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QUERVERWEIS ZU VERWANDTEN ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen aus der vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 61/942 364 , eingereicht am 20. Februar 2014. Die vollständige Offenbarung der vorgenannten Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Aktuator, der eingesetzt werden kann, um ein schaltbares Element in einer Antriebsstrangkomponente zu bewegen.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit, die nicht unbedingt den Stand der Technik darstellen.
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Lineare Aktuatoren werden in einer Anzahl Antriebsstrangkomponenten eingesetzt, wie z. B. Achsen, Verteilergetriebe, Kraftabtriebseinheiten und Mittendifferentiale, um selektiv ein oder mehrere Kraftübertragungselemente in Eingriff zu bringen oder zu lösen. Das selektive Eingreifen zwischen den verschiedenen Kraftübertragungselementen könnte zum Beispiel eingesetzt werden, um eine Relativdrehung von mindestens einem der Kraftübertragungselemente relativ zu einem anderen Element der Antriebsstrangkomponente zu verhindern und/oder die Antriebsstrangkomponente zu veranlassen, in einer/einem unterschiedlichen Drehzahl oder Modus zu arbeiten.
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Derartige Linearaktuatoren weisen typischerweise einen Motor auf, dessen Ausgang eingesetzt wird, eine Bewegung des einen oder der mehreren Kraftübertragungselemente zu veranlassen. Beispiele von häufig eingesetzten Motoren weisen fluidangetriebene Motoren auf, wie z. B. Druckluftmotoren und Hydraulikmotoren, Elektromagnete, wie z. B. Elektromagnete mit einer elektromagnetischen Induktionsspule und einem Anker, der relativ zu der Spule beweglich ist, und Induktionsmotoren.
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Während die bekannten Linearaktuatoren für ihren gedachten Zweck geeignet sind, wurde in der Technik eine Notwendigkeit für einen Linearaktuator identifiziert, der für eine Verwendung in einer Fahrzeug-Antriebsstrangkomponente geeignet ist und der in einem besonderen Zustand gehalten werden kann (d.h. in Eingriff oder gelöst), ohne die Anwendung kontinuierlicher Kraft auf den Motor des Linearaktuators zu erfordern.
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KURZDARSTELLUNG
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Dieser Abschnitt stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine umfassende Offenbarung ihres gesamten Schutzumfangs oder aller ihrer Eigenschaften.
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In einer Form stellt die vorliegende Lehre einen Aktuator bereit, der eine ringförmige Rastführung, einen ersten und einen zweiten Rastring, einen Aktuatorausgang, eine erste Feder und einen Motor aufweist. Die ringförmige Rastführung ist entlang einer Betätigungsachse angeordnet und definiert eine erste Nockenanordnung mit einer Vielzahl erster Nockenzähne und einer Vielzahl Führungsnuten. Die ersten Nockenzähne sind in Umfangsrichtung beabstandet um die Rastführung angeordnet. Die Führungsnuten sind in Umfangsrichtung beabstandet so um die Rastführung angeordnet, dass jede der Führungsnuten zwischen einem Paar der ersten Nockenzähne angeordnet ist. Der erste Rastring ist auf der Rastführung für eine hin und hergehende Bewegung entlang der Betätigungsachse verschiebbar aufgenommen. Der erste Rastring definiert eine Vielzahl erster Keilzähne, eine erste Widerlageroberfläche und eine zweite Nockenanordnung. Die ersten Keilzähne sind auf einer Innenfläche des ersten Rastrings angeordnet und sind in den Führungsnuten aufgenommen. Die zweite Nockenanordnung ist von der ersten Widerlageroberfläche entlang der Betätigungsachse beabstandet und hat eine Vielzahl zweiter Nockenzähne. Der zweite Rastring ist auf der Rastführung für eine hin und hergehende Bewegung entlang der Betätigungsachse verschiebbar aufgenommen. Der zweite Rastring definiert eine Vielzahl zweiter Keilzähne und eine dritte Nockenanordnung. Die zweiten Keilzähne sind auf einer Innenfläche des zweiten Rastrings angeordnet und greifen mit der ersten Nockenanordnung ein. Die dritte Nockenanordnung greift mit der zweiten Nockenanordnung ein. Die erste Feder ist auf einer Seite des Aktuatorausgangs gegenüberliegend dem zweiten Rastring angeordnet und spannt den Aktuatorausgang in Richtung des zweiten Rastrings vor. Der Motor hat ein Motorausgangselement, das aufgebaut ist, den ersten Rastring entlang der Betätigungsachse von einer ersten Stellung zu einer zweiten Stellung zu bewegen. Die zweiten Keilzähne greifen nicht mit den ersten Nockenzähnen ein, wenn der erste Rastring in der ersten Stellung ist. Die zweiten Keilzähne sind auf den ersten Nockenzähnen angeordnet, wenn der erste Rastring in der zweiten Stellung ist.
