erreicht werden, dass das Schaltbauteil durch eine lineare Bewegung, vorzugsweise ausschließlich durch eine lineare Bewegung oder durch eine Drehbewegung, vorzugsweise nur um eine Achse, in die Verriegelungsstellung und aus dieser heraus bewegbar ist.
Um einen Verriegelungsmechanismus mit geringem Platzbedarf zu ermöglichen, ist bevorzugt, dass das Schaltbauteil und das Betätigungselement sich parallel zueinander bewegen, dass also das Schaltbauteil nur durch eine Bewegung in Stellrichtung oder in die dazu entgegengesetzte Richtung in die Verriegelungsstellung oder aus dieser heraus bewegbar ist.
Alternativ kann zu dem gleichen Zweck vorgesehen sein, dass das Schaltbauteil und das Betätigungselement nur um die gleiche Achse drehbar sind, oder dass das eine der vorgenannten Bauteile nur um eine Achse drehbar und das jeweils andere nur längs dieser Achse translationsbeweglich ist.
Eine sichere Führung und Leichtgängigkeit der Schaltbewegungen können dadurch ermöglicht werden, dass das Schaltbauteil oder/und das Betätigungselement wälzgelagert sind.
Um auf platzsparende Weise auch mehrere Riegelanordnungen in einem Verriegelungsmechanismus vorsehen und mit einem einzigen Betätigungselement betätigen zu können, ist bevorzugt, dass das Stützbauteil oder/und das Schaltbauteil oder/und das Betätigungselement rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse in Stellrichtung sind. Hierbei kann es sich bei der Rotationssymmetrie von dem Stützbauteil oder/und dem Schaltbauteil um eine n-zählige Symmetrie handeln, wobei n die Anzahl der verschiedenen Riegelanordnungen sein kann, die radial zu der gemeinsamen Symmetrieachse und in gleichmäßigen Winkelabständen um diese herum verteilt sein können, wozu in dem Stützbauteil bzw. dem Schaltbauteil hierzu n entsprechende Durchgangsöffnungen bzw. Rastausnehmungen vorgesehen sein können.
Beispielsweise können alle die vorgenannten Bauteile rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse und koaxial zueinander angeordnet sein. Um hierbei eine günstige Flächenpressung zwischen dem Sperrkörper und einem radial außen liegenden Schaltbauteil in der Sperrstellung der Riegelanordnung zu erreichen, kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Sperrkörper eine Rolle mit einer konvexen Erzeugenden ist, und der Steuerkörper eine Rolle mit einer konkaven Erzeugenden ist, die komplementär zu der konvexen Erzeugung des Sperrkörpers ist. Bei dem Sperrkörper kann es sich also um eine ballige Rolle handeln, also eine Rolle, deren Durchmesser in der Mitte größer ist als am Rand und bei dem Steuerkörper um eine sogenannte Hohlrolle, also eine Rolle, deren Durchmesser in der Mitte kleiner ist als am Rand. Natürlich kann die oben genannte Konfiguration auch genau umgekehrt sein, also der Steuerkörper eine ballige Rolle und der Sperrkörper eine Hohlrolle sein.
Bevorzugt kann das Betätigungselement rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse in Stellrichtung und relativ zum Stützbauteil um diese Symmetrieachse drehbar vorgesehen sein, so dass durch eine Drehung des Betätigungselements die Abrollbewegung des Steuerkörpers auf dem Sperrkörper beim Lösen der Sperre eingeleitet werden kann.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Verriegelungsmechanismus weiter einen Anschlag umfasst, der eine Bewegung des Steuerkörpers in Stellrichtung begrenzt, wobei der Anschlag vorzugsweise Bestandteil des Stützbauteils ist. Auf diese Weise kann beispielsweise eine definierte Sperrstellung unabhängig von einer Einbausituation des Verriegelungsmechanismus sichergestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement manuell in die aktive Stellung und aus dieser heraus verstellbar ist (z. B. durch einen Seilzug) oder/und der Verriegelungsmechanismus hierzu einen magnetischen, elektrischen, Federkraft-getriebenen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb oder eine Kombination davon aufweist. Beispielsweise kann ein Hubmagnet zur Verstellung des Betätigungselements, vorgesehen sein, wobei dieses durch eine Rückstellfeder aus der aktiven Stellung vorgespannt sein kann.
