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Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung für eine Zahnrad-Welle-Verbindung, mit einer Welle, mit einem Zahnrad, mit einer Schiebemuffe sowie mit einem Aktuator, welcher zumindest ein axial bewegliches Stellglied aufweist, wobei das Zahnrad drehbar gelagert ist, wobei die Schiebemuffe auf der Welle drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei mittels der Schiebemuffe in einer ersten Axialposition derselben eine formschlüssige und drehfeste Verbindung zwischen dem Zahnrad und der Welle herstellbar sowie in einer zweiten Axialposition auflösbar ist, und bei der eine Axialverschiebung der Schiebemuffe zwischen der ersten und der zweiten Axialposition durch eine Axialbewegung des Stellgliedes unter Mitnahme der Schiebemuffe erfolgt.
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Solche Schaltvorrichtungen werden beispielsweise in automatisierten Schaltgetrieben von Fahrzeugen eingesetzt. Allerdings ist der verfügbare Bauraum zum Einbau dieser Schaltvorrichtungen in einem Getriebegehäuse häufig sehr klein, so dass der Bedarf besteht, diese Schaltvorrichtungen sehr Bauraum sparend anzuordnen.
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Die
DE 10 2010 025 192 A1 zeigt eine mechanisch betätigbare Schaltvorrichtung zur wahlweisen drehfesten Verbindung eines ersten Gangrads oder eines zweiten Gangrads mit einer Antriebswelle. Die beiden Gangräder sind axial benachbart angeordnet sowie drehbar auf der Welle gelagert. Die Welle ist als Hohlwelle ausgebildet, in der eine Schaltstange axial verschiebbar angeordnet ist. Die Schaltstange weist ein sich radial erstreckendes Fixierelement auf, das durch eine radiale Aussparung in der Welle hindurch mit einer Schaltmuffe oder Schaltklaue fest verbunden ist. Durch axiales Verschieben der Schaltstange samt Fixierelement und Schaltmuffe beziehungsweise Schaltklaue kann ein erster Gang oder ein zweiter Gang eingelegt werden, wozu zwischen der Schaltmuffe oder Schaltklaue und dem jeweiligen Gangrad ein Formschluss erzeugt wird.
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Aus der
DE 15 75 788 B2 ist eine elektromagnetisch betätigte Klauen- oder Zahnkupplung bekannt, bei der zwei kraftübertragend zu kuppelnde Teile, welche koaxial und axial benachbart zueinander angeordnet sind, durch Erregen eines entgegen Federmittel wirkenden Elektromagneten formschlüssig in Eingriff gebracht oder voneinander gelöst werden.
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Die nicht vorveröffentlichte
DE 10 2013 205 174.3 zeigt eine elektromagnetisch betätigte Schaltvorrichtung zur schaltbaren drehfesten Verbindung zweier koaxial und axial benachbart zueinander angeordneten sowie relativ zueinander drehbaren Wellen in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs. Die Schaltvorrichtung weist eine Spule, einen Magnetkörper, einen Anker und eine Schaltklaue auf, die auf den Wellen angeordnet sind, wobei die Spule in dem ortsfest angeordneten Magnetkörper aufgenommen und von diesem teilweise umhüllt ist. Der Anker ist drehfest und zu der Spule sowie dem Magnetkörper axial beweglich angeordnet und durch eine Druckfeder beaufschlagt, welche sich axial an dem Anker und dem Magnetkörper beziehungsweise axial an dem Anker und der Spule abstützt. Des Weiteren ist eine Schaltklaue vorhanden, welche übergreifend auf den Wellen sowie radial innerhalb des Ankers angeordnet ist. Die Schaltklaue ist mit dem Anker über ein Axiallager gekoppelt, so dass die Schaltklaue bei einer Axialbewegung des Ankers mitgenommen wird, aber gegenüber diesem drehbar ist. An der Schaltklaue ist eine Verzahnung ausgebildet ist, welche mit einer Verzahnung der ersten und zweiten Welle formschlüssig zusammenwirkt. Bei einer Bestromung der Spule wird eine Magnetkraft erzeugt, die den Anker anzieht, so dass dieser eine Axialbewegung entgegen der Federkraft vollzieht, wobei die Schaltklaue mitgenommen und zwischen einer ersten und zweiten Axialposition verschoben wird. Dadurch geraten die Verzahnungen der Schaltklaue und einer der beiden Wellen in Eingriff oder außer Eingriff, so dass eine drehfeste Verbindung der beiden Wellen miteinander hergestellt oder gelöst wird.