DE102013205174A1

DE102013205174A1 - Verbindungsvorrichtung und Verfahren zur Betätigung einer solchen Verbindungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013205174A1
Application number: DE201310205174
Authority: DE
Inventors: Daniel Pfeiffer; Michael Pantke; Stefan Albrecht
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-09-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung (38) zur drehfesten Verbindung einer ersten und einer zweiten relativ zueinander drehbaren Welle (1, 2), beispielsweise für einen Fahrzeugantriebsstrang zur wahlweisen Zu- oder Abschaltung eines Allradantriebs, und ein Verfahren zu deren Betätigung, mit einem Verbindungselement (8), einem elektromagnetischen Aktor (11), einem Magnetjoch (12), das den elektromagnetischen Aktor (11) zumindest teilweise umhüllt, einem Permanentmagnet (15), einem Ankerelement (13) und einer Federanordnung (14), wobei das Verbindungselement (8) in einer ersten oder zweiten Axialposition eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle (1, 2) herstellt oder aufhebt, wobei der elektromagnetische Aktor (11) bei elektrischer Bestromung über eine magnetische Bewegung des Ankerelements (13) eine Bewegung des Verbindungselements (8) zwischen der ersten und der zweiten Axialposition bewirkt, und bei der die Federanordnung (14) einer elektromagnetisch bewirkten Bewegung des Verbindungselements (8) entgegenwirkt. Um bei dieser Verbindungsvorrichtung (38) hohe Schaltkräfte und geringe Schaltzeiten zu ermöglichen sowie eine kompakte Bauweise und einen komfortablen Betrieb zu erreichen, bilden das Ankerelement (13) und das Magnetjoch (12) einen magnetischen Kreis (32) ohne Mitwirkung des Verbindungselements (8), wobei die Federanordnung (14) axial zwischen dem Ankerelement (13) und dem Magnetjoch (12) sowie axial benachbart zu dem elektromagnetischen Aktor (11) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur drehfesten Verbindung einer ersten und einer zweiten relativ zueinander drehbaren Welle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zur Betätigung einer solchen Verbindungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrensanspruchs.
Bei allradgetriebenen Fahrzeugen mit automatischer Abschaltung des Allradantriebs, beispielsweise bei dem bekannten All-Wheel-Drive-Disconnect-System der Anmelderin, sind durch einen schnellen sowie möglichst unmerklichen Wechsel zwischen einem Zweiradantrieb und einem Vierradantrieb während der Fahrt mittels einer geeigneten Betriebsstrategie signifikante Kraftstoffeinsparungen möglich. Dazu ist eine leistungsfähige Verbindungsvorrichtung erforderlich, um immer dann, wenn kein Vierradantrieb benötigt wird, einen Teil dieses Allradantriebstrangs durch Öffnen derselben stillzusetzen.
Bereits seit langem bekannt sind elektromagnetische Klauen- oder Zahnkupplungen, bei denen, wie es beispielsweise die DE 15 75 788 B2 zeigt, zwei zu kuppelnde kraftübertragende Glieder durch Erregen eines entgegen Federmitteln wirkenden Elektromagneten in Eingriff gebracht oder voneinander gelöst werden.
Außerdem ist aus der DE 198 37 417 A1 ist eine Verbindungsvorrichtung in einem Fahrzeugantriebsstrang zur drehfesten Verbindung zweier Wellen bekannt, insbesondere eine automatische Kupplung zur Verbindung einer Vorderachse mit einer Radspindel zum Umschalten zwischen einem Zweiradantrieb und einem Vierradantrieb. Die Kupplung weist einen Elektromagneten auf, mittels dem ein Kupplungsring axial zwischen zwei Axialpositionen bewegbar ist. In der ersten Axialposition sind Radspindel und Vorderachse mittels des Kupplungsrings drehfest und formschlüssig miteinander verbunden, in der zweiten Axialposition sind Radspindel und Vorderachse voneinander gelöst und dadurch frei drehbar. Hierbei wird eine Hinbewegung des Kupplungsrings in die erste Axialposition durch Federkraft und eine Rückbewegung in die zweite Axialposition durch den Elektromagneten bewirkt. Dazu ist eine Feder radial innerhalb des Kupplungsrings abgeordnet und stützt sich zwischen dem Kupplungsring und einem axialen Ende der Vorderachse ab. Der Elektromagnet ist ringförmig radial außen über dem Kupplungsring und dem Federelement angeordnet.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2012 210 287 A1 der Anmelderin zeigt eine weitere Verbindungsvorrichtung für einen Fahrzeugantriebsstrang zur drehfesten Verbindung einer ersten und einer zweiten relativ zueinander drehbaren Welle, beispielsweise um eine Allradantriebswelle von einem Antriebsmoment eines Antriebsmotors zu trennen oder mit diesem zu koppeln. Diese Verbindungsvorrichtung weist ein axial bewegbares Verbindungselement, einen elektromagnetischen Aktor bzw. Elektromagnet, einen mit dem Verbindungselement verbundenen Anker, ein Magnetjoch, einen Permanentmagnet und eine Federanordnung auf. Das Verbindungselement stellt in einer ersten Axialposition einen Formschluss zwischen den beiden Wellen her und löst den Formschluss in einer zweiten Axialposition, wobei der Elektromagnet bei elektrischer Bestromung eine Bewegung des Verbindungselements zwischen der ersten und zweiten Axialposition durch magnetische Anziehung oder Abstoßung des Ankers bewirkt. Das Magnetjoch ist mit dem Elektromagnet ortsfest verbunden, wobei es diesen zusammen mit dem Anker wenigstens teilweise umhüllt. Der Permanentmagnet hält den Anker in der ersten oder zweiten Axialposition magnetisch fest. Er ist im Bereich des Magnetjochs angeordnet und so ausgerichtet, dass die magnetischen Flüsse von Permanentmagnet und Elektromagnet etwa parallel zueinander verlaufen. Durch eine Bestromung des Elektromagneten wird das Verbindungselement in die erste oder zweite Axialposition bewegt, bis der Permanentmagnet das Ankerelement festhält. Das Magnetfeld des Elektromagneten ist dabei zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten gleichgerichtet. Die Federanordnung bewirkt die Rückbewegung des Verbindungselements in die andere der ersten oder zweiten Axialposition, wenn sich das Ankerelement durch eine Bestromung des Elektromagneten mit entgegengesetzter Polung, die ein dem Magnetfeld des Permanentmagneten entgegengesetztes Magnetfeld induziert, von dem Permanentmagneten löst.
