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Die Erfindung betrifft einen Aktuator nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind elektromagnetische Aktuatoren bekannt, die elektrische Energie in mechanische Hubarbeit umsetzen. Derartige Aktuatoren verfügen über zwei mögliche Endlagen. Mehrere Stellungen lassen sich durch Hintereinanderschalten mehrerer Aktuatoren realisieren. Dies geht aber mit einem erhöhten Bauraumbedarf in Wirkrichtung der Aktuatoren einher.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile einen Aktuator verfügbar zu machen. So soll etwa der Bauraumbedarf des Aktuators, insbesondere in Wirkrichtung, reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Aktuator nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Der Aktuator weist ein Stellmittel, einen ersten Elektromagneten, einen zweiten Elektromagneten, eine erste Feder und eine zweite Feder auf. Der erste Elektromagnet ist ausgebildet, zwischen einem ersten Pol des ersten Elektromagneten und einem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten wirkende erste Magnetkraft auszuüben. Die erste Magnetkraft wirkt in dem zweiten Pol des ersten Elektromagneten in eine erste Richtung. Entsprechend wirkt die erste Magnetkraft in dem ersten Pol des ersten Elektromagneten in eine zweite, zu der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung.
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Unter einem Pol ist hier eine Komponente eines Magneten zu verstehen, die einen Magnetpol ausbildet.
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Der erste Pol ist bevorzugt als Magnetjoch ausgebildet, der zweite Pol als Magnetanker. Alternativ kann der erste Pol als Magnetanker ausgebildet sein, der zweite Pol als Magnetjoch.
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Der erste Elektromagnet ist an- und ausschaltbar. Wenn der erste Elektromagnet angeschaltet ist, wirkt die erste Magnetkraft. Ist der erste Elektromagnet ausgeschaltet, wirkt die erste Magnetkraft nicht.
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Bei der ersten Magnetkraft kann es sich um eine Zugkraft oder um eine Druckkraft handeln. Im Falle einer Zugkraft wirkt die erste Magnetkraft in dem ersten Pol des ersten Elektromagneten in Richtung des zweiten Pols des ersten Elektromagneten. Entsprechend wirkt die erste Magnetkraft in dem zweiten Pol des ersten Elektromagneten in Richtung des ersten Pols des ersten Elektromagneten. Handelt es sich bei der ersten Magnetkraft um eine Druckkraft, wirkt die erste Magnetkraft in dem ersten Pol des ersten Elektromagneten in eine von dem zweiten Pol des ersten Elektromagneten wegzeigende Richtung. Entsprechend wirkt dann die erste Magnetkraft in dem zweiten Pol des ersten Elektromagneten in eine von dem ersten Pol des ersten Elektromagneten wegzeigende Richtung.
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Die Wirkungsweise des zweiten Elektromagneten entspricht der des ersten Elektromagneten. So ist der zweite Elektromagnet ausgebildet, eine zwischen einem ersten Pol des zweiten Elektromagneten und einem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten wirkende zweite Magnetkraft auszuüben. Die zweite Magnetkraft wirkt in dem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten in die erste Richtung, das heißt in die gleiche Richtung, in welche die erste Magnetkraft in dem zweiten Pol des ersten Elektromagneten wirkt. Entsprechend wirkt die zweite Magnetkraft in dem ersten Pol des zweiten Elektromagneten in die zweite Richtung. Auch der zweite Elektromagnet ist an- und ausschaltbar. Wenn der zweite Elektromagnet angeschaltet ist, wirkt die zweite Magnetkraft. Die zweite Magnetkraft wirkt nicht, wenn der zweite Elektromagnet ausgeschaltet ist.
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Handelt es sich bei der ersten Magnetkraft um eine Zugkraft, ist auch die zweite Magnetkraft eine Zugkraft. Entsprechend handelt es sich bei der zweiten Magnetkraft um eine Druckkraft, wenn die erste Magnetkraft als Druckkraft wirkt.
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Im Falle einer Zugkraft wirkt die zweite Magnetkraft in dem ersten Pol des zweiten Elektromagneten in Richtung des zweiten Pols des zweiten Elektromagneten. Entsprechend wirkt dann die zweite Magnetkraft in dem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten in Richtung des ersten Pols des zweiten Elektromagneten. Als Druckkraft hingegen wirkt die zweite Magnetkraft in dem ersten Pol des zweiten Elektromagneten von dem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten weg und entsprechend in dem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten von dem ersten Pol des zweiten Elektromagneten weg.