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hilfskraftbetätigte Schaltvorrichtung für eine Zahnrad-Welle-Verbindung vorzustellen, die eine sehr kompakte Bauform und einen hohen Bauraumnutzungsgrad aufweist sowie vergleichsweise einfach im Aufbau ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einer mittels einer Hilfskraft betätigbaren Schaltvorrichtung zum drehfesten Verbinden eines Zahnrads mit einer Welle, beispielsweise zum drehfesten Verbinden eines Gangrads mit einer Antriebs- oder Abtriebswelle in einem Schaltgetriebe, der vorhandene Bauraum oft nicht ausreichend ist, um den Aktuator, welcher eine Hilfskraft in eine axiale Stellbewegung umsetzt, außerhalb des Bauraumes der Zahnräder in einem Getriebegehäuse einzubauen. Bei einer vorgegebenen Bemaßung des Gehäuses des Schaltgetriebes ist dann der Einbau einer solchen Schaltvorrichtung schwierig. Allerdings bleibt der Bauraum im Bereich des Innendurchmessers der Zahnradkränze als Totvolumen häufig ganz oder teilweise ungenutzt. Dieses Totvolumen kann genutzt werden, um den zur Integration eines Aktuators zur Verfügung stehenden Bauraum zu vergrößern.
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Demnach geht die Erfindung aus von einer Schaltvorrichtung für eine Zahnrad-Welle-Verbindung, mit einer Welle, mit einem Zahnrad, mit einer Schiebemuffe sowie mit einem Aktuator, welcher zumindest ein axial bewegliches Stellglied aufweist, wobei das Zahnrad drehbar gelagert ist, wobei die Schiebemuffe auf der Welle drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei mittels der Schiebemuffe in einer ersten Axialposition derselben eine formschlüssige und drehfeste Verbindung zwischen dem Zahnrad und der Welle herstellbar sowie in einer zweiten Axialposition auflösbar ist, und bei der eine Axialverschiebung der Schiebemuffe zwischen der ersten und der zweiten Axialposition durch eine Axialbewegung des Stellgliedes unter Mitnahme der Schiebemuffe erfolgt. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass der Aktuator auf der Welle angeordnet ist und bezüglich dieser drehbar gelagert ist, und dass das Zahnrad radial außen auf dem Aktuator drehbar gelagert angeordnet ist. Hierzu kann der Aktuator insbesondere ein Aktuatorgehäuse aufweisen, auf welchem das Zahnrad radial außen drehbar gelagert angeordnet ist und über welches der Aktuator radial innen relativ zu der Welle drehbar gelagert ist. Somit ist zwischen Aktuator, Welle und Zahnrad eine Relativdrehung möglich. Der Aktuator kann insbesondere ortsfest sein, wobei die Welle und das Zahnrad jeweils drehbar sein können.
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Durch diese Anordnung ist eine schaltbare formschlüssige Verbindung zwischen einem Zahnrad und einer Welle geschaffen, die eine kompakte Bauform sowie eine vergleichsweise einfache Konstruktion aufweist. Dies ist dadurch erreicht, dass das Zahnrad radial auf dem Aktuator angeordnet ist, und dass das Zahnrad sowie der Aktuator relativ zueinander sowie relativ zur Welle drehbar angeordnet sind. Das Totvolumen radial innerhalb des Zahnradkranzes wird genutzt, um den Aktuator in den Zahnradaufbau zu integrieren. Dadurch bleiben im Vergleich zu einer konventionellen Anordnung die axiale Länge und zumindest annähernd auch der radiale Durchmesser des Aufbaus unverändert. Dies ermöglicht beispielsweise eine einfache Integration erfindungsgemäß ausgebildeter Schalteinrichtungen in ein vorhandenes Getriebekonzept.