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In einer weiteren Form stellt die vorliegende Lehre einen Aktuator bereit, der eine ringförmige Rastführung, einen ersten und einen zweiten Rastring, einen Aktuatorausgang, eine erste und eine zweite Feder und einen Motor aufweist. Die ringförmige Rastführung ist entlang einer Betätigungsachse angeordnet und definiert eine erste Nockenanordnung mit einer Vielzahl erster Nockenzähne und einer Vielzahl Führungsnuten. Die ersten Nockenzähne sind in Umfangsrichtung beabstandet um die Rastführung angeordnet. Die Führungsnuten sind in Umfangsrichtung beabstandet so um die Rastführung angeordnet, dass jede der Führungsnuten zwischen einem Paar der ersten Nockenzähne angeordnet ist. Der erste Rastring ist auf der Rastführung für eine hin und hergehende Bewegung entlang der Betätigungsachse verschiebbar aufgenommen. Der erste Rastring definiert eine Vielzahl erster Keilzähne, eine erste Widerlageroberfläche und eine zweite Nockenanordnung. Die ersten Keilzähne sind auf einer Innenfläche des ersten Rastrings angeordnet und sind in den Führungsnuten aufgenommen. Die zweite Nockenanordnung ist von der ersten Widerlageroberfläche entlang der Betätigungsachse beabstandet und hat eine Vielzahl zweiter Nockenzähne. Der zweite Rastring ist drehbar und verschiebbar auf der Rastführung aufgenommen. Der zweite Rastring definiert eine Vielzahl zweiter Keilzähne und eine dritte Nockenanordnung. Die zweiten Keilzähne sind auf einer Innenfläche des zweiten Rastrings angeordnet und greifen mit der ersten Nockenanordnung ein. Die dritte Nockenanordnung greift mit der zweiten Nockenanordnung ein. Die erste Feder ist zwischen dem Aktuatorausgang und dem zweiten Rastring angeordnet und spannt den zweiten Rastring weg von dem Aktuatorausgang und in Richtung des ersten Rastrings vor. Die zweite Feder ist auf einer Seite des Aktuatorausgangs gegenüberliegend der ersten Feder angeordnet und spannt den Aktuatorausgang in Richtung des zweiten Rastrings vor. Der Motor hat ein Motorausgangselement, das aufgebaut ist, den ersten Rastring entlang der Betätigungsachse von einer ersten Stellung zu einer zweiten Stellung zu bewegen. Ein Eingriff der zweiten und dritten Nockenzähne, während der erste Rastring wiederholt zwischen der ersten und zweiten Stellung hin und her bewegt wird, veranlasst eine Drehung des zweiten Rastrings so um die Aktuatorachse, dass die zweiten Keilzähne wechselweise zu den ersten Nockenzähnen und den Führungsnuten ausgerichtet werden können.
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Weitere Anwendungsbereiche werden durch die hier bereitgestellten Beschreibungen ersichtlich. Die Beschreibung und konkrete Beispiele in dieser Kurzdarstellung sind nur zur Veranschaulichung gedacht und nicht zur Einschränkung des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung gedacht.
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ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zum Zwecke der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Umsetzungen und sind nicht zur Einschränkung des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung gedacht.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer beispielhaften Antriebsstrangkomponente, die einen in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebauten Linearaktuator (Aktuatorbaugruppe) aufweist;
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2 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils der Aktuatorbaugruppe von 1;
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3 ist ein Längsschnitt der Aktuatorbaugruppe von 1, die den Aktuator der Aktuatorbaugruppe in einem gelösten Zustand darstellt;
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4 ist ein vergrößerter Teil von 2, der eine Rastführung und einen ersten und zweiten Rastring im Einzelnen darstellt;
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5 ist eine Seitenansicht eines Teils der Rastführung;
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6 ist eine Seitenansicht eines Teils des ersten Rastrings;
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7 ist eine Ansicht ähnlich der von 3, stellt aber den Aktuator in einem Eingriffszustand dar; und
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8 ist eine schematische Darstellung einer weiteren in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebauten Aktuatorbaugruppe.