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Der erste Pol des ersten Elektromagneten und der erste Pol des zweiten Elektromagneten sind relativ zueinander – insbesondere in die erste Richtung und in die zweite Richtung – unverschiebbar fixiert. Hierzu ist eine Trägerstruktur vorgesehen. Relativ zu der Trägerstruktur ist erfindungsgemäß sowohl der erste Pol des ersten Elektromagneten, als auch der erste Pol des zweiten Elektromagneten – insbesondere in die erste Richtung und in die zweite Richtung – unverschiebbar fixiert. Insbesondere können der erste Pol des ersten Elektromagneten und der erste Pol des zweiten Elektromagneten in der Trägerstruktur fixiert sein.
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Zwei Komponenten sind relativ zueinander in eine bestimmte Richtung unverschiebbar fixiert, wenn in die Richtung keine Verschiebung der beiden Komponenten relativ zueinander möglich ist. Eine Verschiebung ist gleichbedeutend mit einer linearen beziehungsweise translatorischen Bewegung.
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Der zweite Pol des ersten Elektromagneten ist relativ zu dem Stellmittel – insbesondere in die erste Richtung und in die zweite Richtung – unverschiebbar fixiert. Gemeinsam können der zweite Pol des ersten Elektromagneten und das Stellmittel jedoch verschoben werden. Das Stellmittel und der zweite Pol des ersten Elektromagneten sind also relativ zu der Trägerstruktur, dem ersten Pol des ersten Elektromagneten und dem ersten Pol des zweiten Elektromagneten – insbesondere in die erste Richtung und die zweite Richtung – verschiebbar gelagert.
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Die Verschiebung des Stellmittels realisiert eine Wirkbewegung des Aktuators. So kann das Stellmittel mit einer zu verstellenden Komponente gekoppelt sein. Die Verschiebung des Stellmittels führt dann zu einer Verstellung der zu verstellenden Komponente.
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Beispielsweise kann es sich bei der zu verstellenden Komponente um eine Schaltmuffe handeln und/oder bei der Trägerstruktur um ein Gehäuse, etwa ein Getriebegehäuse. Der Aktuator bewirkt dann eine Verschiebung der Schaltmuffe relativ zu dem Gehäuse.
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Der zweite Pol des zweiten Elektromagneten ist relativ zu dem Stellmittel und dem zweiten Pol des ersten Elektromagneten – insbesondere in die erste Richtung und in die zweite Richtung – verschiebbar gelagert. Insbesondere kann der zweite Pol des zweiten Elektromagneten in dem Stellmittel gelagert sein. Dies bedeutet, dass das Stellmittel ein Mittel zur Führung des zweiten Pols des zweiten Elektromagneten aufweist, wobei der zweite Pol des zweiten Elektromagneten verschiebbar in dem Mittel zur Führung gelagert ist.
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Die erste Feder ist ausgebildet, eine zwischen der Trägerstruktur und dem Stellmittel wirkende erste Federkraft auszuüben. Die erste Federkraft wirkt auf das Stellmittel in die zweite Richtung. Entsprechend wirkt die Federkraft auf die Trägerstruktur in die erste Richtung.
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Die zweite Feder ist ausgebildet, eine zwischen dem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten und dem Stellmittel wirkende zweite Federkraft auszuüben. Die zweite Federkraft wirkt auf den zweiten Pol des zweiten Elektromagneten in die erste Richtung. Entsprechend wirkt die zweite Federkraft auf das Stellmittel in die zweite Richtung.
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Die erste Federkraft und die zweite Federkraft können jeweils direkt oder indirekt wirken. Bei einer direkt zwischen einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente wirkenden Federkraft ist die Feder zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente verspannt. Die Feder ist dann in einem ersten Befestigungspunkt in der ersten Komponente fixiert und in einem zweiten Befestigungspunkt in der zweiten Komponente. Die Federkraft wirkt in dem ersten Befestigungspunkt auf die erste Komponente und in dem zweiten Befestigungspunkt auf die zweite Komponente.