Bei der in 3 und 4 der DE 10 2012 210 287 A1 gezeigten Anordnung bildet das Magnetjoch mit dem Anker und dem Verbindungselement einen geschlossenen Magnetkreis, wobei der magnetische Fluss über das Verbindungselement geleitet wird.
Die Federanordnung ist radial innen bezüglich des Elektromagneten und axial zwischen Magnetjoch und Anker angeordnet. Zur Verbindung des Ankers und des Verbindungselements ist an dem Anker radial innen ein Vorsprung ausgebildet, der von einem Axiallager, welches auf einem Absatz des Verbindungselements angeordnet ist, geführt wird. Die Verbindungsvorrichtung ist als ein vorfertigbares Modul ausgebildet, wobei die Bauteile der Verbindungsvorrichtung von einem Gehäuse umhüllt sind, welches die Teile zueinander fixiert und gleichzeitig die Federkraft der Federanordnung abstützt sowie als axiale Führung des Ankers dient.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine weiter verbesserte Verbindungsvorrichtung zur drehfesten Verbindung von zwei Wellen zu schaffen, die hohe Schaltkräfte und geringe Schaltzeiten ermöglicht, eine kompakte Bauweise aufweist sowie geräuscharm im Betrieb ist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Betätigung einer solchen Verbindungsvorrichtung anzugeben.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den jeweils zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar sind.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer elektromagnetischen Verbindungsvorrichtung zur drehfesten Verbindung einer ersten und einer zweiten relativ zueinander drehbaren Welle, mit Hilfe einer Konstruktion, welche die Einzelbauteile derart zusammengeführt hat, dass ein möglichst effektiver magnetischer Kreis gebildet ist, eine hohe Schaltkraft erzeugbar ist. Diese Priorisierung bei der Konstruktion ermöglicht den Einbau einer solchen Verbindungsvorrichtung in einen Fahrzeugantriebsstrang mit einem relativ geringen Bauraumbedarf und einen Betrieb der Vorrichtung mit einem vergleichsweise geringen Aufwand an Steuerungsmittel in einem üblichen Fahrzeugbordnetz. Außerdem kann das akustische Verhalten bei einer Betätigung der Verbindungsvorrichtung im Vergleich zu der aus der DE 10 2012 210 287 A1 bekannten Verbindungsvorrichtung verbessert werden.
Demnach geht die Erfindung aus von einer Verbindungsvorrichtung zur drehfesten Verbindung einer ersten und einer zweiten relativ zueinander drehbaren Welle, beispielsweise für einen Fahrzeugantriebsstrang zur wahlweisen Zu- oder Abschaltung eines Allradantriebs, mit einem Verbindungselement, einem elektromagnetischen Aktor, einem Magnetjoch, das den elektromagnetischen Aktor zumindest teilweise umhüllt, einem Permanentmagnet, einem Ankerelement und einer Federanordnung, die jeweils ringförmig ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind, wobei das Verbindungselement und das Ankerelement axial bewegbar sind und das Ankerelement über ein Axiallager mit dem Verbindungselement drehbar verbunden ist, derart, dass das Verbindungselement in einer ersten oder zweiten Axialposition eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle herstellt sowie entsprechend in einer ersten oder zweiten Axialposition die drehfeste Verbindung aufhebt, wobei der elektromagnetische Aktor bei einer elektrischen Bestromung mittels einer durch eine Magnetkraft ausgelösten Bewegung des Ankerelements eine Bewegung des Verbindungselements zwischen der ersten und der zweiten Axialposition bewirkt, bei der die Federanordnung einer elektromagnetisch bewirkten Bewegung des Ankerelements und des Verbindungselements entgegenwirkt, und bei welcher der Permanentmagnet das Ankerelement in der ersten oder zweiten Axialposition des Verbindungselements magnetisch festhält. Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung zudem vor, dass das Ankerelement und das Magnetjoch einen magnetischen Kreis ohne Mitwirkung des Verbindungselements bilden, dass die Federanordnung axial benachbart zu dem elektromagnetischen Aktor angeordnet ist, und dass die Federanordnung axial zwischen dem Ankerelement und dem Magnetjoch angeordnet ist.
Außerdem geht die Erfindung aus von einem von einem Verfahren zur Betätigung einer solchen Verbindungsvorrichtung. Zur Lösung der gestellten Aufgabe bezüglich des Verfahrens sieht die Erfindung vor, dass der elektromagnetische Aktor zum Zu- oder Abschalten der Verbindung zwischen der ersten und der zweiten relativ zueinander drehbaren Welle elektrisch derart bestromt wird, dass das Magnetfeld des Aktors entgegengerichtet zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten ist, so dass sich das Ankerelement von dem Magnetjoch magnetisch löst und das Verbindungselement durch die Federkraft der Federanordnung in die erste oder zweite Axialposition bewegt wird, und dass der elektromagnetische Aktor in entgegengesetzter Richtung zum Ab- oder Zuschalten der Verbindung elektrisch derart bestromt wird, dass das Magnetfeld des Aktors gleichgerichtet zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten ist, so dass das Verbindungselement entgegen der Federkraft der Federanordnung in die zweite oder erste Axialposition bewegt wird, wobei das Ankerelement bei Erreichen einer Endlage durch die Magnetkraft des Permanentmagnet magnetisch gehalten wird.
Durch die Anordnung der Bauelemente der beschriebenen Vorrichtung ist eine leistungsfähige elektromagnetisch schaltbare Verbindungsvorrichtung geschaffen. Insbesondere kann durch die Merkmale gemäß der Erfindung eine elektromagnetisch betätigbare Klauenkupplung mit einer relativ hohen aktuatorischen Kraft zur Verfügung gestellt werden, welche die Schaltfunktion in einem Allradantriebsstrang einer schnellen Zu- und Abschaltung des Allradantriebs im Fahrbetrieb zuverlässig erfüllen kann.
