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Die Erfindung betrifft ein Aktuatorsystem zur Betätigung eines Schiebeelements, insbesondere eine Schaltstange für ein Getriebe eines Fahrzeugs, umfassend einen Antrieb und eine Führungseinrichtung zur axialen Führung des Schiebeelements.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Betätigungssystem für ein Getriebe, umfassend ein Aktuatorsystem und ein Schiebeelement, welches zum Betätigen des Getriebes mit diesem verbindbar ist.
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Obwohl die vorliegende Erfindung allgemein auf beliebige Aktuatorsysteme und beliebige Schiebeelemente anwendbar ist, wird die vorliegende Erfindung für ein elektromechanisches Aktuatorsystem für eine Schaltstange eines Getriebes erläutert.
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Bekannte elektromechanische Aktuatoren für Getriebe stellen üblicherweise eine Drehbewegung bereit, die bei einem Schaltmechanismus für beispielsweise Klauenschaltungen in eine Linearbewegung umgewandelt beziehungsweise „übersetzt“ werden müssen. Hierbei ist eine Anbindung aus Zahnstange und einem Ritzel bekannt geworden, wobei die Zahnstange insbesondere direkt mit einer Schaltgabel des Getriebes verbunden, insbesondere verschmolzen wird, um eine direkte Kraftübertragung zu gewährleisten.
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Soll nun die Zahnstange, die aus dem Getriebe ragt, verschoben werden, und sollen möglichst viele Bauteile in den Aktuator integriert werden, schränkt dies die Flexibilität für unterschiedliche Getriebe unterschiedlicher Hersteller erheblich ein.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Aktuatorsystem und ein Betätigungssystem bereitzustellen, welches eine einfache Verbindung der Schaltstange mit dem Aktuator ermöglicht bei gleichzeitig kompaktem Bauraum und einfacher Herstellung beziehungsweise Montage.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Aktuatorsystem und ein alternatives Betätigungssystem bereitzustellen.
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Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend genannten Aufgaben bei einem Aktuatorsystem zur Betätigung eines Schiebeelements, insbesondere eine Schaltstange für ein Getriebe eines Fahrzeugs, umfassend einen Antrieb und eine Führungseinrichtung zur axialen Führung des Schiebeelements, dadurch, dass eine Verdrehsicherungseinrichtung in der Führungseinrichtung anordenbar ist, wobei die Verdrehsicherungseinrichtung mit dem Schiebeelement zur axialen Verschiebung des Schiebeelements verbindbar ist, und wobei die Verdrehsicherungseinrichtung mit dem Antrieb zur axialen Verschiebung des Schiebeelements zusammenwirkend ausgebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung löst die vorstehend genannten Aufgaben ebenfalls mit einem Betätigungssystem für ein Getriebe, umfassend ein Aktuatorsystem gemäß einem der Ansprüche 1-16 und ein Schiebeelement, welches zum Betätigen des Getriebes mit diesem verbindbar ist und wobei das Schiebeelement mit der Verdrehsicherungseinrichtung verbunden ist.
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Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass zum einen eine Verdrehsicherung bereitgestellt wird, zum anderen eine Betätigung mittels des Antriebs sichergestellt und an unterschiedliche Schiebeelemente anpassbar ist. Darüber hinaus wird das Schiebeelement zuverlässig in der Führungseinrichtung geführt.