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Wirkt die Federkraft hingegen indirekt zwischen der ersten und der zweiten Komponente, ist die Feder in einer ersten Hilfsstruktur und einer zweiten Hilfsstruktur fixiert. Die Einleitung der Federkraft erfolgt über Befestigungspunkte in die beiden Hilfsstrukturen. Die erste Hilfsstruktur wiederum ist relativ zu der ersten Komponente fixiert, so dass in Wirkrichtung der Feder keine Relativbewegungen zwischen der Hilfsstruktur und der ersten Komponente möglich sind. Entsprechend ist die zweite Hilfsstruktur relativ zu der zweiten Komponente fixiert, so dass in Wirkrichtung der Feder keine Relativbewegungen zwischen der zweiten Hilfsstruktur und der zweiten Komponente möglich sind.
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Der erfindungsgemäße Aktuator lässt sich besonders kompakt ausgestalten. So müssen der erste Elektromagnet und der zweite Elektromagnet nicht entlang der ersten Richtung beziehungsweise der zweiten Richtung hintereinander angeordnet sein. Stattdessen ist eine verschachtelte Anordnung des ersten Elektromagneten und des zweiten Elektromagneten möglich.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist der Aktuator einen ersten Anschlag auf. Hierbei handelt es sich um ein Mittel, um die Verschiebbarkeit des zweiten Pols des ersten Elektromagneten und des Stellmittels gegenüber der Trägerstruktur, dem ersten Pol des ersten Elektromagneten und dem ersten Pol des zweiten Elektromagneten in die erste Richtung zu beschränken.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung weist der Aktuator einen zweiten Anschlag auf. Dabei handelt es sich um ein Mittel, um die Verschiebbarkeit des zweiten Pols des zweiten Elektromagneten gegenüber der Trägerstruktur, dem ersten Pol des ersten Elektromagneten und dem ersten Pol des zweiten Elektromagneten in die erste Richtung zu beschränken.
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Auch die Verschiebbarkeit des zweiten Pols des zweiten Elektromagneten in die erste Richtung gegenüber dem Stellmittel ist vorzugsweise beschränkt. Hierzu dient in einer weiteren bevorzugten Weiterbildung des Aktuators ein dritter Anschlag. Der dritte Anschlag begrenzt nicht nur die Verschiebbarkeit des zweiten Pols des zweiten Elektromagneten gegenüber dem Stellmittel, sondern umgekehrt auch die Verschiebbarkeit des Stellmittels gegenüber dem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten in die zweite Richtung.
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Bevorzugt ist darüber hinaus ein vierter Anschlag vorgesehen, der die Verschiebbarkeit des Stellmittels und des zweiten Pols des ersten Elektromagneten gegenüber der Trägerstruktur, dem ersten Pol des ersten Elektromagneten und dem ersten Pol des zweiten Elektromagneten in die zweite Richtung beschränkt. Der vierte Anschlag kann durch den Aktuator ausgebildet sein, gehört aber vorzugsweise zu der Komponente, die durch das Stellmittel des Aktuators verstellt wird. Dies bedeutet, dass der vierte Anschlag eine Verschiebung der genannten Komponente in die zweite Richtung beschränkt. Damit beschränkt der vierte Anschlag auch die Verschiebbarkeit des Stellmittels in die zweite Richtung.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist der Aktuator als Dreistellungsaktuator ausgeführt. Dies bedeutet, dass das Stellmittel drei Positionen – eine erste Position, eine zweite Position und eine dritte Position – einnehmen kann. Die erste Position nimmt das Stellmittel ein, wenn die erste Magnetkraft und die zweite Magnetkraft nicht wirken, der erste Elektromagnet und der zweite Elektromagnet also ausgeschaltet sind.
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Wenn der erste Elektromagnet ausgeschaltet und der zweite Elektromagnet eingeschaltet ist, so dass die erste Magnetkraft nicht wirkt, wohl aber zweite Magnetkraft, nimmt das Stellmittel die zweite Position ein.
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Wenn der erste Elektromagnet eingeschaltet ist, so dass die erste Magnetkraft wirkt, nimmt das Stellmittel unabhängig davon, ob der zweite Elektromagnet ein- oder ausgeschaltet ist und entsprechend die zweite Magnetkraft wirkt oder nicht wirkt, die dritte Position ein.
