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Die Erfindung betrifft ein Stellmittel nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Aus der
DE 10 2011 085 839 A1 ist ein Stellmittel bekannt, das radial zwischen einer Stellmittel-Kopplungsposition und einer Stellmittel-Entkopplungsposition, einer Kopplungsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeugantriebsstranges angeordnet ist. Das Stellmittel umfasst ein Gehäuse und einen hin und her verschiebbaren Schaltstift, wobei die Kupplungsvorrichtung mit einem ersten Kupplungsteil und einem zweiten Kupplungsteil versehen ist, die jeweils um eine gemeinsame Achse drehbar gelagert sind. Eine Schiebemuffe ist vorhanden, die drehfest am ersten Kupplungsteil angebracht ist, wobei die Schiebemuffe zum Koppeln beider Kupplungsteile vorgesehen ist und eine erste Stufenflanke aufweist, so dass durch Betätigung des Schaltstiftes die Stellmittel-Kopplungsposition und die Stellmittel-Entkopplungsposition eingestellt wird.
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Im Getriebe befindet sich jedoch Getriebeöl, das in das Innere des Stellmittelgehäuses bzw. in einen Ankerraum eindringen und sich negativ auf die Stelleigenschaften des Stellmittels auswirken kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stellmittel zu schaffen, das verbesserte Stelleigenschaften aufweist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Stellmittel entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben.
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Durch die Erfindung wird verhindert, das sich das insbesondere als Aktor ausgebildete Stellmittel mit Fluid, insbesondere mit Öl, füllen kann. Dies erhöht die dynamische Performance. Es ergibt sich also ein besseres dynamisches Verhalten, insbesondere von elektromagnetischen Aktoren unter einem Fluid, wie Getriebeöl. Das erfindungsgemäße Stellmittel ist dazu bestimmt oder ausgelegt, unter einem Öl bzw. in einer Ölumgebung betrieben zu werden.
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In elektromagnetischen Aktoren, die unter Fluiden wie z.B. Getriebeöl betrieben werden, können verschiedene geometrische Modifikationen, wie z.B. Ölausgleichsnuten zur Anwendung kommen. Da sich der Aktor mit Fuid füllen kann, ist ein Ölausgleich zwischen den einzelnen Ankerräumen zweckmäßig, um eine gewisse dynamische Performance zu erreichen.
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Es wird insbesondere ein elektromagnetischer Stiftaktor als Stellmittel verwendet, um quasi eine rotierende Schaltklaue, auf der eine Kurvengeometrie aufgebracht ist, zu betätigen. Durch die Rotation der Klaue rotiert auch der Stiftaktor. Durch eine geeignete geometrische Veränderung der Ankergeometrie mit dazugehörigen Teilen, wie z.B. eine Wendelnut oder Schraubennut, kann Öl aus dem Ankerraum durch die Rotation wieder zurück in den Getrieberaum gefördert werden. Dadurch kann der Ankerraum ölfrei gehalten werden. Sollte doch Öl im Ankerraum vorhanden sein, kann die Geometrie durch Verbindung der Ankerräume einen Ölausgleich schaffen. Dadurch wird eine bessere Schaltdynamik möglich.
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Durch die Erfindung wird auf Dichtungen verzichtet, die Öl vom Anker fernhalten können, die Reibung erzeugen können und Schaltprozesse verlangsamen. Das Öl wird durch die Erfindung vom Anker in Richtung des Schaltstößels bzw. Schaltstiftes befördert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Stellmittels ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einer günstigen Ausgestaltung erstreckt sich der Schaltstift in das Gehäuse des Stellmittels hinein und ist mindestens abschnittsweise in dem Gehäuse mit einer geometrischen Veränderung versehen, so dass im Gehäuse eingelagertes Öl heraus beförderbar ist bzw. heraus befördert werden kann. Eine geometrische Veränderung kann z.B. eine Wendelnut oder auch eine Ölausgleichsverbindung sein. Diese einfache Maßnahme verhindert, dass im Bereich eines Ankers eingelagertes Öl die Schaltdynamik verschlechtert.