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Weitere Merkmale, Vorteile und weitere Ausführungsformen sind im Folgenden beschrieben oder werden dadurch offenbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verdrehsicherungseinrichtung zumindest zweiteilig ausgebildet. Dies ermöglicht einerseits eine flexiblere Ausbildung der Verdrehsicherungseinrichtung, anderseits auch eine schnellere und einfachere Montage.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Verdrehsicherungseinrichtung zumindest ein Verzahnungselement zum Zusammenwirken mit dem Antrieb und ein Drehsicherungselement zur Verdrehsicherung des Schiebeelements. Damit wird auf einfache Weise eine zuverlässige Verschiebung des Schiebeelements mittels des Antriebs möglich. Insbesondere kann eines oder beide Elemente zur zumindest teilweisen Lagerung, insbesondere Gleitlagerung des Schiebeelements ausgebildet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Drehsicherungselement auf der radialen Außenseite des Verzahnungselements angeordnet. Einer der damit erzielten Vorteile ist, dass eine einfache Verdrehsicherung bereitgestellt werden kann und gleichzeitig eine in Axialrichtung kompakte Anordnung ermöglicht wird.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Verzahnungselement einen Verzahnungsbereich auf, der im Wesentlichen in der Mitte der axialen Erstreckung des Verzahnungselements angeordnet ist. Vorteil hiervon ist, dass eine symmetrische Belastung auf das Verzahnungselement mittels des Antriebs ausgeübt wird, was die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Aktuatorsystems erhöht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wirkt die Verdrehsicherungseinrichtung mit einem stirnseitig an der Führungseinrichtung angeordneten Stirnelement zur Bereitstellung der Verdrehsicherung zusammen. Vorteil hiervon ist eine besonders kompakte Anordnung der Verdrehsicherungseinrichtung ermöglicht wird bei gleichzeitiger Bereitstellung einer Verliersicherung für die Verdrehsicherungseinrichtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Stirnelement zumindest teilweise in der Führungseinrichtung angeordnet. Einer der damit erzielten Vorteile ist eine noch kompaktere Bauweise in Axialrichtung des Schiebeelements.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verdrehsicherungseinrichtung ausgebildet, eine Verdrehsicherung mittels formschlüssiger Verbindung mit dem Stirnelement bereitzustellen. Damit kann auf einfache und gleichzeitig zuverlässige Weise eine Verdrehsicherung bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die formschlüssige Verbindung mittels mehrerer, insbesondere auf der radialen Außenseite vorragenden Vorsprünge und korrespondierender Ausnehmungen in dem Stirnelement bereitstellbar. Dies ermöglicht eine besonders einfache und zuverlässige Verdrehsicherung bei gleichzeitig einfacher Herstellung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Dichtungselement zur Abdichtung der Führungseinrichtung und/oder zumindest ein Führungselement zur Führung des Schiebeelements innerhalb der Führungseinrichtung anordenbar. Vorteil ist ein zuverlässigerer Betrieb des Aktuatorsystems, da Verunreinigungen abgehalten werden können beziehungsweise das Schiebeelement besonders zuverlässig geführt werden kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verdrehsicherungseinrichtung ausgebildet, eine Verdrehsicherung gegenüber dem Schiebeelement mittels Formschluss mit der Führungseinrichtung und/oder eine Verdrehsicherung gegenüber der Führungseinrichtung mittels Formschluss und/oder Reibschluss bereitzustellen. Die ermöglicht eine einfache, kostengünstige und gleichzeitig zuverlässige Verdrehsicherung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verdrehsicherungseinrichtung zumindest teilweise aus Kunststoff hergestellt, insbesondere wobei das Drehsicherungselement vollständig aus Kunststoff hergestellt ist. Damit wird eine besonders kostengünstige Verdrehsicherungseinrichtung bereitgestellt bei gleichzeitig hoher Zuverlässigkeit.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Verdrehsicherungseinrichtung in Form zweier zumindest teilweise koaxial angeordneter Rohre ausgebildet. Vorteil hiervon ist eine kompakte Anordnung in radialer Richtung.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist zumindest eines der Rohre mehrere unterschiedliche Außendurchmesser auf. Auf diese Weise können beispielsweise Anschläge zur Begrenzung der Bewegung des Schiebeelements bereitgestellt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Verdrehsicherung mittels Formschluss durch Eingriff eines Verdrehsicherungselements, insbesondere in Form eines Stifts, in eine Vertiefung bereitstellbar, insbesondere wobei die Vertiefung auf der radialen Außenseite des Verzahnungselements angeordnet ist. Vorteil hiervon ist, dass auf besonders einfache Weise eine Verdrehsicherung bereitgestellt werden kann, wobei in einer Ausführungsform diese lösbar ausgebildet sein kann.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind zwei radiale Vorsprünge auf der radialen Außenseite des Verzahnungselements zur Bildung der Vertiefung angeordnet, insbesondere wobei die Vertiefung auf der radial gegenüberliegenden Seite eines Verzahnungsbereichs des Verzahnungselements angeordnet ist. Vorteil hiervon ist, dass eine hinsichtlich der an der radialen Außenseite des Verzahnungselements angreifenden Kräfte eine gleichmäßige Belastung bereitgestellt und eine Verdrehneigung des Verzahnungselements weiter reduziert wird. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der dazugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungen und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile oder Elemente beziehen.