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Bei dieser Schaltvorrichtung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass das Zahnrad scheibenförmig ausgebildet ist und an seiner zur Schiebemuffe weisenden axialen Seite eine radiale Mitnahmeverzahnung aufweist, welche mit einer zugeordneten radialen Verzahnung an der Schiebemuffe zusammenwirkt.
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Für den Fall, dass das Zahnrad topfförmig ausgebildet ist, weist dieses an seinem Zahnradkörper einem topfbodenartigen radialen Fortsatz auf, an dessen zur Schiebemuffe weisenden axialen Seite eine radiale Mitnahmeverzahnung ausgebildet ist. Auch bei dieser Ausführungsform wirkt die erwähnte radiale Mitnahmeverzahnung des Zahnrads zur Herstellung einer formschlüssigen und lösbaren Verbindung von Zahnrad und Schiebemuffe mit einer stirnseitigen radialen Verzahnung an der Schiebemuffe zusammen.
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Das Zahnrad weist an seinem Zahnradkörper einen hohlzylindrischen Abschnitt auf, dessen radiale Innenmantelfläche bevorzugt als Lagerabschnitt ausgebildet ist und zur Lagerung des Zahnrades auf der radialen Außenseite des Aktuators beziehungsweise auf der radialen Außenseite eines Aktuatorgehäuses dient.
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Eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen der Erfindung kann neben dem erwähnten ersten Zahnrad auch ein zweites Zahnrad aufweisen, wobei die Schiebemuffe axial zwischen diesen beiden Zahnrädern angeordnet ist. Das zweite Zahnrad weist an seiner zur Schiebemuffe zeigenden axialen Seite ebenfalls eine radiale Mitnahmeverzahnung auf, die zur Herstellung einer formschlüssigen Verbindung mit einer zweiten stirnseitigen radialen Verzahnung an der Schiebemuffe zusammenwirkt, welche axial gegenüber der ersten stirnseitigen radialen Verzahnung an der Schiebemuffe ausgebildet ist. Bei dieser doppelseitig wirksamen Schaltvorrichtung sind kurze Schaltwege sowie eine kurze Baulänge realisierbar.
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Bei der zwei Zahnräder aufweisenden Schaltvorrichtung ist bevorzugt vorgesehen, dass auch das zweite Zahnrad topfförmig ausgebildet ist, dass die beiden Zahnräder axial und radial ineinander verschachtelt angeordnet sind, dass der Zahnradkörper des ersten Zahnrads den Aktuator in seinem topfförmigen Hohlraum zumindest teilweise aufnimmt, und dass der Zahnradkörper des zweiten Zahnrads radial außen auf einem zylindrischen Lagerabschnitt des Zahnradkörpers des ersten Zahnrads drehbar gelagert angeordnet ist. Dieser Aufbau hat eine sehr kompakte Bauform, insbesondere benötigt er eine sehr geringe axiale Länge. Zudem sind der Materialverbrauch und das Gewicht dieser zwei Zahnräder aufweisenden Schaltvorrichtung vergleichsweise niedrig.
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Der Aktuator der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung kann so ausgebildet sein, dass er hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbar ist.
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Ein bei einer Weiterbildung der Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung verbauter elektromagnetischer Aktuator weist zumindest einen Magnetkörper, eine Spule und einen Anker auf. Die Spule ist in dem Magnetkörper aufgenommen und der Anker ist relativ zum Magnetkörper sowie zur Spule axial beweglich angeordnet. Eine Axialverschiebung der Schiebemuffe zwischen der ersten und zweiten Axialposition erfolgt durch eine elektromagnetisch erzeugbare Axialbewegung des Ankers unter Mitnahme der Schiebemuffe. Somit bildet in diesem Fall der Anker das genannte Stellglied des Aktuators.