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Zur Fixierung des Stellmittels in den drei Positionen dienen in einer bevorzugten Weiterbildung die erste Magnetkraft, die zweite Magnetkraft, die erste Federkraft, die zweite Federkraft und die vier Anschläge. In der ersten Position wird das Stellmittel fixiert, indem die erste Federkraft gegen den vierten Anschlag wirkt. Die zweite Federkraft wirkt dabei gegen den dritten Anschlag. Der dritte Anschlag dient damit der Fixierung des zweiten Pols des zweiten Elektromagneten relativ zu dem zweiten Pol des ersten Elektromagneten und dem Stellmittel, wenn das Stellmittel die erste Position einnimmt.
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Wenn das Stellmittel die zweite Position einnimmt, wirkt die zweite Magnetkraft gegen den zweiten Anschlag. Wenn das Stellmittel die zweite Position einnimmt, kann die erste Federkraft nicht mehr gegen den vierten Anschlag wirken. Stattdessen wirkt die erste Federkraft zusammen mit der zweiten Federkraft gegen den dritten Anschlag. Über den dritten Anschlag wirkt die erste Federkraft in der zweiten Position des Stellmittels auch in die zweite Richtung auf den zweiten Pol des zweiten Elektromagneten. Die erste Federkraft wirkt damit im zweiten Pol des zweiten Elektromagneten gegen die zweite Magnetkraft. Um die erste Federkraft zu überwinden, muss die zweite Magnetkraft somit größer sein als die erste Federkraft.
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Durch den ersten Anschlag ist die dritte Position des Stellmittels definiert. So wirkt die erste Magnetkraft gegen den ersten Anschlag, wenn das Stellmittel die dritte Position einnimmt. Die zweite Federkraft wirkt dann gegen den zweiten Anschlag. Wenn sich das Stellmittel in der dritten Position befindet, muss also die erste Magnetkraft die erste Federkraft und die zweite Federkraft überwinden. Die erste Magnetkraft muss also größer sein als die Summe der ersten Federkraft und der zweiten Federkraft.
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Ein Übergang des Stellmittels von der ersten Position in die zweite Position vollzieht sich durch Einschalten des zweiten Elektromagneten. Der zweite Elektromagnet wirkt dann gegen die erste Federkraft und fixiert den zweiten Pol des zweiten Elektromagneten in dem zweiten Anschlag. Die zweite Feder sorgt dabei für eine Fixierung des Stellmittels und des zweiten Pols des ersten Elektromagneten relativ zu dem zweiten Pol des zweiten Elektromagneten in dem dritten Anschlag.
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Befindet sich das Stellmittel in der zweiten Position, kann es durch Ausschalten des zweiten Elektromagneten in die erste Position überführt werden.
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Die Überführung des Stellmittels von der zweiten Position in die erste Position wird durch die erste Federkraft bewirkt, die nach dem Ausschalten des zweiten Elektromagneten nicht mehr durch die zweite Magnetkraft gekontert wird.
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Wenn sich das Stellmittel in der zweiten Position befindet, kann es durch Einschalten des ersten Elektromagneten in die dritte Position überführt werden.
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Durch Ausschalten des ersten Elektromagneten wird das Stellmittel von der dritten Position in die zweite Position überführt. Die Überführung von der dritten Position in die zweite Position erfolgt durch die erste Federkraft und die zweite Federkraft, die nach dem Ausschalten des ersten Elektromagneten nicht mehr von der ersten Magnetkraft gekontert werden.
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Vorzugsweise ist nicht nur der erste Elektromagnet eingeschaltet, sondern auch der zweite Elektromagnet, wenn sich das Stellmittel in der dritten Position befindet. Dies vereinfacht die Überführung des Stellmittels von der dritten Position in die zweite Position, da in der zweiten Position der zweite Elektromagnet eingeschaltet sein muss.
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Wenn sich das Stellmittel in der dritten Position befindet und der zweite Elektromagnet ausgeschaltet ist, erfolgt nach dem Ausschalten des ersten Elektromagneten ein Übergang von der dritten Position in die erste Position. Umgekehrt erfolgt ein Übergang in die dritte Position, wenn sich das Stellmittel in der ersten Position befindet und der erste Elektromagnet eingeschaltet wird.