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Dabei zeigt in schematischer Form
- 1 ein Aktuatorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 2 Komponenten einer Verdrehsicherungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 3 ein Aktuatorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 4 Komponenten eines Aktuatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 5 einen Ausschnitt eines Aktuatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 6 einen Ausschnitt eines Aktuatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 7 ein Verzahnungselement eines Aktuatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
- 8 das Verzahnungselement der 7 zusammen mit einem Verdrehsicherungselement eines Aktuatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
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1 zeigt ein Aktuatorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 2 Komponenten einer Verdrehsicherungseinrichtung gemäß der Ausführungsform des Aktuatorsystems der 1.
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Im Detail ist in den 1 und 2 ein Aktuatorsystem 1 gezeigt, welches ein Gehäuse 3 für eine Schaltstange 4 aufweist. Das Gehäuse 3 weist zwei gegenüberliegende Öffnungen 9, 10 auf, durch die die Schaltstange axial beweglich entlang einer Schiebeachse geführt wird. Weiterhin ist ein elektromechanischer Aktuator 2 angeordnet, der einen Elektromotor und eine Antriebsachse mit Zahnrad 12 (siehe 6) aufweist. Die Antriebsachse ist dabei senkrecht zu der Schiebeachse der Schaltstange 4 angeordnet. Der Elektromotor ist in einem Gehäuse 2a angeordnet, welches mit einem Gehäuseflansch 2b verschlossen ist. An dem Gehäuseflansch 2b ist wiederum das Gehäuse 3 für die Schaltstange 4 angeordnet.
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Zur axialen Führung der Schaltstange 4 innerhalb des Gehäuses 3 weist diese an ihrer radial äußeren Oberfläche 4a eine Schiebehülse 7 auf, die die Schaltstange 4 in Axialrichtung teilweise umgibt. Darüber hinaus weist die Schaltstange 4 an ihrem einen Ende beziehungsweise in einem Endbereich 4d einen Sicherungsring oder Spannring 4b auf, der nach Montage der Schiebehülse 7 als Anschlag für die Schiebehülse 7 dient. Der Sicherungsring 4b ist dabei in einer kreisförmig umlaufenden Nut in der Schaltstange 4 angeordnet. Zur Verdrehsicherung ist auf der radialen Außenseite der Schiebehülse 4 weiter eine auf der Schiebehülse 4 drehgesicherte Hülse 5 angeordnet. Diese weist auf ihrer radialen Innenseite eine Abplattung 5c auf, die mit einer Abplattung 7c auf der Außenseite 7a der Schiebehülse 7 korrespondiert. Im Wesentlichen um 90 Grad gegenüber der Abplattung 7c und hierzu axial versetzt ist ein Verzahnungsbereich 7b an der radialen Außenseite 7a angeordnet, der mit dem Zahnrad 12 in Eingriff bringbar ist, um eine axiale Verschiebung der Schaltstange 4 zu ermöglichen. Um die drehgesicherte Hülse 5 axial festzulegen ist in axialer Richtung nach außen, also in Richtung der Öffnung 10, ein Dichtelement 6 angeordnet. In Richtung der anderen Öffnung 9 wird die drehgesicherte Hülse 5 durch einen größeren Durchmesser der Schiebehülse 7 in ihrer axialen Beweglichkeit begrenzt. Diese wirkt wie ein Anschlag.