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Entsprechende Bezugszahlen geben entsprechende Teile durch alle Ansichten der Zeichnungen an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Beispielhafte Ausführungsformen werden nun vollständiger mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen wird ein beispielhaftes Fahrzeug mit einer Antriebsstrangkomponente mit einem Linearaktuator, der in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, allgemein durch die Bezugszahl 10 bezeichnet. Das Fahrzeug 10 kann einen Motorstrang 12 und ein Antriebssystem oder einen Antriebsstrang 14 haben. Der Motorstrang 12 kann herkömmlich aufgebaut sein und kann eine Kraftquelle 16 und ein Getriebe 18 umfassen. Die Kraftquelle 16 kann aufgebaut sein, um Antriebskraft bereitzustellen, und kann zum Beispiel einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor umfassen. Das Getriebe 18 kann Antriebskraft von der Kraftquelle 16 aufnehmen und kann an den Antriebsstrang 14 Kraft ausgeben. Das Getriebe 18 kann eine Vielzahl von automatisch oder manuell gewählten Getriebeübersetzungen haben. Der Antriebsstrang 14 hat in dem bereitgestellten besonderen Beispiel eine Allradantriebskonfiguration, aber Fachleute verstehen, dass die Lehre der vorliegenden Offenbarung auf andere Antriebsstrangkonfigurationen anwendbar ist, Vierradantriebskonfigurationen, Heckantriebskonfigurationen und Frontantriebskonfigurationen eingeschlossen. Der Antriebsstrang 14 kann eine Vorderachsbaugruppe 20, eine Kraftabtriebseinheit (PTU) 22, eine Kardanwelle 24 und eine Hinterachsbaugruppe 26 aufweisen. Die Vorderachsbaugruppe 20 kann in jeder gewünschten Weise aufgebaut sein, wie z. B. eine Frontlenkerachse oder eine unabhängige Frontantriebsachse. Ein Ausgang des Getriebes 18 kann an einen Eingang der Vorderachsbaugruppe 20 gekoppelt sein, um ein Eingangselement 30 der Vorderachsbaugruppe 20 anzutreiben. Die PTU 22 kann ein PTU-Eingangselement 32, das Drehkraft von dem Eingangselement 30 der Vorderachsbaugruppe 20 aufnehmen kann, und ein PTU-Ausgangselement 34 haben, das Drehkraft an die Kardanwelle 24 übertragen kann. Die Kardanwelle 24 kann das PTU-Ausgangselement 34 so an die Hinterachsbaugruppe 26 koppeln, dass Ausgangsdrehkraft von der PTU 22 durch die Hinterachsbaugruppe 26 aufgenommen wird. Die Hinterachsbaugruppe 26 kann in jeder gewünschten Weise aufgebaut sein, wie z. B. eine hintere Starrachse, eine unabhängige Heckantriebsachse oder ein Heckantriebsmodul. Die Vorderachsbaugruppe 20 kann auf einer Dauerbasis angetrieben werden, um die Fahrzeugvorderräder 40 anzutreiben, während eine oder mehrere Kupplungen eingesetzt werden könnten, um selektiv eine Kraftübertragung an die Hinterachsbaugruppe 26 und die Fahrzeughinterräder 42 zu unterbrechen. In dem bereitgestellten besonderen Beispiel weist der Antriebsstrang 14 eine erste Kupplung 46, die aufgebaut sein kann, die Übertragung von Drehkraft durch die PTU 22 zu unterbrechen (z. B. das Eingangselement 30 der Vorderachsbaugruppe 20 von dem PTU-Eingangselement 32 entkoppeln), und eine zweite Kupplung 48 auf, die aufgebaut sein kann, eine Kraftübertragung zwischen einem Seitenkegelrad 50 einer Differentialbaugruppe 52 und einem zugeordneten der Fahrzeughinterräder 42a zu unterbrechen. Die zweite Kupplung 48 kann eine Aktuatorbaugruppe 54 aufweisen, die in Übereinstimmung mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist.
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Mit Bezug auf die 2 und 3 kann die Aktuatorbaugruppe 54 jeweils eine erste Welle 60, eine zweite Welle 62 und einen Aktuator 64 mit einem Aktuatorgehäuse 70, einem ersten Aktuatorelement 72, einem zweiten Aktuatorelement 74, einem Schaltelement 76, einer Rastführung 78, einem ersten und einem zweiten Rastring 80 und 82, einem Druckstück 84, einer ersten Vorspannfeder 86, einer zweiten Vorspannfeder 88 und einem Motor 90 aufweisen. Die erste Welle 60 kann ein erstes Ende, das an eines der Seitenkegelräder 50 für eine damit verbundene Drehung gekoppelt sein kann, und ein zweites, gegenüberliegendes Ende haben, das fest und nicht drehbar an das erste Aktuatorelement 72 gekoppelt sein kann. Die zweite Welle 62 kann ein erstes Ende, das an eines der Hinterräder 42a (1) für eine damit verbundene Drehung gekoppelt sein kann, und ein zweites, gegenüberliegendes Ende haben, das fest und nicht-drehbar an das zweite Aktuatorelement 74 gekoppelt sein kann.