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Gemäß einer anderen günstigen Ausgestaltung erstreckt sich der Schaltstift in das Gehäuse des Stellmittels hinein und ist mindestens abschnittsweise in dem Gehäuse mit einer Wendel- oder Schraubennut versehen, so dass im Gehäuse eingelagertes Öl heraus beförderbar ist bzw. heraus befördert wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Stellmittel als ein elektromagnetischer Aktor ausgeführt ist. Der elektromagnetische Antrieb umfasst einen Aktor bzw. Anker, der dann ölfrei gehalten wird, so dass dieser nicht durch Getriebeöl gebremst wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung umfasst das Stellmittelgehäuse mehrere miteinander verbundene Ankerräume derart, dass ein Ölausgleich stattfinden kann. Ohne diesen Ölausgleich bremst Öl, das sich unter einem Anker befindet, die Linearbewegung des Schaltstiftes. Die Folge wäre durch den entstehenden Überdruck ein langsames Schalten. Durch den Ölausgleich bzw. Druckausgleich kann sich der Anker schneller hin und her bewegen.
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Gemäß einer weiteren günstigen Ausgestaltung sind zur Verbindung der Ankerräume mehrere Ölausgleichsengpässe mit unterschiedlichem Durchmesser vorhanden. Diese Ölausgleichsengpässe werden durch einen kleinen Spalt zwischen Anker und Ankerlagerung bzw. zwischen Schaltstift und Stiftlagerung geschaffen, was die Performance erhöht. Öl kann so leicht aus dem Gehäuse herausgedrückt werden. Zusätzliche Nuten, die sich entlang der Betätigungsrichtung des Schaltstößels erstrecken, verbessern die Dynamik.
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Gemäß einer anderen günstigen Ausgestaltung sind zur Verbindung der Ankerräume drei unterschiedliche Ölausgleichsengpässe mit unterschiedlichem Durchmesser vorhanden, wobei ein erster Durchmesser im Bereich eines Ankers vorhanden ist, eine zweiter kleinerer Durchmesser im Bereich eines breiten, mittleren Schaltstückes vorhanden ist und ein dritter, noch kleinerer Durchmesser im Bereich eines dritten aus einem Gehäuse des Stellmittels herausragenden Schaltstückes vorhanden ist.
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Dadurch sind die Ölausgleichsengpässe optimal auf die Aktorgeometrie eingestellt.
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Gemäß einer anderen günstigen Ausgestaltung umfasst das Stellmittelgehäuse ein erstes Gehäuseteil, in dem ein Ankerteil angeordnet ist, und umfasst ein zweites Gehäuseteil, das den rotierenden Schaltstift lagert, wobei sich das Ankerteil mit dem Schaltstift mitdreht. Dies erleichtert eine Montage des Aktors und Lagerung der beweglichen Aktorteile.
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Eine weitere günstige Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Wendel- oder Schraubennut vom Schaltstößel bis zu einem Bodenbereich des Ankers erstreckt. Durch den entstandenen Pumpeffekt, wird das Öl auf direktem Wege aus dem Aktorgehäuse befördert.
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Eine weitere vorteilhafte Maßnahme beinhaltet, dass das Gehäuse mit einem Gehäusehals versehen ist, in dem ein Federelement, insbesondere eine Feder, angeordnet ist, um den Schaltstößel mit einer Federkraft zu beaufschlagen. Das Federelement bewirkt, dass der Schaltstößel ohne zusätzliche elektrische Energie zurück in seine Ausgangslage versetzt wird.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Kopplungsvorrichtung mit einem Stellmittel,
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2 eine erste Schnittdarstellung des Stellmittels gemäß 1, und
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3 eine zweite Schnittdarstellung des Stellmittels gemäß 1.
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Einander entsprechende Teile sind in den 1 bis 3 mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch Einzelheiten des im Folgenden näher erläuterten Ausführungsbeispiels können für sich genommen eine Erfindung darstellen oder Teil eines Erfindungsgegenstands sein.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Stellmittels 1, das radial zwischen einer Stellmittel-Kopplungsposition und einer Stellmittel-Entkopplungsposition, einer Kopplungsvorrichtung 2 eines Kraftfahrzeugantriebsstranges angeordnet ist.
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Das Stellmittel 1 umfasst ein Gehäuse 7 und einen hin und her verschiebbaren Schaltstift 8. Das Stellmittel 1 ist als ein elektromagnetischer Aktor ausgeführt.