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In der Ausführungsform der 1 und 2 weist die Schiebehülse 7 insgesamt stufenweise ansteigend von links nach rechts einen größeren Außendurchmesser auf. Der Verzahnungsbereich 7b ist dabei im Bereich der beiden größten Außendurchmesser angeordnet.
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Die Schaltstange 4 ist hinsichtlich ihrer Endbereiche 4d, 4e an der radialen Außenfläche 4a eckig und/oder mit unterschiedlichen, kleineren Außendurchmessern ausgebildet. Zudem weist diese im Endbereich 4d, der eckig ausgebildet ist, eine axiale Vertiefung 13 auf. Die Endbereiche 4d, 4e dienen zum Anschluss der Schaltstange 4 an andere Komponenten, beispielsweise Getriebekomponenten.
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Weiterhin kann die Schiebehülse 7 - wie dies in 2 dargestellt ist - nicht vollständig umlaufend ausgebildet sein, mit anderen Worten kann ein axialer Spalt entlang der ganzen Schiebehülse 7, oder wie in 2 dargestellt, lediglich in einem bestimmten Bereich 7e angeordnet sein. Dieser Bereich 7e, der gegenüber den in axialer Richtung anschließenden Bereichen unterschiedlichen Außendurchmesser aufweist, dient zum Einschieben eines Einschubelements, welches den Verzahnungsbereich 7b aufweist.
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3 zeigt ein Aktuatorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 4 Komponenten des Aktuatorsystems gemäß der 3.
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Im Detail zeigt die 3 im Wesentlichen ein Aktuatorsystem 1 gemäß 1 und 2. Im Unterschied zum Aktuatorsystem 1 gemäß 1 weist das Aktuatorsystem 1 gemäß der 3 und 4 keine drehgesicherte Hülse 5 gegenüber der radialen Innenseite des Gehäuses 3 auf, sondern zwischen äußerer Oberfläche der Schiebehülse 7 und radialer Innenseite des Gehäuses 3 erstreckt sich in axialer Richtung zwischen drehgesicherter Hülse 5 und Öffnung 9 ein Flansch 11, der stirnseitig von außen an dem Gehäuse 3 festgelegt wird. Der Flansch 11 weist ebenfalls mehrere radiale Außenflächen 11a mit unterschiedlichen Außendurchmessern auf entsprechend der Ausbildung der radialen Innenseite des Gehäuses 3.
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Auf der radialen Innenseite 11b des Flansches 11, die einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, sind Aussparungen 11c angeordnet, die sich in axialer Richtung erstrecken. Die drehgesicherte Hülse 5 der 3 und 4 weist an ihrer radialen Außenoberfläche entsprechende radiale Vorsprünge 5d auf, die zu den Aussparungen 11c des Flansches 11 korrespondieren. Damit wird dann zusammen mit den Abplattungen 5c der Hülse 5, die mit den Abplattungen 7c der Schiebehülse 7 zusammenwirkt, insgesamt eine Verdrehsicherung bereitgestellt, wenn der Flansch 11 an dem Gehäuse 3 festgelegt ist.
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Darüber hinaus ist in 3 ein Führungsring 8 angeordnet, um die Schiebhülse 7 auf der dem Flansch 11 abgewandten axialen Seite des Gehäuses 3 in diesem, insbesondere gleitend, zu lagern.