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Der Aktuator ist in besonders vorteilhafter Weise mit einem einstückigen Magnetkern weitergebildet. Dieser Magnetkern dient sowohl als Magnetkern des ersten Elektromagneten als auch als Magnetkern des zweiten Elektromagneten. Hierdurch entsteht eine größere Polfläche, die eine Erhöhung der ersten Magnetkraft und der zweiten Magnetkraft zur Folge hat. Darüber hinaus lassen sich durch Verwendung eines einstückigen Magnetkerns die Herstellungskosten reduzieren.
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In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung ist der Aktuator rotationssymmetrisch ausgebildet. Dies gilt insbesondere für das Stellmittel, den ersten Elektromagneten, den zweiten Elektromagneten, die erste Feder und/oder die zweite Feder. Die Rotationsachsen sämtlicher rotationssymmetrisch ausgebildeter Komponenten des Aktuators sind identisch.
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Insbesondere kann der Aktuator auf einer Welle angeordnet werden. Diesbezüglich ist besonders die rotationssymmetrische Ausgestaltung des Aktuators besonders vorteilhaft.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugsziffern gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
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1 eine erste Stellung eines Linearaktuators;
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2 eine zweite Stellung des Linearaktuators;
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3 eine dritte Stellung des Linearaktuators;
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4 einen ersten Linearaktuator mit vier Stellungen; und
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5 einen zweiten Linearaktuator mit vier Stellungen.
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Der in 1 abgebildete Linearaktuator 101 weist ein Stellmittel 103, einen ersten Elektromagneten 105, einen zweiten Elektromagneten 107, eine erste Feder 109 und eine zweite Feder 111 auf. Ein erster Pol 113 und ein zweiter Pol 115 bilden den ersten Elektromagneten 109. Ebenso wird der zweite Elektromagnet 107 durch einen ersten Pol 117 und einen zweiten Pol 119 gebildet. Als Trägerstruktur dient ein Gehäuse 121, das zur Fixierung des ersten Pols 113 des ersten Elektromagneten 105 und des ersten Pols 117 des zweiten Elektromagneten 107 dient. Beide Pole 113, 117 weisen einen gemeinsamen Magnetkern 123 auf, der in dem Gehäuse 121 fixiert ist.
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1 stellt weiterhin einen Teil eines Getriebes 125 dar. Das Getriebe 125 umfasst ein erstes Stirnrad 127, ein zweites Stirnrad 129, eine Welle 131 und eine Schaltmuffe 133. Das erste Stirnrad 127, das zweite Stirnrad 129, die Welle 131 und die Schaltmuffe 133 sind um eine gemeinsame Drehachse 135 drehbar. Die Schaltmuffe 133 ist entlang der Drehachse 135 verschiebbar. Das Stellmittel 103 greift in eine Nut der Schaltmuffe 133 ein. Auf diese Weise ist es möglich, die Schaltmuffe 133 mittels des Stellmittels 103 zu verschieben.
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Eine erste Position der Schaltmuffe 133 und des Stellmittels 103 zeigt 1. Aus der Perspektive von 1 befinden sich die Schaltmuffe 133 und das Stellmittel 103 in einer rechten Position. Zwischen der Schaltmuffe 133 und dem zweiten Stirnrad 129 besteht dabei eine drehfeste Verbindung. Darüber hinaus wirkt das zweite Stirnrad 129 als Anschlag, der eine weitere Verschiebung der Schaltmuffe 133 nach rechts verhindert.
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Die erste Feder 109 ist zwischen dem erste Pol 113 und dem zweiten Pol 115 des ersten Elektromagneten 105 verspannt. Über das Stellmittel 103 übt die erste Feder 109 eine nach rechts wirkende Kraft auf die Schaltmuffe 133 aus. In der dargestellten Position drückt die erste Feder 109 daher die Schaltmuffe 133 gegen das zweite Stirnrad 129.
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Der zweite Pol 119 des zweiten Elektromagneten 107 ist auf einer Schubstange 137 befestigt. Die Schubstange 137 wiederum ist entlang der Drehachse 135 verschiebbar in dem Stellmittel 103 gelagert. Zwischen der Schubstange 137 und dem Stellmittel 103 ist die zweite Feder 111 verspannt. Dabei übt die zweite Feder 111 auf die Schubstange 137 aus der Perspektive von 1 eine Kraft nach links aus. Auf das Stellmittel 103 übt die zweite Feder 111 eine nach rechts wirkende Kraft aus. Die Schubstange 137 ist mit einer Sicherungsscheibe 139 versehen, die als Anschlag gegen das Stellmittel 103 wirkt und verhindert, dass die Schubstange 137 von der zweiten Feder 111 aus der Lagerung in dem Stellmittel 103 herausgedrückt wird.