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Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Schiebemuffe mit dem Anker über einen axialen Ankerfortsatz gekoppelt ist, welcher mit dem Anker zumindest in axialer Richtung fest verbunden ist. Demnach kann der Aktuator axial und/oder radial beabstandet zu der Schiebemuffe angeordnet sein. Dadurch ist eine konstruktiv einfache Zahnräderverlagerung auf den Aktuator mit einer Positionierung der Schiebemuffe axial zwischen den Zahnrädern möglich.
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Dies kann dadurch weiter konkretisiert sein, dass die Schiebemuffe auf ihrer dem Aktuator zugewandten Stirnseite einen hohlzylindrischen Muffenfortsatz aufweist, in den der Ankerfortsatz zentrisch eingreift, wobei der Ankerfortsatz mittels eines Sicherungsrings an dem Muffenfortsatz axial fixiert ist. Dadurch ist eine konstruktiv einfache Verbindung des Ankers mit der Schiebemuffe realisiert. Zudem ist hierdurch eine Drehentkoppelung von Ankerfortsatz und Schiebemuffe möglich.
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Außerdem kann vorgesehen sein, dass der Aktuator in einem Aktuatorgehäuse aufgenommen ist, dass das Aktuatorgehäuse auf der von dem Anker abgewandten Seite durch eine Abschlussplatte verschlossen ist, und dass auf der dem Anker zugewandten Seite des Aktuatorgehäuses eine Ausnehmung zur Durchführung eines axiales Verbindungselements ausgebildet ist, welches den Anker und den Ankerfortsatz miteinander verbindet. Demnach kann der Aktuator als ein vorgefertigtes Modul zur Verfügung gestellt werden, welches bei einer Montage lediglich in den topfförmigen Hohlraum des zugeordneten Zahnrades axial eingesetzt und mittels des erwähnten Sicherungsringes mit der Muffe verbunden wird. Dadurch verringern sich die Herstellungskosten und der Montageaufwand.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigt die einzige Figur eine gemäß der Erfindung ausgebildete elektromagnetisch betätigbare sowie doppelseitig wirksame Schaltvorrichtung für eine Zahnrad-Welle-Verbindung in einem Längsschnitt.
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Die in der Figur dargestellte Schaltvorrichtung ist beispielsweise in einem automatisierten Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs zum schaltbaren Verbinden eines ersten oder zweiten Losrads mit einer Antriebs- oder Abtriebswelle des Getriebes nutzbar.
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Demnach sind auf einer Welle 1 ein erstes Zahnrad 2 und ein zweites Zahnrad 3 sowie ein ringförmiger Aktuator 4 und eine Schiebemuffe 5 angeordnet. Der Aktuator 4 weist eine elektromagnetische Spule 6, einen Magnetkörper 7 und einen Anker 8 auf. Dementsprechend handelt es sich bei dem Aktuator 4 um einen elektromagnetischen Aktuator. Die elektromagnetische Spule 6 ist von dem Magnetkörper 7 umgeben. Der Magnetkörper 7 ist aus einem magnetisierbaren Werkstoff, beispielsweise Eisen, hergestellt und als ein Tragjoch ausgebildet. An einer axial offenen Seite des Magnetkörpers 7 ist der Anker 8 angesetzt. Der Anker 8 ist ebenfalls aus einem magnetisierbaren Werkstoff wie Eisen hergestellt und über ein Gleitlager 9 gegenüber der Spule 6 und dem Magnetkörper 7 axial verschiebbar angeordnet.
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Durch eine Bestromung der Spule 6 wird ein Magnetkreis über den Magnetkörper 7 und den Anker 8 gebildet. Damit der Aktuator 4 Arbeit verrichten kann, ist der Magnetkreis durch einen Luftspalt variierbar. Dadurch wird der Anker 8 magnetisch angezogen und axial zum Magnetkörper 7 hin verschoben, wobei eine resultierende Anziehungskraft entsteht, die von der sich ändernden Spaltbreite abhängt.