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Die Kupplungsvorrichtung 2 ist mit einem ersten Kupplungsteil 3 und einem zweiten Kupplungsteil 4 versehen, die jeweils um eine gemeinsame Achse drehbar gelagert sind. Das erste Kupplungsteil 3 ist stets mit einer rotierenden Welle verbunden. Eine Schiebemuffe 5 ist vorhanden, die drehfest am ersten Kupplungsteil 3 angebracht ist, wobei die Schiebemuffe zum Koppeln beider Kupplungsteile 3, 4 vorgesehen ist und eine Stufenflanke 6 aufweist, so dass durch Betätigung des Schaltstiftes 8 die Stellmittel-Kopplungsposition und die Stellmittel-Entkopplungsposition eingestellt wird, je nachdem, ob der Schaltstift 8 eingefahren oder ausgefahren ist.
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Die Schiebemuffe steht unter der Wirkung einer Feder 9, deren Federkraft in Richtung Schiebemuffe 5 gerichtet ist und in der Kopplungsposition, bei der der Schaltstift 8 eingezogen ist, beide Kupplungsteile 3, 4 formschlüssig verbindet.
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Wie 1 veranschaulicht, steht das Stellmittel 1 bzw. der Aktor unter Öl 10, das in das Gehäuse 7 eindringt. In 2 ist gezeigt, das Öl 10 in das Gehäuse 7 eingedrungen ist. Durch die Erfindung wird dieses Öl 10 wieder aus dem Gehäuse 7 befördert.
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Der Schaltstift 8 erstreckt sich in das Gehäuse des Stellmittels hinein und ist mit einem Magnetanker 11 verbunden, der in einem ersten Gehäuseteil 12 eingebettet ist. Das erste Gehäuseteil 12 bindet den Gehäuseboden 13. In diesem Bereich bildet sich zwischen Bodenteil 13 und Anker 11 ein Spalt 14, wenn der Schaltstift 8 ausgefahren ist, wie 2 zeigt. In diesem Spalt kann das Öl 10 eindringen, das die dynamischen Eigenschaften des Stellmittels 1 verschlechtern würde. Daher ist mindestens abschnittsweise das Stellmittel 1 in dem Gehäuse 7 mit einer geometrischen Veränderung versehen, so dass im Gehäuse 7 eingelagertes Öl 10 heraus befördert wird.
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Der Anker 11 und eine Erregerspule 15 sind vollständig im ersten Gehäuseteil 12 eingebettet. Das erste Gehäuseteil 12 wird von einem zweiten Gehäuseteil 16 verschlossen, das einen Hals 17 aufweist, in dem der Schaltstößel 8 axial gelagert ist. Im unteren Bereich des Halses 17 ist eine Feder 18 angeordnet, die versucht, den Schaltstift 8 in Richtung des Bodenteils 13 zu drücken. Die Feder 9 liegt an einem Ende an einer Schulter 19 des zweiten Gehäuseteils 16 an und mit ihrem anderen Ende an einer Schulter 21 eines Zwischenstücks 20 an. Das Zwischenstück 20 ist breiter als der Bereich des Schaltstiftes 8, das aus dem Gehäuse 8 herausragt.
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Eine erste geometrische Veränderung besteht darin, dass mindestens abschnittsweise in dem Gehäuse eine Wendel- oder Schraubennut 22 vorhanden ist, so dass im Gehäuse 7 eingelagertes Öl heraus befördert wird.
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Die Wendel- oder Schraubennut 22 erstreckt sich von einer Mündung 23 des Gehäuses 7, an der der Schaltstift 8 herausragt bis zum Boden des Ankers 11. Genauer gesagt erstreckt sich die Wendel- oder Schraubennut 22, wie 3 zeigt, von einen Stiftabschnitt 18 mit einem kleinen Durchmesser, über das Zwischenstück 20 mit breiterem Durchmesser und dem Anker 11 mit dem breitesten Durchmesser. Wenn der Schaltstift 8 an der Stufenflanke anliegt und die Position, wie sie in den 2 und 3 gezeigt ist, einnimmt, dreht sich die Wendel- oder Schraubennut 22 und pumpt das Öl aus dem Spalt 14 heraus.
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Eine zweite geometrische Veränderung zeichnet sich dadurch aus, dass das Stellmittelgehäuse 7 mehrere miteinander verbundene Ankerräume 24, 25, 26 umfasst, derart, dass ein Ölausgleich stattfinden kann. Die Ankerräume 24, 25, 26 sind links in den 2 und 3 dargestellt. Zur Verbindung der Ankerräume 24–26 sind mehrere Ölausgleichsengpässe mit unterschiedlichem Durchmesser vorhanden.
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Dieser Ölausgleich erleichtert das Herausführen des Öls 10 aus dem Gehäuse 7.