Es kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement zwischen der aktiven und einer inaktiven Stellung verstellbar ist, oder/und die Riegelanordnung zwischen der Sperrstellung und einer Freigabestellung verstellbar ist. Insbesondere kann durch Verstellung des Betätigungselements von der aktiven zu der inaktiven Stellung bzw. von der inaktiven zu der aktiven Stellung die Riegelanordnung von der Sperrstellung zu der Freigabestellung bzw. von der Freigabestellung zu der Sperrstellung bewegt werden, gegebenenfalls unter Mitwirkung von beispielsweise dem Schaltbauteil.
Um zu verhindern, dass der Sperrkörper und der Steuerkörper in unerwünschter Weise beispielsweise einen für die Riegelanordnung vorgesehenen Aufnahmeraum verlassen, kann vorgesehen sein, dass in der Freigabestellung der Riegelanordnung der Sperrkörper an einer Bewegung in die zu der Sperrrichtung entgegengesetzte Richtung gehindert ist, vorzugsweise durch den Steuerkörper. Beispielsweise kann dadurch verhindert werden, dass der Sperrkörper ein in dem Stützbauteil zur Führung des Sperrkörpers vorgesehenes Durchgangsloch verlässt.
Üblicherweise kann das Betätigungselement aus der aktiven Stellung heraus (zum Beispiel zu der inaktiven Stellung hin) vorgespannt sein oder/und das Schaltbauteil zu einer Bewegung aus der Verriegelungsstellung heraus (zum Beispiel zu der Freigabestellung hin) vorgespannt sein.
Bevorzugt kann der Verriegelungsmechanismus eine Mehrzahl von Riegelanordnungen umfassen, wie sie im Zusammenhang mit der Erfindung beschrieben wurden, insbesondere eine Mehrzahl von gleichartigen Riegelanordnungen, die beispielsweise radial zu einer gemeinsamen Achse angeordnet sein können. Dies kann insbesondere bei einem Verriegelungsmechanismus mit einem bezüglich dieser Achse rotationssymmetrisch ausgebildeten Betätigungselement vorgesehen sein.
Der zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verriegelungsmechanismus kann für eine Vielzahl von Schaltvorgängen, insbesondere im Bereich von Kraftfahrzeugen oder auch beliebigen anderen Fahrzeugen eingesetzt werden, insbesondere jedoch bei einer Parksperre.
Im Anschluss wird die vorliegende Erfindung anhand von einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert, das in den beiliegenden Figuren dargestellt ist. Dabei zeigt:
1 wesentliche Bestandteile eines erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung in einer Längsschnittansicht in einer ersten Endstellung, wobei sich das Schaltbauteil in der Verriegelungsstellung, die Riegelanordnung in der Sperrstellung und das Betätigungselement in der aktiven Stellung befinden.
2 zeigt den Gegenstand von 1 in einer Zwischenstellung.
3 zeigt den Gegenstand von 2 in einer zweiten Endstellung, wobei sich das Schaltbauteil in der Ausgangsstellung befindet, die Riegelanordnung in der Freigabestellung und das Betätigungselement in der inaktiven Stellung.
4 zeigt den Gegenstand von 1 in einer Querschnittansicht längs der Linie IV-IV in 1.
Es wird darauf hingewiesen, dass es sich bei allen Figuren um sehr stark vereinfachte schematische Zeichnungen handelt, die lediglich das Prinzip der Erfindung verdeutliche sollen, und die insbesondere nicht maßstäblich zu verstehen sind.
1 zeigt einen Verriegelungsmechanismus 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, der insbesondere für eine Parksperre eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden kann. Der Verriegelungsmechanismus 10 umfasst ein, beispielsweise an einer Fahrzeug-Karosserie 17 fest angebrachtes Stützbauteil 2 sowie ein relativ zu dem Stützbauteil 2 in wenigstens eine Verriegelungsstellung und aus dieser heraus bewegbares sowie in der Verriegelungsstellung verriegelbares Schaltbauteil 1.
In dem in 1 dargestellten Zustand befindet sich das Schaltbauteil 1 in der Verriegelungsstellung und ist dort durch die Riegelanordnung 7 verriegelt, welche einen Sperrkörper 5 und einen Steuerkörper 6 umfasst, wobei es sich in beiden Fällen um Rollkörper, insbesondere Rollen oder Kugeln handeln kann.