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Das Aktuatorgehäuse 70 kann einen Hohlraum 100 definieren, in den das zweite Ende der ersten und zweiten Welle 60 und 62 und alle oder ein Teil des Rests des Aktuators 64 aufgenommen sein können. Die erste und zweite Welle 60 und 62 können relativ zu dem Aktuatorgehäuse 70 drehbar sein und können so angeordnet sein, dass ihre Längsachsen mit einer Achse 102 zusammenfallen, die durch das Aktuatorgehäuse 70 definiert sein kann.
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Das erste Aktuatorelement 72 kann fest und nicht drehbar an die erste Welle 60 gekoppelt sein und kann eine Vielzahl in Umfangsrichtung beabstandeter erster Zähne 110 umfassen. Ähnlich kann das zweite Aktuatorelement 74 fest und nicht drehbar an die zweite Welle 62 gekoppelt sein und kann eine Vielzahl in Umfangsrichtung beabstandeter zweiter Zähne 112 umfassen. Wenn gewünscht, kann ein Satz von Führungsmerkmalen eingesetzt werden, um das zweite Ende der ersten und zweiten Welle 60 und 62 und das erste und zweite Aktuatorelement 72 und 74 so in einer Stellung zu halten, dass ihre Drehachsen zusammenfallen. In dem bereitgestellten besonderen Beispiel weist der Satz von Führungsmerkmalen ein Loch 116, das in das erste Aktuatorelement 72 und das zweite Ende der ersten Welle 60 konzentrisch mit der Längsachse der ersten Welle 60 geformt ist, und einen Schaft 118 auf, der sich von dem zweiten Aktuatorelement 74 auf einer Seite erstreckt, die gegenüberliegend dem zweiten Ende der zweiten Welle 62 ist (d.h. so, dass das zweite Aktuatorelement 74 zwischen dem Schaft 118 und dem zweiten Ende der zweiten Welle 62 angeordnet ist). Der Schaft 118 ist konzentrisch um die Längsachse der zweiten Welle 62 angeordnet und wird in dem Loch 116 aufgenommen. Der Schaft 118 und das Loch 116 sind ausgelegt, die Längsachsen der ersten und zweiten Welle 60 und 62 miteinander auszurichten (und fallen dadurch mit der Achse 102 zusammen).
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Das Schaltelement 76, das der Ausgang (das Ausgangselement) des Aktuators 64 sein kann, kann innerhalb des Hohlraums 100 entlang der Achse 102 beweglich sein und kann eine Vielzahl dritter Zähne 120, eine Vielzahl vierter Zähne 122, einen ersten Federflansch 124 und einen zweiten Federflansch 126 haben. Die dritten Zähne 120 können aufgebaut sein, axial und kämmend mit den ersten Zähne 110 einzugreifen, während die vierten Zähne 122 aufgebaut sein können, axial und kämmend mit den zweiten Zähne 112 einzugreifen. Der erste und zweite Federflansch 124 und 126 können auf dem Schaltelement 76 an jeder gewünschten Stelle angeordnet sein. In dem bereitgestellten Beispiel ist der erste Federflansch 124 auf einer ersten Axialseite des Schaltelements und radial zwischen den dritten Zähnen 120 und den zweiten Zähnen 112 geformt, während der zweite Federflansch 126 auf einer zweiten, gegenüberliegenden Axialseite des Schaltelements 76 radial auswärts von den dritten Zähnen 120 geformt ist. Fachleute verstehen, dass der erste Federflansch 124 und/oder der zweite Federflansch 126 anders angeordnet sein könnten. Zum Beispiel könnte der erste Federflansch 124 auf der ersten Axialseite des Schaltelements 76 radial auswärts von den dritten Zähnen 120 angeordnet sein. Alternativ könnte der zweite Federflansch 126 radial zwischen den dritten und vierten Zähnen 120 und 122 angeordnet sein. Darüber hinaus könnten die ersten Zähne 110 und/oder die zweiten Zähne 112 anders ausgelegt sein, als in dem bereitgestellten besonderen Beispiel wiedergegeben wird, was andere Möglichkeiten für die Anordnung des ersten Federflansches 124 und/oder des zweiten Federflansches 126 bereitstellen könnte.