Die Verbindungsvorrichtung weist durch die axial zu dem Aktor benachbarte Platzierung der Federanordnung sowie durch eine ineinander verschachtelte Anordnung der Bauteile eine besonders kompakte Bauform auf.
Das Verbindungselement einer solchen Klauenkupplung kann beispielsweise eine Schaltklaue sein, an der Formschlusselemente ausgebildet sind, die mit anderen Formschlusselementen zusammenwirken, welche an der ersten und der zweiten Welle ausgebildet sind, so dass in einer ersten Axialposition mittels der Formschlusselemente des Verbindungselements ein Formschluss zwischen der ersten und der zweiten Welle hergestellt und in einer zweiten Axialposition der Formschluss gelöst ist.
Demnach kann die Verbindungsvorrichtung als eine elektromagnetische Klauenschaltvorrichtung fungieren, die durch eine Axialbewegung der Klaue eine Antriebsachse eines Allradantriebs wahlweise zu- oder abschaltet. Insbesondere kann die Zuschaltung durch die Federanordnung erfolgen, welche dann als eine Klaueneinrückfeder wirksam ist. Dabei wird bei der Einrückbewegung der Klauenschaltvorrichtung die zweite Welle, insbesondere eine bedarfsweise anzutreibende Radwelle einer Allradantriebsachse, mit der ersten Welle kraftschlüssig verbunden. Die erste Welle ist beispielsweise eine Antriebswelle, welche direkt oder indirekt, beispielsweise über ein Verteilergetriebe, Differenzial oder dergleichen, von dem Antriebsmotor antreibbar ist.
Die Abschaltung, also die Trennung der bei einer Allradbetriebsweise zusätzlich angetriebenen Achse vom Antrieb, kann durch eine entsprechende Bestromung des elektromagnetischen Aktors erfolgen, wobei das Ankerelement unter Überwindung der Federkraft der Einrückfeder magnetisch angezogen sowie in seiner axialen Endlage durch den Permanentmagnet stromlos festgehalten wird. Um das Ankerelement wieder von seiner beschriebenen Endlage zu lösen, kann eine Bestromung des elektromagnetischen Aktors mit entgegengesetzter Polung erfolgen, so dass die Einrückfeder den Anker und mit ihm die Schaltklaue erneut in Einrückrichtung zurück bewegt. Die Verbindungsvorrichtung wird bei dieser Ausführungsform somit mechanisch eingerückt und elektromagnetisch ausgerückt.
Es kann gegebenenfalls auch auf eine Bestromung des elektromagnetischen Aktors mit entgegengesetzter Polung verzichtet werden, so dass allein die Abschaltung der Bestromung des elektromagnetischen Aktors ausreicht, um mit der Kraft der Einrückfeder das Verbindungselements in seine Einrückstellung zur Aktivierung des Allradantriebs zu bringen.
Alternativ dazu ist eine sinngemäß umgekehrte Ausführungsform, bei der eine elektromagnetische Einrückung und eine mechanische Ausrückung der Verbindung erfolgt, genauso möglich.
Das Ankerelement und das Magnetjoch bilden einen magnetischen Kreis, der im Verhältnis zur Bestromung des elektromagnetischen Aktors hohe magnetische Flüsse erzeugt, indem die Federanordnung bezüglich des Aktors nicht wie üblicherweise radial innen oder radial außen in die Klauenkupplung sondern bezüglich des Aktors axial benachbart eingebaut ist. Der Magnetkreis kann durch eine entsprechende Ausbildung von Ankerelement und Magnetjoch direkt über das Ankerelement geschlossen werden. Damit wird der magnetische Fluss nicht durch die Form und das Material der Federanordnung und/oder des Verbindungselements beeinflusst, wodurch die magnetische Anziehung oder Abstoßung bei der Schaltung einfacher und genauer vorausbestimmbar sowie in der Regel steigerbar ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Federanordnung und der Aktor mit etwa dem gleichen radialen Abstand zur Längsachse der Verbindungsvorrichtung angeordnet sind, und dass die Federanordnung als eine Druckfeder ausgebildet ist, die sich axial an einer Stirnseite des Aktors und einer axialen Ausnehmung des Ankerelements abstützt, wobei sich die Druckfeder mit einem Ende an einem Stützring axial abstützt, welcher stirnseitig axial benachbart zu dem Aktor in das Magnetjoch eingesetzt ist, und sich mit ihrem anderen Ende an einer radialen Stützfläche abstützt, welche in der Ausnehmung in dem Ankerelement ausgebildet ist. Dabei sind der Stützring und die radiale Stützfläche an den radialen Außendurchmesser und Innendurchmesser der Druckfeder angepasst, so dass die Druckfeder dort radial sicher gehalten wird.
Bei durchgeführten Test mit der beschriebenen Verbindungsvorrichtung hat sich herausgestellt, dass eine Ansteuerung des elektromagnetischen Aktors sowohl mit einer 12V-Bordnetzspannung als auch mit einer 24V-Bordnetzspannung möglich ist, um die nötige Aktorkraft zum Ein- oder Ausrücken eines Verbindungselements wie einer Schaltklaue zu erzeugen. Somit kann insbesondere in einem herkömmlichen 12V-Bordnetz ein Gleichspannungswandler für eine höhere Betriebsspannung einer Verbindungsvorrichtung entfallen und damit Herstellkosten sowie Bauraum eingespart werden.
Abweichend von der vorigen Ausführungsform mit einer Druckfeder kann vorgesehen sein, dass die Federanordnung als eine mehrlagige Wellenfeder ausgebildet ist. Geeignete mehrlagige Wellenfedern zum Ein- oder Ausrücken einer Schaltklaue oder dergleichen können aus flachen Federstahl- oder Edelstahlrohling gefertigt sein und benötigen einen sehr geringen Einbauraum. Gegenüber herkömmlichen Schraubenfedern aus Runddraht kann die axiale Einbaulänge für die Wellenfeder um etwa die Hälfte reduziert sein. Dadurch ist eine sehr kurze axiale Gesamtlänge der Verbindungsvorrichtung realisierbar. Geeignete mehrlagige Wellenfedern sind relativ kostengünstig beschaffbar.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass an dem weitgehend hohlzylindrischen Ankerelement ein axialer, hülsenförmiger Schenkel ausgebildet ist, der radial zwischen dem Magnetjoch und dem Verbindungselement angeordnet ist, und dass das Ankerelement im Bereich dieses hülsenförmigen Ankerschenkels über ein Gleitlager axial geführt ist, welches als eine nichtmagnetische Buchse ausgebildet und radial innerhalb axialen Bauraumes des Magnetjochs angeordnet ist.