Das Schaltbauteil 1 kann derart an dem Stützbauteil 2 vorgesehen sein, dass es sich nur längs einer Bewegungsrichtung B linear bewegen kann, wobei eine solche Bewegung in dem in 1 dargestellten Zustand durch die Riegelanordnung 7 verhindert wird, vorliegend dadurch, dass der Sperrkörper 5 beispielsweise in eine an dem Schaltbauteil 1 vorgesehene Rastausnehmung 11 eingreift und von dem Steuerkörper 6 im Zusammenwirken mit dem Stützbauteil 2 daran gehindert wird, sich aus der in 1 dargestellten Position heraus zu bewegen.
In dem in 1 dargestellten Zustand kann der Steuerkörper 6 den Sperrkörper 5 in eine Sperrrichtung E in die Rastausnehmung 11 hinein drücken. Der Steuerkörper 6 wiederum kann von einem vorliegend als Stützwinkel ausgebildeten Betätigungselement 3 im Zusammenwirken mit dem Stützbauteil 2 gehalten und geführt werden.
Das Betätigungselement 3 ist längs einer Stellrichtung S (also in diese und entgegengesetzt zu dieser) bewegbar an dem Stützbauteil 2 vorgesehen und kann in der Stellrichtung S in die in 1 dargestellte aktive Stellung und entgegengesetzt zu der Stellrichtung S aus der aktiven Stellung heraus verstellt werden.
Wie insbesondere durch Zusammenschau der 1 bis 3 ersichtlich wird, sind der Steuerkörper 6 und der Sperrkörper 5 in dem erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus jeweils so geführt, dass sie wenigstens in der Sperrstellung der Riegelanordnung (1) bzw. bei der Bewegung aus der Sperrstellung heraus (im Moment der Bewegung aus der Sperrstellung heraus), vorzugsweise aber auch während der gesamten Verstellbewegung nur einen Translations-Freiheitgrad haben, wobei der Steuerkörper 6 sich nur längs der Stellrichtung S bewegen kann und der Sperrkörper sich nur längs der dazu senkrecht verlaufenden Sperrrichtung E bewegen kann.
Aufgrund dieser Führung wird gewährleistet, dass der Steuerkörper 6 dann, wenn das Betätigungselement 3 aus der in 1 gezeigten aktiven Stellung heraus bewegt wird, auf dem Sperrkörper 5 in dem jeweiligen aktuellen Berührungspunkt P (bzw. im Falle von Rollen an der Berührungslinie) abrollen kann, was zu einer, verglichen mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Fall, in dem Steuer- und Sperrkörper aneinander vorbei gleiten, deutlich reduzierten Reibung führt, so dass das Lösen der Verriegelung bei dem erfindungsgemäßen Verriegelungsmechanismus erheblich weniger Kraft benötigt, als bei den bekannten Mechanismen.
Wirkt eine Kraft in Bewegungsrichtung B auf das Schaltbauteil 1, so drückt die Fläche 11.1 der Rastausnehmung 11, welche sowohl gegenüber dieser Bewegungsrichtung B als auch gegenüber der Stellrichtung S geneigt ist, den Sperrkörper 5. gleichzeitig in die zur Sperrrichtung E entgegengesetzte Richtung E', wie in dem in 1 dargestellten Kräftedreieck illustriert ist.
Hierdurch wird ermöglicht, dass dann, wenn das Betätigungselement 3 aus der aktiven Stellung heraus bewegt wird, der Steuerkörper 6 und der Sperrkörper 5 miteinander in Kontakt bleiben und insbesondere der Steuerkörper 6 zumindest in einem Bereich nahe der Sperrstellung zwischen dem Sperrkörper 5 und einer Seitenwand 3.1 von dem Betätigungselement 3 eingeklemmt bleibt, wie aus 2 ersichtlich ist.
Aufgrund der Abrollbewegung bewegt sich der Rotationsmittelpunkt X6 des Steuerkörpers 6 halb so schnell wie das Betätigungselement 3, so dass dieses sich bei der Verstellung aus der aktiven Stellung heraus mit einer unteren Auflagefläche 3.2 ein Stück von dem Steuerkörper 6 entfernt (vgl. 2).
Es soll nicht ausgeschlossen sein, dass nach einer gewissen Verstellbewegung der Steuerkörper 6 nach unten auf die Auflagefläche 3.2 des Betätigungselements 3 fällt, wonach das Betätigungselement in eine inaktive Stellung gebracht werden kann, die in 3 dargestellt ist, und in welcher der Steuerkörper 6 und der Sperrkörper 5 in Berührkontakt miteinander stehen können, während der Sperrkörper 5 sich so weit durch das in dem Stützbauteil vorgesehene Durchgangsloch 12 hindurch bewegt hat, dass sich das Schaltbauteil 1 nun frei längs der Bewegungsrichtung B bewegen kann.