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Die Rastführung 78 kann eine Ringstruktur sein, die um die Achse 102 angeordnet und nicht drehbar an das zweite Aktuatorelement 74 gekoppelt sein kann. In dem bereitgestellten besonderen Beispiel definiert die Rastführung 78 eine Vielzahl fünfter Zähne 130 auf ihrer Innenseitenoberfläche, die mit den zweiten Zähne 112 eingreifen, um eine Relativdrehung zwischen der Rastführung 78 und dem zweiten Aktuatorelement 74 zu verhindern, während sie der Rastführung 78 erlauben, verschiebbar auf dem zweiten Aktuatorelement 74 angebracht zu sein. Mit Bezug auf 4 kann die Rastführung 78 eine erste Nockenanordnung C1 definieren, die eine Vielzahl Führungsnuten 150, die in Umfangsrichtung beabstandet um die Außenfläche der Rastführung 78 angeordnet sein können, und eine Vielzahl erster Nockenzähne 152 haben kann. Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 5 kann jeder der ersten Nockenzähne 152 auf einem axialen Ende der Rastführung 78 geformt sein und kann zwischen einem angrenzenden Paar der Führungsnuten 150 angeordnet sein. Jeder der ersten Nockenzähne 152 kann eine erste Schräge 160, eine erste Kehle 162, eine Widerlagerwand 164 und eine zweite Schräge 166 aufweisen. Die erste Schräge 160 kann sich von einem ersten der Führungsschlitze 150 in einer Richtung erstrecken (verjüngen), die radial in Richtung des angrenzenden der Führungsschlitze 150 und axial in Richtung des zweiten, gegenüberliegenden axialen Endes der Rastführung 78 ist. Die Widerlagerwand 164 kann sich allgemein parallel zu der Achse 102 erstrecken und kann mit der ersten Schräge 160 zusammenwirken, um die erste Kehle 162 zu definieren (d.h. wo die erste Schräge 160 die Widerlagerwand 164 schneidet). Die zweite Schräge 166 kann sich von der Widerlagerwand 164 zu dem angrenzenden der Führungsschlitze 150 erstrecken und kann sich von der Widerlagerwand 164 in Richtung des angrenzenden der Führungsschlitze 150 in einer Richtung erstrecken (verjüngen), die radial in Richtung des angrenzenden der Führungsschlitze 150 und axial in Richtung des zweiten, gegenüberliegenden axialen Endes der Rastführung 78 ist. Entsprechend kann jeder der ersten Nockenzähne 152 in einer Weise gestaltet sein, die zwei allgemein V-förmigen Sägezähnen einer ringförmigen Lochsäge ähnlich ist.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 4 können der erste und zweite Rastring 80 und 82 in ihrem Aufbau identisch sein, und als solches genügt eine ausführliche Erörterung des ersten Rastrings 80 für beide. Um Verwirrung zu vermeiden, werden mit Komponenten oder Merkmalen des zweiten Rastrings 82 verbundene Bezugszahlen mit einem Hochstrich identifiziert, wobei aber andererseits dieselbe Bezugszahl verwendet wird wie für diese Komponente oder dieses Merkmal des ersten Rastrings 80 eingesetzt. Mit zusätzlicher Bezugnahme auf 6 kann der erste Rastring 80 eine Ringstruktur mit einem ersten axialen Ende 170 und einem zweiten axialen Ende 172 sein, auf der eine zweite Nockenanordnung C2 mit einer Vielzahl zweiter Nockenzähne 174 geformt sein kann. Jeder der zweiten Nockenzähne 174 ist allgemein V-förmig mit einer dritten Schräge 176, einer vierten Schräge 178 und einer zweiten Kehle 180 zwischen der dritten und vierten Schräge 176 und 178. Eine Vielzahl Keilzähne 184 kann auf der Innenfläche des ersten Rastrings 80 geformt sein.
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Mit Bezug auf die 3 und 4 kann der erste Rastring 80 so auf der Rastführung 78 verschiebbar aufgenommen sein, dass die Keilzähne 184 in den Führungsschlitzen 150 aufgenommen sind und die zweiten Nockenzähne 174 von dem zweiten axialen Ende der Rastführung 78 wegweisen. Der erste Rastring 80 ist aufgebaut, sich auf der Rastführung 78 zu verschieben, aber relativ zu der Rastführung 78 nicht zu drehen. Der zweite Rastring 82 kann so um das zweite Aktuatorelement 74 aufgenommen sein, dass die zweiten Nockenzähne 174’ auf dem zweiten Rastring 82 den zweiten Nockenzähnen 174 auf dem ersten Rastring 80 gegenüberstehen. Wie nachfolgend im Einzelnen erläutert wird, sind die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 aufgebaut, in der ersten Kehle 162 in der ersten Nockenanordnung 152 aufgenommen zu sein, wenn der Aktuator 64 in dem Eingriffszustand ist, und in den Führungsschlitzen 150 aufgenommen zu sein, wenn der Aktuator 64 in dem gelösten Zustand ist, während der Eingriff der zweiten Nockenzähne 174 auf dem ersten Rastring 80 mit den zweiten Nockenzähnen 174’ auf dem zweiten Rastring 82 so aufgebaut ist, um eine Drehbewegung des zweiten Rastrings 82 relativ zu der Rastführung 78 und dem ersten Rastring 80 zu initiieren.