Durch die axiale Führung des Ankerelements mittels einer nichtmagnetischen Gleitlagerbuchse, beispielsweise ein Gleitlager aus Bronze, kann eine besonders reibungsarme und den Magnetkreis nicht beeinflussende Axialbeweglichkeit des Ankerelements realisiert sein. Ein solches Gleitlager kann einen vergleichsweise geringen radialen Durchmesser sowie eine geringe Materialstärke aufweisen, wodurch sich der radiale Bauraum der Verbindungsvorrichtung gegenüber anderen technischen Lösungen gering halten lässt. Durch den hülsenförmigen Schenkel des Ankerelements ergibt sich in Wirkverbindung mit der Länge der Lagerbuchse gleichzeitig eine relativ große Lagerlänge, ohne die axiale Gesamtlänge der Verbindungsvorrichtung zu vergrößern, wodurch eine besonders genaue und verschleißarme Führung begünstigt wird. Insbesondere gegenüber herkömmlichen, radial außen angeordneten Stahl-auf-Stahl-Ankerführungen an einem umgebenden Gehäuse lässt sich somit die Effektivität der Verbindungsvorrichtung und deren Langlebigkeit weiter verbessern.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Axiallager des Ankerelements und des Verbindungselements radial innerhalb des Ankerelements angeordnet ist. Zur Ausbildung des Axiallagers kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement an seiner radial äußeren Oberfläche einen radialen, vorzugsweise kreisförmigen Vorsprung aufweist, der axial jeweils benachbart von je einem Schleifring geführt ist. Der axial äußere Schleifring, beispielsweise achswellenfern, ist vorzugsweise durch einen Schnappring axial gesichert. Dieser Schnappring ist in eine Umfangsnut eingesetzt, die radial innen an dem Ankerelement ausgebildet ist.
Demnach ist die Lagerung des Verbindungselements in das Ankerelement integriert. Das Verbindungselement ist somit radial innerhalb des Ankerelements axial geführt. Dadurch kann der radiale Außendurchmesser des Verbindungselements klein gehalten werden, wodurch ein weiterer Bauraumvorteil realisiert ist.
Um einen hohen Betriebskomfort durch geringe Schaltgeräusche und einen niedrigen Verschleiß der Schaltbauteile zu gewährleisten, kann jeweils eine Anschlagdämpfungseinrichtung für die erste und die zweite Axialposition des Ankerelements vorgesehen sein, wobei die beiden Anschlagdämpfungseinrichtungen jeweils entgegengesetzt stirnseitig axial außerhalb des Ankerelements angeordnet sind. Dadurch, dass die Anschlagdämpfungseinrichtungen axial außerhalb des Ankerelements angeordnet sind, entfallen dafür im Ankerelement Ausnehmungen, Nuten usw., welche den magnetischen Kreis des Aktors möglicherweise schwächen könnten.
Dabei kann die Anschlagdämpfungseinrichtung für diejenige Axialposition des Ankerelements, bei welcher eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle besteht, als eine Runddrahtwellenfederanordnung oder als eine Tellerfederanordnung ausgebildet sein.
Eine derartige Federanordnung bietet im Vergleich zu Anschlagdämpfungseinrichtungen unter Verwendung von einem O-Ring oder anderen Gummidämpfern eine effektivere Dämpfung. Eine Runddrahtwellenfeder ist einfach zu montieren und benötigt einen vergleichsweise geringen radialen Bauraum. Möglich ist auch eine Anschlagdämpfung mittel Tellerfedern, die beispielsweise über Zylinderstifte geführt werden. Diese sind mit besonders großen Federkonstanten bzw. einer hohen Federsteifigkeit verfügbar. Die Federanordnung kann zusätzlich mit Gummidämpfer kombiniert werden, um Schaltgeräusche noch weiter zu verringern.
Die Anschlagdämpfungseinrichtung für diejenige Axialposition des Ankerelements, bei welcher keine drehfeste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle besteht, kann als ein ringförmiges, gummiartiges Element, wie beispielsweise ein O-Ring ausgebildet sein. Für die Anschlagdämpfung in derjenigen axialen Endposition, bei der die beiden Wellen nicht miteinander gekoppelt sind, genügt grundsätzlich ein einfacher kostengünstiger O-Ring oder dergleichen. Dieser kann beispielsweise durch eine axial aufgeschraubte Scheibe fixiert und in einer entsprechend axial innen in dieser Scheibe ausgebildeten ringförmigen Nut gehalten sein.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass das Magnetjoch, das Ankerelement und die Federanordnung als Einzelteile in einem die Verbindungsvorrichtung aufnehmendem Gehäuse einsetzbar und mittels Zentrierungshilfen und/oder Fixierungshilfen positionsgenau montierbar sind.