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Der Aktuator 4 ist in einem ringförmigen sowie hohlen Aktuatorgehäuse 10 aufgenommen und von diesem umschlossen. Das Aktuatorgehäuse 10 ist auf der von dem Anker 8 abgewandten Seite durch eine Abschlussplatte 11 und auf der dem Anker 8 zugewandten Seite durch den Gehäusekörper abgedeckt. Dadurch ist das Aktuatorgehäuse 10 samt Aktuator 4 bei einer Montage als vorgefertigtes Modul auf die Welle 1 axial aufschiebbar. Das Aktuatorgehäuse 10 mit dem sich darin befindenden Aktuator 4 ist über ein erstes Wälzlager 12, welches hier beispielhaft als zweireihiges Nadellager ausgebildet ist, auf der Welle 1 angeordnet und bezüglich dieser drehbar gelagert. Somit ist eine Relativdrehung zwischen Aktuator 4 und Welle 1 möglich. Das Aktuatorgehäuse 10, die Spule 6 und der Magnetkörper 7 sind jedoch axial bezüglich der Welle 1 fixiert angeordnet. Dazu kann das Aktuatorgehäuse 10 ortsfest an einem nicht gezeigten Getriebegehäuse befestigt sein, innerhalb dessen die Welle 1 drehbar gelagert bzw. angeordnet ist.
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Das erste Zahnrad 2 weist einen topfförmigen Zahnradkörper 13 mit einer radialen Innenmantelfläche 29 auf, mittels welcher der Zahnradkörper 13 über ein zweites Wälzlager 14 auf der zylindrischen Außenseite 30 des Aktuatorgehäuses 10 drehbar gelagert angeordnet ist. Das zweite Wälzlager 14 ist beispielsweise als zweireihiges Nadellager ausgebildet. Erkennbar ist das Aktuatorgehäuse 10 axial und radial vollständig in dem durch den Zahnradkörper 13 des ersten Zahnrades 2 gebildeten topfförmigen Hohlraum aufgenommen. Dabei stützt sich das erste Zahnrad 2 über das Aktuatorgehäuse 10 radial auf der Welle 1 ab. Eventuell auftretende Radialkräfte des ersten Zahnrades 2 werden somit vollständig über das Aktuatorgehäuse 10 auf die Welle 1 übertragen. Dieses muss entsprechend stabil ausgeführt sein.
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Das zweite Zahnrad 3 weist einen ähnlichen topfförmigen Zahnradkörper 15 auf. Dieser zweite Zahnradkörper 15 weist im Berech seines radial äußeren Endes einen Lagerabschnitt 31 mit einer hohlzylindrischen Innenwand auf. Zwischen dieser hohlzylindrischen Innenwand und einem zylindrischen Lagerabschnitt 24 an der radialen Außenseite des ersten Zahnradkörpers 13 ist ein drittes Wälzlager 16 angeordnet, welches hier beispielsweise als einreihiges Nadellager ausgebildet ist, so dass der Zahnradkörper 13 des ersten Zahnrades 2 mit dem Aktuatorgehäuse 10 axial teilweise in dem durch den Zahnradkörper 15 des zweiten Zahnrades 3 gebildeten Hohlraum aufgenommen ist. Eventuell auftretende Radialkräfte des zweiten Zahnrades 3 werden somit vollständig über das erste Zahnrad 2 bzw. dessen Zahnradkörper 13 und über das Aktuatorgehäuse 10 radial auf die Welle 1 übertragen.
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Die Schiebemuffe 5 ist über eine an ihr radial innen ausgebildete axiale Verzahnung 17 mit einer an der Welle 1 radial außen ausgebildeten Verzahnung 18 im Eingriff, so dass die Schiebemuffe 5 in bekannter Weise auf der Welle 1 axial verschiebbar sowie drehfest angeordnet ist. Dabei befindet sich die Schiebemuffe 5 axial zwischen radial innen ausgebildeten radialen und ringförmigen Flächen der beiden Zahnradkörper 13, 15 des ersten und des zweiten Zahnrades 2, 3.