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Die erste Vorspannfeder 86 kann koaxial um das zweite Aktuatorelement 74 angebracht sein und kann zwischen dem Schaltelement 76 und dem zweiten Rastring 82 angeordnet sein, um den zweiten Rastring 82 getrennt von dem Schaltelement 76 entlang der Achse 102 vorzuspannen. Die erste Vorspannfeder 86 kann an dem ersten Federflansch 124 anliegen. Wenn gewünscht, kann das Schaltelement 76 eine Nabe 200 definieren (3), auf der die erste Vorspannfeder 86 geführt ist. Das Druckstück 84, das eine Scheibe oder ein Drucklager sein kann, kann zwischen der ersten Vorspannfeder 86 und dem zweiten Rastring 82 angeordnet sein. Das Druckstück 84 kann an dem ersten axialen Ende 170’ des zweiten Rastrings 82 anliegen.
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Die zweite Vorspannfeder 88 kann koaxial um das erste Aktuatorelement 72 angeordnet sein und kann aufgebaut sein, das Schaltelement 76 in Richtung einer Stellung vorzuspannen, bei der die dritten Zähne 120 auf dem Schaltelement 76 von den ersten Zähnen 110 auf dem ersten Aktuatorelement 72 gelöst sind. Anders ausgedrückt kann die zweite Vorspannfeder 88 aufgebaut sein, das Schaltelement 76 in eine Stellung vorzuspannen, die dem Betrieb des Aktuators 64 in dem gelösten Zustand zugeordnet ist. Die zweite Vorspannfeder 88 kann an den zweiten Federflansch 126 angelegt werden.
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Mit Bezug auf die 2 und 3 kann der Motor 90 aufgebaut sein, den ersten Rastring 80 entlang der Achse 102 in Richtung des ersten Aktuatorelements 72 selektiv zu bewegen, um den Aktuator 64 zu veranlassen, wechselweise in dem Eingriffszustand und dem gelösten Zustand betrieben zu werden. Der Motor 90 kann jede Art Vorrichtung sein, die aufgebaut sein kann, den ersten Rastring 80 in einer Axialrichtung zu bewegen. In dem bereitgestellten besonderen Beispiel umfasst der Motor 90 einen Elektromagneten mit einer elektromagnetischen Induktionsspule 210 und einem Anker 212. Die Spule 210 kann eine Ringstruktur haben, die fest und nicht drehbar an das Aktuatorgehäuse 70 angbracht sein kann. Die Spule 210 kann um die zweite Welle 62 und/oder das zweite Aktuatorelement 74 aufgenommen sein. Der Anker 212 kann um die zweite Welle 62 und/oder das zweite Aktuatorelement 74 und innerhalb der Spule 210 aufgenommen sein. Der Anker 212 kann an dem ersten axialen Ende 170 des ersten Rastrings 80 anliegen.
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In dem ausgerasteten Zustand (dargestellt in 3) treiben die erste und zweite Vorspannfeder 86 und 88 den zweiten Rastring 82 in Richtung der Rastführung 78, und die Keilzähne 184’ auf dem zweiten Rastring 82 sind in den Führungsnuten 150 in der Rastführung 78 aufgenommen. Der Motor kann zum Beispiel betrieben werden, um den Zustand des Aktuators 64 von dem gelösten Zustand zu dem Eingriffszustand zu ändern, wobei der Motor 90 den Anker 212 entlang der Achse 102 in einer Richtung zu dem ersten Aktuatorelement 72 antreibt. Der erste Rastring 80 kann durch den Anker 212 entlang der Achse 102 bewegt werden, um die dritten Schrägen 176 (6) der zweiten Nockenzähne 174 zu veranlassen, sich zu berühren und die Keilzähne 184’ auf dem zweiten Rastring 82 aus den ersten Kehlen 162 zu treiben (5). Die dritten Schrägen 176 (6) sind aufgebaut, Kräfte zu erzeugen, die den zweiten Rastring 82 veranlassen würden, sich in eine vorgegebene Drehrichtung zu drehen, da der erste und zweite Rastring 80 und 82 zusammen axial in der Richtung zu dem ersten Aktuatorelement 72 bewegt werden; ein Anstoßen der Keilzähne 184’ gegen Seitenwände 230 (4) der Führungsschlitze 150 verhindert eine Drehung des zweiten Rastrings 82 relativ zu dem ersten Rastring 80. Wenn der zweite Rastring 82 in die Axialrichtung in Richtung des ersten Aktuatorelements 72 zu einem Punkt bewegt wurde, bei dem sich die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 von den Seitenwänden 230 (4) der Führungsschlitze 150 gelöst haben, veranlasst die durch Berührung zwischen den dritten Schrägen 176 (6) auf dem ersten und zweiten Rastring 80 und 82 erzeugte Drehkraft eine Drehung des zweiten Rastrings 82 relativ zu der Rastführung 78, die die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 zu den ersten Schrägen 160 (5) auf den ersten Nockenzähnen 152 ausrichtet. Aufgrund des geschrägten Aufbaus der ersten Schrägen 160 (5) und der auf den zweiten Rastring 82 durch die erste und zweite Vorspannfeder 86 und 88 angewendeten axial gerichteten Kraft kann der zweite Rastring 82 etwas in die vorgegebene Drehrichtung drehen, was die dritten Schrägen 176 (6) veranlassen kann, sich gegenseitig zu überfahren und die vierten Schrägen 178 (6) miteinander auszurichten. Abhängig von der Geometrie der verschiedenen geschrägten