Wird das Schaltbauteil 1 ausgehend von der in 3 dargestellten Position wieder in die Verriegelungsstellung gebracht, also in die Stellung, in der die Rastaufnahme 11 dem Durchgangsloch 2 genau gegenüberliegt, so kann durch Verstellen des Betätigungselements 3 in die Stellrichtung S die Riegelanordnung 7 wieder in die in 1 dargestellte Sperrstellung gebracht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass sich der bei der gesamten in den 1 bis 3 dargestellten Verstellbewegung der Steuerkörper 6 nur längs der Stellrichtung S und der Sperrkörper 5 nur längs der Sperrrichtung E bewegen kann.
Eine Bewegung des Steuerkörpers 6 in Stellrichtung S über die Position in der in 1 dargestellte Verriegelungsstellung hinaus kann durch einen Anschlag 4 verhindert werden, der beispielsweise an dem Stützbauteil 2 ausgebildet sein kann.
Wie die 1 bis 3 zeigen, kann eine Abmessung b des Stützbauteils 2 in Sperrrichtung E kleiner sein als eine Abmessung d des Sperrkörpers in Sperrrichtung (also ein kleiner als ein Durchmesser der Sperr-Rolle oder der Sperr-Kugel), so dass der Sperrkörper 5 in jeder Stellung auf zumindest einer Seite ein Stück von dem Stützbauteil 2 vorsteht, und kann weiterhin größer sein als ein Verlagerungsbetrag des Sperrkörpers 5 in Sperrrichtung bei der Verlagerungsbewegung von der Sperrstellung zu der Freigabestellung der Riegelanordnung, so dass der Sperrkörper 5 während der gesamten Verlagerungsbewegung in Sperrrichtung E das Durchgangsloch 12 nicht vollständig verlässt und daher durch das Durchgangsloch 12 in Sperrrichtung E geführt bleibt.
Die Rotations-Symmetrieachsen X5 und X6 von Sperrkörper 5 und Steuerkörper 6, die sowohl zur Sperrrichtung E als auch zur Stellrichtung S senkrecht verlaufen können, können, wie in 1 gezeigt ist, in der Sperrstellung der Riegelanordnung 7 in einer Ebene liegen, die senkrecht zur Stellrichtung S verläuft, so dass eine Kraftübertragung von dem Steuerkörper 6 auf den Sperrkörper 5 in Sperrrichtung E optimiert werden kann.
Wie aus 4 hervorgeht, kann es sich bei dem Sperrkörper 5 um eine ballige Rolle, also eine Rolle mit einer konvexen Erzeugenden Y5 handeln, d. h. der Steuerkörper kann ein Rotationskörper sein, der aus einer Rotation der Kurve Y5 um die Symmetrieachse X5 hervorgeht, so dass der Durchmesser des Steuerkörpers 5 in der Mitte größer ist als am Rand. Entsprechend kann es sich bei dem Steuerkörper 6 um eine Rolle mit einer zu der Erzeugenden Y5 des Sperrkörpers 5 komplementären konkaven Erzeugenden Y6 handeln. Eine derartige Gestaltung kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn etwa das Schaltbauteil 1 eine gebogene Kontaktfläche aufweist, um eine günstige Flächenpressung zwischen Schaltbauteil 1 und Sperrkörper 5 in der Sperrstellung der Riegelanordnung 7 zu erreichen. Alternativ können Sperrkörper 5 und Steuerkörper 6 jedoch auch beispielsweise zylindrische Rollen oder Kugeln sein. Insbesondere können der Sperrkörper und der Steuerkörper auch verschiedene Durchmesser aufweisen.
Auch wenn dies in den Figuren nicht explizit dargestellt ist, kann vorgesehen sein, zum Beispiel das Betätigungselement 3 oder/und das Stützbauteil (2) oder/und das Schaltbauteil 1 bezüglich einer vorzugsweise gemeinsamen Symmmetrieachse X1 rotationssymmetrisch auszubilden und vorzugsweise auch koaxial zu dieser Achse anzuordnen, wobei ein möglicher Verlauf einer solchen gemeinsamen Symmetrieachse X1 exemplarisch in 1 angedeutet ist (Die Figur zeigt in diesem Fall nur einen Teilschnitt des gesamten Verriegelungsmechanismus, der sich durch Rotation des dargestellten Ausschnitts um die Achse X1 ergibt). Bei dem dargestellten Beispiel für die Symmetrieachse ist das Betätigungselement 3 radial am weitesten innen, das Schaltbauteil 1 radial am weitesten außen vorgesehen, es ist aber natürlich auch eine andere Reihenfolge möglich.