Im Vergleich zu einer Baugruppe, bei der das Magnetjoch mit dem elektromagnetischen Aktor, das Ankerelement und die Federanordnung als ein beispielsweise von einer Edelstahlhülle zusammengehaltenes Bauteil vorgefertigt sind, ermöglicht ein Einbau der Einzelteile gegebenenfalls zweckmäßige oder erforderliche räumliche Anpassungen an ein bestehendes Gehäuse der Verbindungsvorrichtung mit geringem Aufwand und ohne Funktionsbeeinträchtigungen. Durch den Verzicht auf ein Traggerüst, wie eine Edelstahlhülle, kann zudem sichergestellt werden, dass eines solches Bauteil den Magnetkreis des Aktors nicht durch einen magnetischen Nebenschluss schwächt. Zudem entsteht ein Bauraumgewinn für die Bemaßung der Einzelbauteile. Möglicherweise kann das umgebende Gehäuse der Verbindungsvorrichtung sogar verkleinert werden.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt
1 eine Verbindungsvorrichtung in einem gekoppelten Zustand in einem Längsschnitt,
2 einen Allradfahrzeugantriebsstrang in einer stark schematisierten Darstellung,
3 eine perspektivische Schnittdarstellung der Verbindungsvorrichtung,
4 Einzelteile der Verbindungsvorrichtung in einer Explosionsdarstellung,
5 eine Runddrahtwellenfeder zur Anschlagdämpfung in einer ersten Axialposition im eingebauten Zustand in der Verbindungsvorrichtung,
5a die Runddrahtwellenfeder gemäß 5 im ausgebauten Zustand,
6 eine Tellerfederanordnung zur Anschlagdämpfung in einer ersten Axialposition im eingebauten Zustand in der Verbindungsvorrichtung,
6a die Tellerfederanordnung gemäß 6 im ausgebauten Zustand,
7 ein O-Ring zur Anschlagdämpfung in einer zweiten Axialposition im eingebauten Zustand in der Verbindungsvorrichtung,
8 die Verbindungsvorrichtung gemäß 1 im gekoppelten Zustand in einem größeren Ausschnitt, und
9 die Verbindungsvorrichtung gemäß 1 im entkoppelten Zustand. Zur zeichnerischen Vereinfachung ist in den Figuren teilweise die spiegelsymmetrische untere Vorrichtungshälfte nicht dargestellt. Gleiche oder funktionsgleiche Bauteile sind den gleichen Bezugszeichen versehen.
Demnach ist in 1 eine Verbindungsvorrichtung 38 zur drehfesten Verbindung zweier relativ zueinander drehbaren Wellen 1, 2 dargestellt, wie sie beispielsweise bei dem eingangs erwähnten All-Wheel-Drive-Disconnect-System zum wechselnden Zu- und Abschalten des Antriebs einer Vorderachse 6 oder einer Hinterachse 6’ bei einem Allradantrieb eines Fahrzeugs einsetzbar ist.
Ein solcher, an sich bekannter Allradantriebsstrang ist in 2 in stark schematisierter Form dargestellt. Er weist im Wesentlichen einen Antriebsmotor 3, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, ein Gangwechselgetriebe 4 und ein Hinterachsdifferenzial 5 auf. Ein Antriebsmoment des Antriebsmotors 3 kann über das Getriebe 4 sowie über hier nicht weiter erläuterte Kuppel- und Verteilermittel in bekannter Weise auf die die Fahrzeugräder 7a bis 7d der Vorderachse 6 und der Hinterachse 6’ verteilt werden.
Die Verbindungsvorrichtung 38 ist eingangsseitig bzw. antriebsseitig über die hier als Achswelle dargestellte erste Welle 1 mit dem in 2 lediglich angedeuteten Hinterachsdifferenzial 5 verbunden und antreibbar. Ausgangsgangsseitig bzw. abtriebsseitig ist die Verbindungsvorrichtung 38 mit der hier als Radwelle dargestellten zweiten Welle 2 verbunden. Durch Schalten der Verbindungsvorrichtung 38 ist eine drehfeste Verbindung zwischen der Achswelle 1 und der Radwelle 2 herstellbar oder lösbar. Diese Anordnung ist lediglich als ein beispielhafter Anwendungsfall für die Verbindungsvorrichtung 38 gemäß der Erfindung zu verstehen. Eine oder mehrere derartige Verbindungsvorrichtungen können auch an anderen Stellen in einem Fahrzeugantriebsstrang verbaut sein, wie dies in 2 lediglich angedeutet ist. Nachfolgend wird der Aufbau der Verbindungsvorrichtung 38 im Detail erläutert.
Wie 1 zeigt, sind die differenzialseitige antreibende Achswelle 1 und die radseitige anzutreibende Radwelle 2 koaxial und hintereinander sowie mit einem Axialspiel zueinander angeordnet. Die Bezugszeichen 5 und 7 zeigen in dieser Figur auf die Positionen, wo das Differenzial 5 bzw. ein Fahrzeugrad 7 angeordnet wären. Ein hohlzylindrisches Verbindungselement 8, welches als eine Klaue ausgebildet und axial relativ zu der Achswelle 1 und zu der Radwelle 2 verschiebbar ist, befindet sich stetem drehfesten Eingriff mit der Achswelle 1 und ist mit der Radwelle 2 drehfest in Eingriff bringbar. Wie der 3 entnehmbar ist, weist das Verbindungselement 8 an ihrer Innenumfangsfläche eine axial ausgerichtete Formschlussverzahnung 9 auf, die zur permanenten drehfesten Verbindung zwischen dem Verbindungselement 8 und der Achswelle 1 mit einer in 1 dargestellten entsprechenden Formschlussverzahnung 33 am Außenumfang der Achswelle 1 in ständigem Eingriff ist.
Zur schaltbaren drehfesten Verbindung zwischen dem Verbindungselement 8 und der Radwelle 2 weist das Verbindungselement 8 gemäß 3 zudem an ihrer Innenumfangsfläche zwei axial beabstandete kreisförmige Reihen 10a, 10b von Formschlusselementen auf. Wie vor allem 9 zeigt, sind am Außenumfang der Radwelle 2 entsprechend zwei Reihen 34a, 34b von Formschlusselementen ausgebildet. Die axiale Breite der jeweiligen Formschlusselemente der Formschlusselementreihen 10a, 10b; 34a, 34b an dem Verbindungselement 8 sowie an der Radwelle 2 sowie die axiale Breite der dazwischen angeordneten freibleibenden axialen Abschnitte, welche keine Formschlusselemente aufweisen, sind aneinander angeglichen.
Im gekoppelten bzw. zugeschalteten Zustand der Verbindungsvorrichtung 38 stehen die jeweiligen Formschlusselemente der Formschlusselementreihen 10a, 10b des Verbindungselements 8 mit den korrespondierenden Formschlusselementen der Formschlusselementreihen 34a, 34b der Radwelle 2 miteinander im Eingriff, so dass die Achswelle 1 und die Radwelle 2 drehfest miteinander verbunden und ein Drehmoment zwischen den beiden Welle 1, 2 übertragbar ist (8).