Oberflächen kann eine Drehung des zweiten Rastrings 82 relativ zu der Rastführung 78 ausreichend sein, um die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 zu den ersten Kehlen 162 (5) in der Rastführung 78 auszurichten. Der Motor 90 kann betrieben werden, um den Anker 212 in einer Axialrichtung weg von dem ersten Aktuatorelement 72 zu treiben (oder z. B. dem Anker 212 zu erlauben, über die erste Vorspannfeder 86 angetrieben zu werden), sodass die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 in die ersten Kehlen 162 (5) gut aufgenommen und an das erste Axialende der Rastführung 78 angelegt werden. Es versteht sich, dass, wenn die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 nicht zu den ersten Kehlen 162 (5) an dem Ende des Hubs des Ankers 212 ausgerichtet waren, die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 entlang der ersten Schrägen 160 (5) fahren werden, wenn der Anker 212 weg von dem ersten Aktuatorelement 72 eingefahren wird, was den zweiten Rastring 82 veranlasst, sich geringfügig in der vorgegebenen Richtung zu drehen, sodass die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 in den ersten Kehlen 162 (5) aufgenommen sein können. In diesem Zustand ist der Aktuator 64 in dem Eingriffszustand (dargestellt in 7), und eine Leistung (z. B. elektrische Leistung) muss nicht an den Motor 90 geliefert werden, um den Aktuator 64 in dem Eingriffszustand zu halten.
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Um den Aktuator 64 in dem gelösten Zustand zu betreiben, wird der Motor 90 betrieben, den Anker 212 in Richtung des ersten Aktuatorelements 72 zu bewegen. Der erste Rastring 80 kann entlang der Achse 102 durch den Anker 212 bewegt werden, um die dritten Schrägen 176 (6) der zweiten Nockenzähne 174 zu veranlassen, sich zu berühren und die Keilzähne 184’ auf dem zweiten Rastring 82 aus den ersten Kehlen 162 (5) zu treiben. Wie vorher darauf hingewiesen, sind die dritten Schrägen 176 (6) aufgebaut, Kräfte zu erzeugen, die den zweiten Rastring 82 veranlassen würden, sich in eine vorgegebene Drehrichtung zu drehen, da der erste und zweite Rastring 80 und 82 zusammen axial in der Richtung zu dem ersten Aktuatorelement 72 bewegt werden; ein Anstoßen der Keilzähne 184’ gegen die Seitenwände 164 (5) der ersten Nockenzähne 152 verhindert eine Drehung des zweiten Rastrings 82 relativ zu dem ersten Rastring 78. Wenn der zweite Rastring 82 in die Axialrichtung in Richtung des ersten Aktuatorelements 72 zu einem Punkt bewegt wurde, bei dem sich die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 von den Seitenwänden 164 (5) der Führungsschlitze 78 gelöst haben, veranlasst die durch Berührung zwischen den dritten Schrägen 176 (6) auf dem ersten und zweiten Rastring 80 und 82 erzeugte Drehkraft eine Drehung des zweiten Rastrings 82 relativ zu der Rastführung 78, die die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 zu den ersten Schrägen 166 (5) auf den ersten Nockenzähnen 152 ausrichtet. Aufgrund des geschrägten Aufbaus der zweiten Schrägen 166 (5) und der auf den zweiten Rastring 82 durch die erste und zweite Vorspannfeder 86 und 88 angewendeten axial gerichteten Kraft kann sich der zweite Rastring 82 etwas in die vorgegebene Drehrichtung drehen, was die dritten Schrägen 176 (6) veranlassen kann, sich gegenseitig zu überfahren und die vierten Schrägen 178 (6) miteinander auszurichten. Abhängig von der Geometrie der verschiedenen geschrägten Oberflächen kann eine Drehung des zweiten Rastrings 82 relativ zu der Rastführung 78 ausreichend sein, um die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 zu den Führungsschlitzen 150 in der Rastführung 78 auszurichten. Der Motor 90 kann betrieben werden, den Anker 212 in einer Axialrichtung weg von dem ersten Aktuatorelement 72 zu treiben (oder dem Anker 212 zu erlauben, z. B. über die erste Vorspannfeder 86 angetrieben zu werden), sodass die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 gut in die Führungsschlitze 150 in der Rastführung 78 aufgenommen werden. Es versteht sich, wenn die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 nicht zu den Führungsschlitzen 150 an dem Ende des Hubs des Ankers 212 ausgerichtet waren, dass die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 entlang der zweiten Schrägen 166 (5) fahren werden, wenn der Anker 212 weg von dem ersten Aktuatorelement 72 zurückgezogen wird, was den zweiten Rastring 82 veranlasst, sich geringfügig in der vorgegebenen Richtung zu drehen, sodass die Keilzähne 184’ des zweiten Rastrings 82 in die Führungsschlitze 150 aufgenommen werden können. In diesem Zustand ist der Aktuator 64 in einem gelösten Zustand, und Leistung (z. B. elektrische Leistung) muss nicht an den Motor 90 bereitgestellt werden, um den Aktuator 64 in dem gelösten Zustand zu halten.