Hierbei kann der Verriegelungsmechanismus 10 mehrere Riegelanordnungen 7 umfassen, die beispielsweise radial zu der Symmetrieachse X1 und gleichmäßig um diese herum verteilt angeordnet sein können, wobei zur Führung bzw. zum Eingriff mehrere entsprechende Durchgangsöffnungen 12 in dem Stützbauteil 2 bzw. mehrere entsprechende Rastausnehmungen 11 in dem Schaltbauteil 1 vorgesehen sein können. Schaltbauteil 1 und Stützbauteil 2 können also eine n-zählige Rotationssymmetrie bezüglich X1 aufweisen, wobei n die Anzahl der vorgesehenen Riegelanordnungen 7 ist.
Der dargestellte Verriegelungsmechanismus 10 kann insbesondere in einer Parksperre eingesetzt sein und beispielsweise dazu dienen, die Parksperre im ausgelegten Zustand oder/und im eingelegten Zustand zu verriegeln. Weiterhin kann er nicht nur in Kraftfahrzeugen sondern beispielsweise auch in anderen Fahrzeugen aller Art zum Einsatz kommen, etwa in Wasser- oder Luftfahrzeugen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1099067 B1 [0002]

Claims

Verriegelungsmechanismus (10), vorzugsweise für Schaltvorgänge in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für eine Parksperre, umfassend: – ein Stützbauteil (2), – ein relativ zu dem Stützbauteil (2) in wenigstens eine Verriegelungsstellung und aus dieser heraus bewegbares sowie in der Verriegelungsstellung verriegelbares Schaltbauteil (1), – eine Riegelanordnung (7) mit wenigstens einem Sperrkörper (5) und wenigstens einem gesondert von dem Sperrkörper (5) ausgebildeten Steuerkörper (6), wobei die Riegelanordnung (7) zumindest dann, wenn sich das Schaltbauteil (1) in der Verriegelungsstellung befindet, relativ zu dem Stützbauteil (2) in eine Sperrstellung und aus dieser heraus verstellbar ist, wobei die Riegelanordnung (7) in der Sperrstellung das Schaltbauteil (1) in der Verriegelungsstellung verriegelt, und durch Verstellung der Riegelanordnung (7) aus der Sperrstellung heraus eine Bewegung des Schaltbauteils (1) aus der Verriegelungsstellung heraus freigegeben wird, – ein von der Riegelanordnung (7) gesondert ausgebildetes Betätigungselement (3), das zumindest dann, wenn sich das Schaltbauteil (1) in der Verriegelungsstellung befindet, relativ zu dem Stützbauteil (2) in eine aktive Stellung und aus dieser heraus verstellbar ist, wobei durch Verstellung des Betätigungselements (3) in die aktive Stellung die Riegelanordnung (7) in die Sperrstellung verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (6) und der Sperrkörper (5) zumindest in der Sperrstellung oder bei einer Bewegung aus der Sperrstellung heraus jeweils nur einen Translations-Freiheitsgrad haben, wobei der Steuerkörper (6) durch die Verstellung des Betätigungselements (3) in die aktive Stellung nur in eine Stellrichtung (S) bewegt wird und er dabei den Sperrkörper (5) nur in eine Sperrrichtung (E) bewegt, die mit der Stellrichtung (S) einen von 0° und 180° verschiedenen Winkel einschließt und bevorzugt orthogonal zu dieser verläuft.
Verriegelungsmechanismus (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelanordnung (7) nur dann in die Sperrstellung bringbar ist, wenn sich das Schaltbauteil (1) in der Verriegelungsstellung oder einer der Verriegelungsstellungen befindet.
Verriegelungsmechanismus (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (6) und der Sperrkörper (5) sich wenigstens in der Sperrstellung der Riegelanordnung (7) nur in einem Punkt (P) oder nur längs einer Linie berühren, die im Wesentlichen senkrecht zur Sperrrichtung (E) und senkrecht zur Stellrichtung (S) verläuft.