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An der axial nach innen, in Richtung zum Anker 8 zeigenden Seite der Schiebemuffe 5 ist an derselben ein erster hohlzylindrischer Fortsatz 19 ausgebildet. An der axial nach außen, zu Schiebemuffe 5 zeigenden Seite des Ankers 8 ist ein ringscheibenförmiger Ankerfortsatz 20 angeordnet, welcher über ein sich im Wesentlichen axial erstreckendes Verbindungselement 26 mit dem Anker 8 wirkverbunden ist. Dazu ist das Aktuatorgehäuse 10 mit einem Durchbruch 25 versehen, durch den das Verbindungselement 26 teilweise hindurch gesteckt ist. Der Ankerfortsatz 20 greift zentrisch und radial innen in den durch den Muffenfortsatz 19 gebildeten zylindrischen Hohlraum ein und ist beispielsweise durch einen Sicherungsring 21 axial gesichert. Die Schiebemuffe 5 ist folglich mit dem Anker 8 axial fest gekoppelt und gleichzeitig von dem Anker 8 drehbar entkoppelt. Somit ist der Anker 8 bzw. der Aktuator 4 in jedem Betriebszustand von der Welle 1 und den Zahnrädern 2, 3 drehentkoppelt und kann demnach ortsfest an einem Getriebegehäuse befestigt sein.
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Die Schiebemuffe 5 weist an ihrer dem Zahnradkörper 13 des ersten Zahnrades 2 zugewandten Stirnseite eine erste radiale Mitnahmeverzahnung 22 auf. Diese erste Mitnahmeverzahnung 22 wirkt mit einer entsprechend ausgebildeten radialen Mitnahmeverzahnung 27 an der benachbarten Stirnseite des Zahnradkörpers 13 des ersten Zahnrades 2 antriebswirksam zusammen. Die Schiebemuffe 5 weist weiterhin an ihrer dem Zahnradkörper 15 des zweiten Zahnrades 3 zugewandten Stirnseite eine zweite radiale Mitnahmeverzahnung 23 auf. Diese zweite radiale Mitnahmeverzahnung 23 wirkt mit einer entsprechend ausgebildeten radialen Mitnahmeverzahnung 28 an der benachbarten Stirnseite des Zahnradkörpers 15 des zweiten Zahnrades 3 antriebswirksam zusammen.
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Die Funktionsweise der Verbindungsvorrichtung ist wie folgt: Die Figur zeigt die Schaltvorrichtung in einem Neutralzustand, in dem die Schiebemuffe 5 weder mit dem ersten noch mit dem zweiten Zahnrad 2, 3 im Verzahnungseingriff steht. Keines der beiden Zahnräder 2, 3 ist folglich mit der Welle 1 antriebsverbunden. Durch Bestromen der Spule 6 wird der Anker 8 angezogen, so dass er sich axial verschiebt und dabei die Schiebemuffe 5 in Richtung des ersten Zahnrads 2 mitnimmt. Die Schiebemuffe 5 wird dabei über die erste Mitnahmeverzahnung 22 sowie die Mitnahmeverzahnung 27 am ersten Zahnrad 2 mit diesem drehfest verbunden. Da die Welle 1 permanent mit der Schiebemuffe 5 drehfest im Eingriff steht, ist dadurch das erste Zahnrad 2 mit der Welle 1 drehfest verbunden.
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Um die drehfeste Verbindung zwischen dem ersten Zahnrad
2 und der Welle
1 zu lösen, und um eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten Zahnrad
3 und der Welle
1 herzustellen, sind Rückstell- und Verschiebemittel vorgesehen, die in der Figur nicht dargestellt sind. Dazu wird insbesondere auf die eingangs erwähnte, nicht vorveröffentlichte
DE 10 2013 205 174.3 der Anmelderin verwiesen, deren Offenbarungsumfang hier vollständig aufgenommen sein soll. Beispielweise kann eine Rückstellfeder angeordnet sein, welche den Anker
8 nach dem Ausschalten der Bestromung der Spule
6 in Richtung zu der Mitnahmeverzahnung
28 des zweiten Zahnrads
3 treibt und damit die Schiebemuffe
5 mit dem zweiten Zahnrad
3 in Verzahnungseingriff bringt.