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Es versteht sich, dass die erste Vorspannfeder 86 eine vollständige Bewegung des Ankers 212 erlauben kann, wenn das Schaltelement 76 so zu dem ersten Aktuatorelement 72 (drehbar) versetzt ist, dass die dritten Zähne 120 nicht mit den ersten Zähnen 110 eingreifen können. Ähnlich versteht es sich, dass die zweite Vorspannfeder 88 eingesetzt werden kann, das Schaltelement 76 aus dem Eingriff mit dem ersten Aktuatorelement 72 vorzuspannen.
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Es versteht sich, dass der oben beschriebene Aktuator Anwendung auf andere Vorrichtungen findet, in denen eine koaxiale Anordnung gewünscht ist. Zum Beispiel könnte der oben beschriebene Aktuator eine andere Art koaxialer Aktuator ersetzen, wie z. B. die Kupplungsbaugruppe (
62), die in dem
US-Patent Nr. 7 832 739 wiedergegeben wird, oder ein nicht koaxialer Aktuator, wie z. B. der Aktuator (
70), der in dem
US-Patent Nr. 8 047 323 wiedergegeben wird, oder der Aktuator (
332), der in dem
US-Patent Nr. 7 775 928 wiedergegeben wird. Jedes der zuvor genannten Patente wird durch Bezugnahme aufgenommen, als ob es hierin im Einzelnen vollständig aufgeführt wäre.
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Obwohl der Motor 90 beschrieben wurde, einen Elektromagneten mit einer Spule und einem Anker zu umfassen, verstehen Fachleute, dass verschiedene andere Arten Motoren, einschließlich fluidangetriebene Motoren (z. B. Druckluft- und Hydraulikmotoren), alternativ eingesetzt werden könnten.
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Obwohl der Aktuator
64 beschrieben wurde, koaxial mit der ersten und zweiten Welle
60 und
62 zu sein, ist es darüber hinaus klar, dass der Aktuator
64 von den Drehachsen der ersten und zweiten Welle
60 und
62 versetzt sein könnte, und wie es in
8 dargestellt ist. In diesem Beispiel umfasst das Schaltelement
76’ eine Schaltgabel
300 und eine verzahnte Muffe
302, die an die Schaltgabel
300 für eine damit verbundene Bewegung gekoppelt ist. Entsprechend könnte der Aktuator
64’ von
8 den Aktuator (
332), der in dem
US-Patent Nr. 7 775 928 wiedergegeben wird, den Aktuator (
70), der in dem
US-Patent Nr. 8 047 323 wiedergegeben wird, oder die Kupplungsbaugruppe (
42), die in dem
US-Patent Nr. 6 428 019 wiedergegeben wird, ersetzen, deren Offenbarungen durch Bezugnahme aufgenommen werden, als ob sie im Einzelnen hierin vollständig aufgeführt wären.
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Die vorangegangene Beschreibung der Ausführungsformen wurde zum Zwecke der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie soll nicht erschöpfend sein oder die Offenbarung begrenzen. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind generell nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind gegebenenfalls austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, selbst wenn sie nicht ausdrücklich dargestellt oder beschrieben werden. Dieselben können auch in vielfacher Weise abgewandelt werden. Solche Abänderungen dürfen nicht als eine Abweichung der Offenbarung angesehen werden, und alle solche Veränderungen sollen in den Schutzumfang der Offenbarung eingeschlossen sein.