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Zur Verbindung der Ankerräume 24 bis 26 sind drei unterschiedliche Ölausgleichsengpässe mit unterschiedlichem Durchmesser vorhanden, wobei ein erster Durchmesser im Bereich eines Ankers vorhanden ist (vgl. Raum 26), eine zweiter kleinerer Durchmesser im Bereich eines breiten, mittleren Schaltstückes vorhanden ist (vgl. Raum 25) und ein dritter, noch kleinerer Durchmesser im Bereich eines dritten aus einem Gehäuse des Stellmittels herausragenden Schaltstückes vorhanden ist (vgl. Raum 24).
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Der Raum 26 weist zudem mindestens eine, vorzugsweise zwei gegenüberliegende axiale Nuten auf.
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Das Stellmittelgehäuse 7 umfasst also ein erstes Gehäuseteil 12, in dem das Ankerteil angeordnet ist, und umfasst ein zweites Gehäuseteil 16, das den rotierenden Schaltstößel bzw. Schaltstift 8 lagert, wobei sich das Ankerteil mit dem Schaltstößel mitdreht.
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Die Wendel- oder Schraubennut 22 erstreckt sich vom Schaltstift 8 bis zu einem Bodenbereich des Ankers.
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Das Gehäuse 7 ist mit einem Gehäusehals 15 versehen, in dem die Feder 9 bzw. ein Federelement angeordnet ist, um den Schaltstift 8 mit einer Federkraft zu beaufschlagen.
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Durch Rotation des Schaltstiftes wird Öl 10 zurück in den Ölsumpf gefördert, wie Pfeil 27 zeigt. Pfeil 28 veranschaulicht die Rotation des Schaltstiftes.
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Die Erfindung ist also geeignet für eine bekannte Kupplungsvorrichtung, insbesondere eines Kraftfahrzeug- Antriebsstranggetriebes, mit einem ersten Kupplungsteil und einem zweiten Kupplungsteil, die jeweils um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert sind und die im eingekuppelten Zustand mittels einer Schiebemuffe formschlüssig miteinander gekoppelt sind, wobei die Schiebemuffe drehfest und axial verschiebbar am ersten Kupplungsteil angebracht ist, eine Umfangsfläche der Schiebemuffe mit mindestens einer ersten Stufe versehen ist, die eine erste Stufenflanke hat und sich mit einem ersten Stufenverlauf an der Umfangsfläche der Schiebemuffe erstreckt, wobei der erste Stufenverlauf zumindest abschnittsweise auch eine axiale Richtungskomponente in Richtung der Drehachse aufweist, ein radial zwischen einer Stellmittel-Kopplungsposition und einer ersten Stellmittel-Entkopplungsposition hin und her verschiebbares und ansonsten ortsfestes Stellmittel vorgesehen ist, wobei das Stellmittel während des Vorgangs zur Entkopplung der beiden Kupplungsteile in seiner ersten Stellmittel-Entkopplungsposition an der ersten Stufenflanke anliegt, so dass sich die Schiebemuffe bei einer Rotation des ersten Kupplungsteiles axial vom zweiten Kupplungsteil weg in eine Muffen-Entkopplungsposition bewegt, in der das erste und das zweite Kupplungsteil mechanisch voneinander entkoppelt sind, die Schiebemuffe mittels einer axial wirkenden Feder abgestützt ist, so dass eine Federkraft der Feder die Schiebemuffe in einer das erste und das zweite Kupplungsteil mechanisch miteinander koppelnden Muffen-Kopplungsposition hält oder in diese Muffen-Kopplungsposition schiebt, wenn sich das Stellmittel in seiner Stellmittel-Kopplungsposition befindet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stellmittel
- 2
- Kopplungsvorrichtung
- 3
- erstes Kupplungsteil
- 4
- zweites Kupplungsteil
- 5
- Schiebemuffe
- 6
- Stufenflanke
- 7
- Gehäuse
- 8
- Schaltstift
- 9
- Feder
- 10
- Öl
- 11
- Magnetanker
- 12
- erstes Gehäuseteil
- 13
- Gehäuseboden
- 14
- Spalt
- 15
- Erregerspule
- 16
- zweites Gehäuseteil
- 17
- Hals
- 18
- Stiftabschnitt
- 19
- Schulter
- 20
- Zwischenstück
- 21
- Schulter
- 22
- Schraubennut
- 23
- Mündung
- 24–26
- Ankerräume
- 27
- Pfeil
- 28
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011085839 A1 [0002]