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Möglich ist es auch, in den Anker 8 einen Permanentmagneten zu integrieren. Dieser könnte den Anker 8 in der ersten Axialposition, in der das erste Zahnrad 2 mit der Welle 1 drehfest verbunden ist, magnetisch halten, so dass die Bestromung der Spule 6 abgeschaltet werden kann. Um den Anker 8 von dem Permanentmagneten magnetisch zu lösen, kann die Spule 6 mit umgekehrter Stromrichtung, also entgegengerichtet zu dem Magnetfeld des Permanentmagneten, bestromt werden, so dass der Anker 8 magnetisch abgestoßen wird. Die magnetische Abstoßung kann den Anker 8 mit der Schiebemuffe 5 wiederum in Richtung der Mitnahmeverzahnung 23 des zweiten Zahnrads 3 treiben und, gegebenenfalls durch eine Rückstellfeder unterstützt, die Schiebemuffe 5 mit dem zweiten Zahnrad 3 in Verzahnungseingriff bringen und dadurch das zweite Zahnrad 3 mit der Welle 1 drehfest verbinden. Eine erneute Bestromung der Spule 6 mit der ursprünglichen Stromrichtung kann dann diese Verbindung wieder lösen und erneut die erste Verbindung schalten.
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Eine gemäß den Merkmalen der Erfindung ausgebildete Schaltvorrichtung kann auch nur ein einziges Zahnrad aufweisen, welches drehbar auf dem Gehäuse 10 eines Aktuators 4 angeordnet ist, welcher selbst drehbar bezüglich einer Welle 1 angeordnet ist. Dieses einzige Zahnrad muss nicht unbedingt topfförmig ausgebildet sein, sondern es kann beispielsweise scheibenförmig sein, mit einer radialen Mitnahmeverzahnung an dessen zu der Schiebemuffe 5 weisenden Stirnseite.
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Eine gemäß den Merkmalen der Erfindung ausgebildete Schaltvorrichtung kann auch statt des in der Figur dargestellten elektromagnetischen Aktuators 4 einen hydraulisch, pneumatisch oder anderweitig elektrisch betätigbaren Aktuator 4 aufweisen. In diesem Fall weist dieser Aktuator 4 ein entsprechendes Aktuatorgehäuse 10 auf. Die Schiebemuffe 5 bzw. der Ankerfortsatz 20 wird dann mittels der jeweiligen Betätigungsart axial verschoben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- Erstes Zahnrad
- 3
- Zweites Zahnrad
- 4
- Aktuator
- 5
- Schiebemuffe
- 6
- Spule
- 7
- Magnetkörper, Joch
- 8
- Anker
- 9
- Gleitlager
- 10
- Aktuatorgehäuse
- 11
- Abschlussplatte
- 12
- Erstes Wälzlager
- 13
- Zahnradkörper des ersten Zahnrads
- 14
- Zweites Wälzlager
- 15
- Zahnradkörper des zweiten Zahnrads
- 16
- Drittes Wälzlager
- 17
- Axiale Verzahnung an der Schiebemuffe
- 18
- Axiale Verzahnung an der Welle
- 19
- Schiebemuffenfortsatz
- 20
- Ankerfortsatz
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Radiale Verzahnung an der Schiebemuffe
- 23
- Radiale Verzahnung an der Schiebemuffe
- 24
- Lagerabschnitt des ersten Zahnradkörpers
- 25
- Ausnehmung im Aktuatorgehäuse
- 26
- Verbindungselement
- 27
- Radiale Mitnahmeverzahnung am ersten Zahnrad
- 28
- Radiale Mitnahmeverzahnung am zweiten Zahnrad
- 29
- Radiale Innenmantelfläche am ersten Zahnrad
- 30
- Radiale Außenseite des Aktuators
- 31
- Lagerabschnitt am Zahnradkörper des zweiten Zahnrads
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010025192 A1 [0003]
- DE 1575788 B2 [0004]
- DE 102013205174 [0005, 0032]