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5 und 6 zeigen jeweils einen Ausschnitt eines Aktuatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In 5 ist im Wesentlichen ein Aktuatorsystem 1 mit Blickrichtung entlang der Schaltstange 4 gezeigt und in 6 eine Querschnittsdarstellung im Bereich der Verzahnung. Der Verzahnungsbereich 7b ist in 5 links angeordnet und greift in ein Zahnrad 12 ein, welches mit dem elektromechanischen Aktuator 2 verbunden ist. Durch Betätigung des elektromechanischen Aktuators 2 wird das Zahnrad 12 gedreht und setzt die Drehbewegung in eine Linearbewegung der Schaltstange 4 mittels der Verzahnung um.
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7 zeigt ein Verzahnungselement eines Aktuatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 8 das Verzahnungselement der 7 zusammen mit einem Verdrehsicherungselement eines Aktuatorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt.
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In der 7 ist ein Verzahnungselement 7, welches im Wesentlichen dem Verzahnungselement in Form einer Schiebehülse 7 der 3 entspricht, gezeigt. Im Unterschied zu der Schiebehülse 7 gemäß 3 sind bei der Schiebehülse 7 gemäß 7 und 8 anstelle des Flansches 11 und der drehgesicherten Hülse 5 zwei radiale Vorsprünge 14a, 14b auf der radialen Außenseite 7a der Schiebehülse 7 angeordnet. Durch die beiden Vorsprünge 14a, 14b wird eine Vertiefung 14c gebildet, in welche ein Verdrehsicherungselement 15 in Form eines Stiftes gemäß 8 in radialer Richtung eingreift. Der Stift 15 ist dabei seitlich in dem Gehäuse 3 in einer Öffnung 16a eines im Wesentlichen in radialer Richtung sich erstreckenden Zylinders 16 angeordnet. Vorzugsweise sind die beiden Vorsprünge 14a, 14b auf der radial gegenüberliegenden Seite des Verzahnungsbereichs 7b der Schiebehülse 7 angeordnet. Dies ermöglicht insbesondere eine gleichmäßige Belastung und Gewichtsverteilung der Schiebehülse 7.
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Zusammenfassend weist zumindest eine der Ausführungsformen der Erfindung zumindest einen der folgenden Vorteile auf und/oder zumindest eines der folgenden Merkmale:
- - Einfache Herstellung.
- - Kompakter Bauraum.
- - Zuverlässige Betätigung.
- - Einfache Montage.
- - Senkrechte Anstellung des Aktuators, der in eine Verzahnung eingreift, die rohrförmig um ein Schiebeelement angeordnet ist.
- - Einfachere Abdichtung gegenüber einem Getriebe.
- - Zuverlässige Verdrehsicherung.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar.
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Bezugszeichen
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- 1
- Aktuatorsystem
- 2
- Motor
- 2a
- Gehäuse Motor
- 2b
- Flansch Motor
- 3
- Gehäuse Schaltstange
- 4
- Schaltstange
- 4a
- Äußere Oberfläche
- 4b
- Radialer Vorsprung
- 4d
- Endbereich
- 4e
- Endbereich
- 5
- Drehgesicherte Hülse
- 5a
- Radiale Außenseite Hülse
- 5b
- Radiale Innenseite Hülse
- 5c
- Abspaltung Innenseite Hülse
- 5d
- Radialer Vorsprung
- 6
- Dichtung
- 7
- Schiebehülse
- 7a
- Radiale Außenseite Schiebedüse
- 7b
- Verzahnungsbereich
- 7c
- Abspaltung radiale Außenseite Schiebedüse
- 7e
- Bereich
- 9
- Führungsring
- 10
- Führungsöffnung
- 11
- Flansch Gehäuse Schaltstange
- 11a
- Radiale Außenseite Flansch
- 11b
- Radiale Innenseite Flansch
- 11c
- Ausnehmungen
- 12
- Zahnrad Eingriff Verzahnungselement
- 13
- Vertiefung
- 14a, 14b
- Radialer Vorsprung
- 14c
- Vertiefung
- 15
- Verdrehsicherungselement
- 16
- Halterung Verdrehsicherungselement
- 16a
- Öffnung