Im entkoppelten bzw. abgeschalteten Zustand sind die Formschlusselemente der Formschlussreihen 10a, 10b; 34a, 34b axial gegeneinander verschoben und befinden sich außer Eingriff, so dass die Radwelle 2 und die Achswelle 1 relativ zueinander drehbar sind und kein Drehmoment übertragbar ist (9).
An dieser Stelle sei auf eine detaillierte Beschreibung einer Verbindungsvorrichtung mit mehreren Reihen von Formschlusselementen in der bereits erwähnten, nicht vorveröffentlichten DE 10 2012 210 287 A1 der Anmelderin verwiesen, deren Offenbarungsinhalt, soweit zutreffend, auch zum Gegenstand dieser Beschreibung gemacht wird.
Zur Betätigung des Verbindungselements 8 ist eine elektromagnetische Schalteinrichtung vorgesehen. Diese weist im Wesentlichen folgendes auf: Einen als Spule ausgebildeten elektromagnetischen Aktor 11, welcher in einem ringförmigen sowie feststehenden Magnetjoch 12 aufgenommen ist, ein Ankerelement 13, das zu dem Magnetjoch 12 koaxial und axial gegenüberliegend angeordnet ist, sowie eine Federanordnung bzw. ein Federelement 14, welches sich axial an dem Anker 13 und dem elektromagnetischen Aktor 11 abstützt. Außerdem ist in den Außenumfang des Magnetjochs 12 ein Permanentmagnet 15 für die Selbsthaltung des Ankerelements 13 integriert.
Zur weiteren Verdeutlichung zeigt 4 die wesentlichen Teile in einer Explosionsdarstellung. Insbesondere ist daraus erkennbar, dass das Federelement 14 als eine axial kurz bauende mehrlagige Wellenfeder ausgebildet ist. Dieses Federelement 14 ist im Vergleich zu dem elektromagnetischen Aktor 11 etwa mit dem gleichen radialen Abstand zur Längsachse 37 der Verbindungsvorrichtung 38 angeordnet. Das Federelement 14 stützt sich axial an einer Stirnseite des elektromagnetischen Aktors 11 und einer Ausnehmung des Ankerelements 3 ab. Präzise beschrieben stützt sich das Federelement 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel an einer radiale Stützfläche 20 am Ankerelement 13 und an einem Stützring 21 ab, wobei letzterer stirnseitig axial benachbart zu dem elektromagnetischen Aktor 11 in das Magnetjoch 12 eingesetzt ist.
Das Verbindungselement 8 und das Ankerelement 13 sind miteinander derart gekoppelt, das sie zusammen zwar axial bewegbar, jedoch über ein Axiallager 16 relativ zueinander drehbar sind. Die gekoppelte Axialbeweglichkeit von Verbindungselement 8 und Ankerelement 13 ist in 1 durch zwei miteinander verbundene Doppelpfeile 39 angedeutet. Das Ankerelement 13 ist dabei drehfest angeordnet und das Verbindungselement 8 gegenüber diesem drehbar. Dazu weist das Verbindungselement 8 an seinem Außenumfang einen Vorsprung 17 auf, der sich radial in das Ankerelement 13 hinein erstreckt. Axial seitlich ist dieser Vorsprung 17 durch zwei Schleifringe 18, 18’ geführt. Das dadurch gebildete Axiallager 16 ist nach axial außen durch einen Schnappring 19 gesichert, der radial innen am Ankerelement 13 in eine dort ausgebildete, jedoch nicht weiter bezeichnete Aufnahmenut eingesetzt ist.
Am achsewellenseitigen Ende des weitgehend hohlzylindrischen Ankerelements 13 ist ein hülsenförmiger Schenkel 22 ausgebildet ist, der radial zwischen dem Magnetjoch 12 sowie dem Verbindungselement 8 angeordnet ist und sich in axialer Richtung erstreckt. Im Bereich dieses Schenkels 22 ist das Ankerelement 13 durch ein Gleitlager 23 geführt, welches als eine nichtmagnetische Buchse ausgebildet und radial innerhalb des Magnetjochs 12 angeordnet ist.
Weiterhin ist für die beiden axialen Endpositionen des Ankerelements 13 jeweils eine Anschlagdämpfung vorgesehen. Der Anschlag für die als Einrückfeder wirksame Wellenfeder 14 ist gemäß den 5 und 5a als eine Runddrahtwellenfeder 24 ausgebildet, die stirnseitig zwischen einer in Richtung zur Radwelle 2 weisenden axialen Ankeraußenseite und einer zum Ankerelement 13 weisenden axialen Gehäusewand eines die Verbindungsvorrichtung 38 umgebenden Kupplungsgehäuses 27 eingesetzt ist.
Alternativ dazu kann die Anschlagsdämpfung als eine zylinderstiftgeführte Tellerfederanordnung 25 ausgebildet sein, wie sie in den 6 und 6a dargestellt ist. Die Tellerfederanordnung 25 stützt sich stirnseitig zwischen einer in Richtung zur Radwelle 2 weisenden axialen Ankeraußenseite und einer zum Ankerelement 13 weisenden axialen Gehäusewand des die Verbindungsvorrichtung 38 umgebenden Kupplungsgehäuses 27 ab. Diese Tellerfederanordnung 25 kann mit einem Gummipuffer 26 kombiniert sein, der axial zwischen dem genannten stirnseitigen Ende des Ankerelements 13 und der Tellerfederanordnung 25 platziert ist. Die in 6 ebenfalls dargestellte Runddrahtwellenfeder 24 kann zusätzlich verbaut sein.
Die Anschlagsdämpfung für die andere Endposition, also die Endposition, welche durch die elektromagnetische Anziehung des Ankerelements 13 entgegen der Federkraft bewirkt wird, ist gemäß 7 als ein O-Ring 28 ausgebildet, der in einer axialen Umfangsnut einer Anschlagscheibe 29 geführt und durch diese gesichert ist. Gegen diesen O-Ring 28 wirkt der schon erwähnte Ankerschenkel 22.