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2 zeigt eine Stellung des Linearaktuators 101, bei der sich das Stellmittel 103 und die Schaltmuffe 133 in einer zweiten Position befinden. Bezüglich der in 1 dargestellten ersten Position sind das Stellmittel 103 und die Schaltmuffe 133 nach links verschoben. Der zweite Elektromagnet 107 ist aktiviert, so dass zwischen dem ersten Pol 117 und dem zweiten Pol 119 des zweiten Elektromagneten 107 eine Magnetkraft wirkt, die den ersten Pol 117 und den zweite Pol 119 des zweiten Elektromagneten 107 zusammenzieht. Der erste Pol 117 und der zweite Pol 119 des zweiten Elektromagneten 107 sind in dieser Position relativ zueinander unverschiebbar fixiert.
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Die Sicherungsscheibe 139 verhindert eine Verschiebung des Stellmittels 103 nach rechts.
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Die erste Feder 109 und die zweite Feder 111 verspannen das Stellmittel 103 gegen die Sicherungsscheibe 109. Dabei wirken die erste Feder 109 und die zweite Feder 111 gegen eine Verschiebung des Stellmittels 103 nach links.
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Auf diese Weise erfolgt eine Fixierung des Stellmittels 103 und der Schaltmuffe 133 in der in 2 dargestellten zweiten Position. Beispielsweise kann es sich bei der zweiten Position um eine Leerlaufposition des Getriebes 125 handeln, in der das erste Stirnrad 127, das zweite Stirnrad 129 und die Welle 131 gegeneinander verdrehbar sind.
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Bei Aktivierung des ersten Elektromagneten 105 nimmt der Linearaktuator 101 die in 3 dargestellte dritte Stellung an. Durch die infolge der Aktivierung des ersten Elektromagneten 105 wirkende Magnetkraft werden der erste Pol 113 und der zweite Pol 115 des ersten Elektromagneten 105 zusammengezogen. Es erfolgt also eine Verschiebung des zweiten Pols 115 des ersten Elektromagneten 105 zusammen mit dem Stellmittel 103 und der Schaltmuffe 133 nach links. Infolgedessen kommt zwischen der Schaltmuffe 133 und dem ersten Stirnrad 127 eine drehfeste Verbindung zustande.
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Neben der ersten Feder 109 wird dabei auch die zweite Feder 111 gespannt. Die von dem ersten Elektromagneten 105 aufgebrachte Magnetkraft wirkt also gegen die erste Feder 109 und die zweite Feder 111.
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Weiterhin fixiert die Magnetkraft des ersten Elektromagneten 105 das Stellmittel 103 und die Schaltmuffe 133 gegenüber einer Verschiebung nach rechts. Gegenüber einer Verschiebung nach links werden das Stellmittel 103 und die Schaltmuffe 133 durch einen zwischen dem ersten Pol 113 und dem zweiten Pol 115 des ersten Magneten 105 bestehenden Kontakt gesichert.
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Neben dem ersten Elektromagneten 105 ist auch der zweite Elektromagnet 107 eingeschaltet, um das Stellmittel 103 und die Schaltmuffe 133 von der in 3 dargestellten dritten Position zurück in die in 2 dargestellte zweite Position überführen zu können.
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Der Linearaktuator 101 kann, wie in 4 und 5 dargestellt, um einen dritten Elektromagneten 401 erweitert werden, so dass sich vier Stellungen realisieren lassen.
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4 zeigt einen Linearaktuator 101, bei dem der dritte Elektromagnet 401 nach dem Prinzip des in den 1 bis 3 dargestellten Linearaktuators 101 mit dem ersten Elektromagneten 105 und dem zweiten Elektromagneten 107 verschachtelt ist. So ist ein erster Pol 403 des dritten Elektromagneten 401 in dem Gehäuse 121 fixiert. Der erste Pol 113 des ersten Elektromagneten 105, der erste Pol 117 des zweiten Elektromagneten 107 und der erste Pol 403 des dritten Elektromagneten 401 besitzen einen gemeinsamen Magnetkern 123.