Verriegelungsmechanismus (10) nach nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (6) ein Rollkörper ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (6) rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse (X6) ist, die orthogonal zu der Stellrichtung (S) und der Sperrrichtung (E) verläuft, wobei er vorzugsweise kugelförmig ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellkörper (5) ein Rollkörper ist, der vorzugsweise rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse (X5) ist, die orthogonal zu der Stellrichtung (S) und der Sperrrichtung (E) verläuft, wobei er besonders bevorzugt kugelförmig ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrkörper (5) und der Steuerkörper (6) jeweils rotationssymmetrische Bauteile sind, bezüglich zueinander paralleler Symmetrieachsen (X5, X6), die sowohl zur Sperrrichtung (E) als auch zur Stellrichtung (S) senkrecht verlaufen, wobei die beiden Symmetrieachsen (X5, X6) in der Sperrstellung der Riegelanordnung (7) in einer Ebene liegen, die senkrecht zur Stellrichtung (S) verläuft.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Stützbauteil (2) ein Durchgangsloch (12) zur Führung der Bewegung des Sperrkörpers (5) in Sperrrichtung (E) vorgesehen ist, wobei dann, wenn sich das Schaltbauteil (1) in der Verriegelungsstellung und die Riegelanordnung (7) in der Sperrstellung befinden, ein Abschnitt (5.1) des Sperrkörpers (5) von dem Stützbauteil (2) in Sperrrichtung (E) vorsteht, und, dieser Abschnitt (5.1) in Eingriff mit einer entsprechenden Rastausnehmung (11) steht, die in dem Schaltbauteil (1) vorgesehen ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abmessung (b) des Stützbauteils (2) in Sperrrichtung (E) kleiner ist als eine Abmessung (d) des Sperrkörpers (5) in Sperrrichtung (E) und vorzugsweise größer ist als ein Verlagerungsbetrag des Sperrkörpers (5) in Sperrrichtung (E).
Verriegelungsmechanismus (10) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche (11.1) der Rastausnehmung (11) wenigstens in einem Abschnitt gegenüber einer Bewegungsrichtung (B) des Schaltbauteils (1) und gegenüber der Sperrrichtung (E) geneigt ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltbauteil (1) durch eine lineare Bewegung, vorzugsweise nur durch eine lineare Bewegung, oder eine Drehbewegung, vorzugsweise nur um eine Achse, in die Verriegelungsstellung und aus dieser heraus bewegbar ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltbauteil nur durch eine Bewegung in Stellrichtung (S) oder in die dazu entgegengesetzte Richtung in die Verriegelungsstellung oder aus dieser heraus bewegbar ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltbauteil (1) oder/und das Betätigungselement (3) wälzgelagert sind.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützbauteil (2) oder/und das Schaltbauteil oder/und das Betätigungselement rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse (X1) sind, die vorzugsweise in Stellrichtung (S) verläuft.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steuerkörper (6) oder der Sperrkörper (5), vorzugsweise der Sperrkörper (5), eine Rolle mit einer konvexen Erzeugenden (Y5) ist und der Sperrkörper (5) oder der Steuerkörper (6), vorzugsweise der Steuerkörper (6), eine Rolle mit einer konkaven Erzeugenden (Y6) ist, die komplementär zu der konvexen Erzeugenden (Y5) ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (3) rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse (X1) in Stellrichtung (S) und relativ zum Stützbauteil (2) um diese Symmetrieachse (X1) drehbar vorgesehen ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er weiter einen Anschlag (4) umfasst, der eine Bewegung des Steuerkörpers (6) in Stellrichtung (S) begrenzt, wobei der Anschlag (4) vorzugsweise Bestandteil des Stützbauteils (2) ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (3) manuell in die aktive Stellung und aus dieser heraus verstellbar ist, oder/und der Verriegelungsmechanismus (10) hierzu einen magnetischen, elektrischen, Federkraft-getriebenen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb oder eine Kombination davon aufweist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (3) zwischen der aktiven und einer inaktiven Stellung verstellbar ist, oder/und die Riegelanordnung (7) zwischen einer Sperrstellung und einer Freigabebestellung verstellbar ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass in der Freigabestellung der Riegelanordnung (7) der Stellkörper (5) an einer Bewegung in die zu der Sperrrichtung (E) entgegengesetzte Richtung (E') gehindert ist, vorzugsweise durch den Steuerkörper (6).
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (3) in eine Richtung aus der aktiven Stellung heraus vorgespannt ist oder/und das Schaltbauteil (1) zu einer Bewegung aus der Verriegelungsstellung heraus vorgespannt ist.
Verriegelungsmechanismus (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Riegelanordnungen (7) umfasst, die beispielsweise radial bezüglich einer gemeinsamen Achse (X1) angeordnet sind.