Das Magnetjoch 12 mit dem elektromagnetischen Aktor 11, das Ankerelement 13 sowie die Wellenfeder 14 sind als Einzelteile in dem Kupplungsgehäuse 27 aufgenommen. Das Magnetjoch 12 ist durch einen Absatz 30 im Kupplungsgehäuse 27 zentriert und durch wenigstens eine Madenschraube 31 fixiert. Das Ankerelement 13 ist mittels des Gleitlagers 23 und das Axiallager 16 innerhalb des Kupplungsgehäuses 27 geführt (1).
Die Funktionsweise der Verbindungsvorrichtung 38 wird nachfolgend anhand der 8 und 9 weiter verdeutlicht.
8 zeigt die Verbindungsvorrichtung 38 im gekoppelten Zustand der Achswelle 1 und der Radwelle 2. Der Elektromagnet bzw. Aktor 11 ist stromlos geschaltet. Die Einrückfeder 14 verschiebt in dieser Situation das Ankerelement 13 und mit diesem das Verbindungselement 8 in eine erste Axialposition in Richtung des ersten langen Pfeils 35 nach links bis zu den gedämpften Endanschlag. Durch diese Axialverschiebung werden die Formschlusselemente der Formschlusselementreihen 10a, 10b des Verbindungselements 8 und die korrespondierenden Formschlusselemente der Formschlusselementreihen 34a, 34b der Radwelle 2 miteinander in Eingriff gebracht. Da die Achswelle 1 permanent mit dem Verbindungselement 8 im Eingriff steht, werden somit beide Wellen 1, 2 drehfest miteinander verbunden. Der Allradantrieb ist betriebsbereit.
9 zeigt die Verbindungsvorrichtung 38 im entkoppelten Zustand der beiden Wellen 1, 2. Dazu wird der Elektromagnet 11 zunächst derart bestromt, dass das Magnetfeld des Aktors 11 gleichgerichtet zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten 15. Durch das Ankerelement 13 und das Magnetjoch 12 wird dabei ein magnetischer Kreis 32 gebildet, der in der 9 nur angedeutet dargestellt ist. Das Ankerelement 13 wird infolge der elektromagnetischen Kraft angezogen und bewegt sich entgegen der Federkraft nach rechts in Richtung des zweiten langen Pfeils 36 in eine zweite Axialposition. Die resultierende Anziehungskraft variiert dabei mit der Größe des sich ändernden Luftspalts x zwischen dem Ankerelement 13 und dem Magnetjoch 12 (8). Durch die Axialbewegung des Ankerelements 13 wird das Verbindungselement 8 außer Eingriff mit der Radwelle 2 gebracht, da die Formschlusselementreihen 34a, 34b der Radwelle 2 und die Formschlusselementreihen 10a, 10b des Verbindungselements 8 axial soweit gegeneinander verschoben werden, bis deren Formschluss aufgehoben ist. Die Achswelle 1 und die Radwelle 2 sind dadurch wieder relativ zueinander drehbar. Wenn das Ankerelement 13 die zweite Axialposition bzw. den gedämpften Endanschlag in dieser Position erreicht hat, wird es durch den Permanentmagnet 15 magnetisch gehalten, so dass die Bestromung des Aktors 11 abgeschaltet werden kann.
Um das Ankerelement 13 von dem Permanentmagnet 15 magnetisch zu lösen, wird der Elektromagnet bzw. der Aktor 11 entgegengerichtet zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten 15 bestromt. Das Ankerelement 13 wird dadurch magnetisch abgestoßen, so dass das Verbindungselement 8 anschließend durch die Kraft der Einrückfeder 14 erneut in die erste Axialposition bewegt wird.
Bezugszeichenliste

1: Erste Welle, Achswelle
2: Zweite Welle, Radwelle
3: Antriebsmotor
4: Gangwechselgetriebe
5: Hinterachsdifferenzial
6: Vorderachse
6’: Hinterachse
7a–7d: Fahrzeugräder
8: Verbindungselement, Klaue
9: Formschlusselement, Formschlussverzahnung
10a: Erste Formschlusselementreihe an dem Verbindungselement 8
10b: Zweite Formschlusselementreihe an dem Verbindungselement 8
11: Elektromagnetischer Aktor, Elektromagnet
12: Magnetjoch
13: Ankerelement, Anker
14: Federanordnung, Einrückfeder
15: Permanentmagnet
16: Axiallager
17: Klauenvorsprung
18, 18’: Schleifringe
19: Schnappring
20: Stützfläche am Ankerelement 13
21: Stützring
22: Ankerschenkel
23: Gleitlager, Gleitlagerbuchse
24: Runddrahtwellenfederanordnung, Anschlagdämpfung
25: Tellerfederanordnung, Anschlagdämpfung
26: Gummipuffer
27: Gehäuse, Kupplungsgehäuse
28: O-Ring, Anschlagdämpfung
29: Anschlagscheibe
30: Absatz, Zentrierungshilfe
31: Madenschraube, Fixierungshilfe
32: Magnetkreis
33: Formschlussverzahnung an der Achswelle 1
34a: Erste Formschlusselementreihe an der Radwelle 2
34b: Zweite Formschlusselementreihe an der Radwelle 2
35: Pfeil, Koppelbetätigung
36: Pfeil, Entkoppelbetätigung
37: Längsachse der Verbindungsvorrichtung
38: Verbindungsvorrichtung
39: Doppelpfeile
x: Luftspalt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1575788 B2 [0003]
DE 19837417 A1 [0004]
DE 102012210287 A1 [0005, 0006, 0010, 0053]

Claims

Verbindungsvorrichtung (38) zur drehfesten Verbindung einer ersten und einer zweiten relativ zueinander drehbaren Welle (1, 2), beispielsweise für einen Fahrzeugantriebsstrang zur wahlweisen Zu- oder Abschaltung eines Allradantriebs, mit einem Verbindungselement (8), einem elektromagnetischen Aktor (11), einem Magnetjoch (12), das den elektromagnetischen Aktor (11) zumindest teilweise umhüllt, einem Permanentmagnet (15), einem Ankerelement (13) und einer Federanordnung (14), die jeweils ringförmig ausgebildet und koaxial zueinander angeordnet sind, wobei das Verbindungselement (8) und das Ankerelement (13) axial bewegbar sind und das Ankerelement (13) über ein Axiallager (16) mit dem Verbindungselement (8) drehbar verbunden ist, derart, dass das Verbindungselement (8) in einer ersten oder zweiten Axialposition eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle (1, 2) herstellt sowie entsprechend in einer ersten oder zweiten Axialposition die drehfeste Verbindung aufhebt, wobei der elektromagnetische Aktor (11) bei einer elektrischen Bestromung mittels einer durch eine Magnetkraft ausgelösten Bewegung des Ankerelements (13) eine