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Ein zweiter Pol 405 ist mittels einer weiteren Schubstange 407 verschiebbar in dem Stellmittel 103 gelagert. Zwischen der Schubstange 407 und dem Stellmittel 103 ist eine dritte Feder 409 verspannt. Der dritte Elektromagnet 401 mit der Schubstange 407 und der dritten Feder 409 ist somit analog zu dem zweiten Elektromagneten 407 mit der Schubstange 137 und der zweiten Feder 111 aufgebaut.
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Ausgehend von einer rechten Stellung bewirkt eine Aktivierung des dritten Magneten 401 eine Verschiebung des Stellmittels 103 mit der Schaltmuffe 133 nach links, so dass der Linearaktuator 101 die in 4 dargestellte Stellung einnimmt. Durch Aktivierung des zweiten Elektromagneten 107 verschiebt sich das Stellmittel 103 mit der Schaltmuffe 133 ein weiteres Stück nach links. Eine darüber hinausgehende Verschiebung des Stellmittels 103 und der Schaltmuffe 133 nach links lässt sich schließlich durch Aktivierung des ersten Elektromagneten 105 erzielen.
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5 zeigt eine Variante des Linearaktuators 101, bei welcher der dritte Elektromagnet 401 mit dem ersten Elektromagneten 105 und dem zweiten Elektromagneten in Reihe geschaltet ist. Der Aufbau des ersten Elektromagneten 105 und des zweiten Elektromagneten 107 entspricht dabei der in den 1 bis 3 dargestellten Variante. Allerdings sind der erste Pol 113 des ersten Elektromagneten 105 und der erste Pol 117 des zweiten Elektromagneten 107 nicht in dem Gehäuse 121 fixiert, sondern in dem zweiten Pol 405 des dritten Elektromagneten 401. Der erste Pol 113 des ersten Elektromagneten 105 und der erste Pol 117 des zweiten Elektromagneten 107 sind daher zusammen mit dem zweiten Pol 405 des dritten Elektromagneten 401 entlang der Drehachse 135 verschiebbar. Nicht verschiebbar hingegen ist der erste Pol 403 des dritten Elektromagneten 401, der in dem Gehäuse 121 fixiert ist. Die dritte Feder 409 ist hier zwischen dem ersten Pol 403 und dem zweiten Pol 405 des dritten Elektromagneten 401 verspannt.
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Durch diese Anordnung lassen sich drei Positionen des Stellmittels 103 und der Schaltmuffe 133 relativ zu dem ersten Pol 113 des ersten Elektromagneten 105 und dem ersten Pol 117 des zweiten Elektromagneten 107 realisieren. Durch Ein- und Ausschalten des dritten Elektromagneten 401 kann zudem der erste Pol 113 des ersten Elektromagneten 105 und der erste Pol 117 des zweiten Elektromagneten 107 wiederum relativ zu dem ersten Pol 403 des dritten Elektromagneten 401 und damit des Gehäuses 121 verschoben werden. Insgesamt sind somit sechs verschiedene Positionen des Stellmittels 103 und der Schaltmuffe 133 relativ zu dem Gehäuse 121 realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Linearaktuator
- 103
- Stellmittel
- 105
- erster Elektromagnet
- 107
- zweiter Elektromagnet
- 109
- erste Feder
- 111
- zweite Feder
- 113
- erster Pol des ersten Elektromagneten
- 115
- zweiter Pol des ersten Elektromagneten
- 117
- erster Pol des zweiten Elektromagneten
- 119
- zweiter Pol des zweiten Elektromagneten
- 121
- Gehäuse
- 123
- Magnetkern
- 125
- Getriebe
- 127
- erstes Stirnrad
- 129
- zweites Stirnrad
- 131
- Welle
- 133
- Schaltmuffe
- 135
- Drehachse
- 137
- Schubstange
- 139
- Sicherungsscheibe
- 401
- dritter Elektromagnet
- 403
- erster Pol des dritten Elektromagneten
- 405
- zweiter Pol des dritten Elektromagneten
- 407
- Schubstange
- 409
- dritte Feder