Bewegung des Verbindungselements (8) zwischen der ersten und der zweiten Axialposition bewirkt, bei der die Federanordnung (14) einer elektromagnetisch bewirkten Bewegung des Ankerelements (13) und des Verbindungselements (8) entgegenwirkt, und bei welcher der Permanentmagnet (15) das Ankerelement (13) in der ersten oder zweiten Axialposition des Verbindungselements (8) magnetisch festhält, dadurch gekennzeichnet, dass das Ankerelement (13) und das Magnetjoch (12) einen magnetischen Kreis (32) ohne Mitwirkung des Verbindungselements (8) bilden, dass die Federanordnung (14) axial benachbart zu dem elektromagnetischen Aktor (11) angeordnet ist, und dass die Federanordnung (14) axial zwischen dem Ankerelement (13) und dem Magnetjoch (12) angeordnet ist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (8) eine Schaltklaue ist, an der Formschlusselemente (9; 10a, 10b) ausgebildet sind, die mit anderen Formschlusselementen (33; 34a, 34b) zusammenwirken, welche an der ersten und der zweiten Welle (1, 2) ausgebildet sind, so dass in einer ersten Axialposition mittels der Formschlusselemente (9; 10a, 10b) des Verbindungselements (8) ein Formschluss zwischen der ersten und der zweiten Welle (1, 2) hergestellt und in einer zweiten Axialposition der Formschluss gelöst ist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (14) und der Aktor (11) mit etwa dem gleichen radialen Abstand zur Längsachse (37) der Verbindungsvorrichtung (38) angeordnet sind, dass die Federanordnung (14) als eine Druckfeder ausgebildet ist, die sich axial an einer Stirnseite des Aktors (11) und einer axialen Ausnehmung des Ankerelements (13) abstützt, wobei sich die Druckfeder (14) mit einem Ende an einem Stützring (21) axial abstützt, welcher stirnseitig axial benachbart zu dem Aktor (11) in das Magnetjoch (12) eingesetzt ist, und sich mit ihrem anderen Ende an einer radialen Stützfläche (20) abstützt, welche in der Ausnehmung in dem Ankerelement (13) ausgebildet ist, wobei der Stützring (21) und die Stützfläche (20) an den radialen Außendurchmesser und Innendurchmesser der Druckfeder (14) angepasst sind.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (14) als eine mehrlagige Wellenfeder ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ankerelement (13) ein axialer, hülsenförmiger Schenkel (22) ausgebildet ist, der radial zwischen dem Magnetjoch (12) und dem Verbindungselement (8) angeordnet ist, und dass das Ankerelement (13) im Bereich dieses hülsenförmigen Ankerschenkels (22) über ein Gleitlager (23) axial geführt ist, welches als eine nichtmagnetische Buchse ausgebildet und radial innerhalb des axialen Bauraumes des Magnetjochs (12) angeordnet ist.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (16) des Ankerelements (13) und des Verbindungselements (8) radial innerhalb des Ankerelements (13) angeordnet ist, wobei ein radialer Vorsprung (17) des Verbindungselements (8) seitlich von jeweils einem Schleifring (18, 18’) geführt ist, und bei dem ein axial äußerer Schleifring (18) durch einen Schnappring (19) gesichert ist.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Anschlagsdämpfungseinrichtung (24, 25, 26, 28) für die erste und die zweite Axialposition des Ankerelements (13) vorgesehen sind, wobei die Anschlagdämpfungseinrichtungen (24, 25, 26, 28) stirnseitig axial außerhalb des Ankerelements (13) angeordnet sind.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagdämpfungseinrichtung für diejenige Axialposition des Ankerelements (13), bei welcher eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle (1, 2) besteht, als eine Runddrahtwellenfederanordnung (24) ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagdämpfungseinrichtung für diejenige Axialposition des Ankerelements (13), bei welcher eine drehfeste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle (1, 2) besteht, als eine Tellerfederanordnung (25) ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagsdämpfungseinrichtung für diejenige Axialposition des Ankerelements, bei welcher keine drehfeste Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Welle (1, 2) besteht, als ein ringförmiges, gummiartiges Element wie ein O-Ring (28) ausgebildet ist.
Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetjoch (12), das Ankerelement (13) und die Federanordnung (14) als Einzelteile in einem die Verbindungsvorrichtung (38) aufnehmendem Gehäuse (27) einsetzbar sowie mittels Zentrierungshilfen (30) und/oder Fixierungshilfen (31) positionsgenau montierbar sind.
Verfahren zur Betätigung einer Verbindungsvorrichtung (38) mit den Merkmalen von wenigstens einem der Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromagnetische Aktor (11) zum Zu- oder Abschalten der Verbindung zwischen der ersten und der zweiten relativ zueinander drehbaren Welle (1, 2) elektrisch derart bestromt wird, dass das Magnetfeld des Aktors (11) entgegengerichtet zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten (15) ist, so dass sich das Ankerelement (13) von dem Magnetjoch (12) magnetisch löst und das Verbindungselement (8) durch die Federkraft der Federanordnung (14) in die erste oder zweite Axialposition bewegt wird, und dass der elektromagnetische Aktor (11) in entgegengesetzter Richtung zum Ab- oder Zuschalten der Verbindung elektrisch derart bestromt wird, dass das Magnetfeld des Aktors (11) gleichgerichtet zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten (15) ist, so dass das Verbindungselement (8) entgegen der Federkraft der Federanordnung (14) in die zweite oder erste Axialposition bewegt wird, wobei das Ankerelement (13) bei Erreichen einer Endlage durch die Magnetkraft des Permanentmagnet (15) magnetisch gehalten wird.