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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung Nr. 62/119,831, eingereicht am 24 Februar. Die Offenbarung jeder der oben angegebenen Anmeldungen ist durch Bezugnahme integriert, als wäre sie hierin in ihrer Gesamtheit beschrieben.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Antriebsstrangkomponente mit einem Betätigungssystem für die Antriebsstrangtrennung.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt stellt Hintergrundinformationen mit Bezug zur vorliegenden Offenbarung bereit, die nicht unbedingt Stand der Technik sind.
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Ein Fahrzeug mit einem Allradantrieb-Antriebsstrang mit einer permanent angetriebenen Achse (z. B. Vorderachse) und einer sekundären Achse (z. B. Hinterachse), die selektiv getrennt werden können, wird im gemeinsam zugewiesenen
U.S.-Patent Nr. 8,042,642 offenbart. Der Antriebsstrang des Patents '642 nutzt einen Trennmechanismus in einer Nebenabtriebseinheit (PTU) mit einem Betätigungssystem, das eine Gabel für das Bewegen eines verschiebbaren Elements beinhaltet. Auch wenn diese Ausgestaltung für den beabsichtigten Zweck geeignet ist, bleibt in der Technik der Bedarf an einem trennbaren Allradantrieb-Antriebsstrang mit einem Trennmechanismus mit einem verbesserten Betätigungssystem bestehen.
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KURZDARSTELLUNG
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In einer Form stellen die vorliegenden Lehren eine Fahrzeug-Antriebsstrangkomponente mit einem Stellglied und einer Drehkupplung bereit. Das Stellglied hat ein Stellgliedgehäuse, einen Motor, ein Getriebe, eine erste Nocke, eine zweite Nocke und eine erste Vorspannfeder. Der Motor ist mit dem Stellgliedgehäuse gekoppelt und beinhaltet ein Motorausgangselement. Das Getriebe hat ein Getriebeeingangselement, das vom Motorausgangselement angetrieben wird, und ein Getriebeausgangselement. Die erste Nocke ist im Stellgliedgehäuse untergebracht und mit dem Getriebeausgangselement für die Drehung darin gekoppelt. Die erste Nocke hat einen ersten Satz von Nockenmerkmalen, die um eine erste ringförmige Fläche angeordnet sind. Die zweite Nocke hat einen Nockenkörper, der in der ersten Nocke aufgenommen wird, und einen zweiten Satz von Nockenmerkmalen, die um eine zweite ringförmige Fläche angeordnet sind. Der zweite Satz von Nockenmerkmalen liegt am ersten Satz von Nockenmerkmalen an. Die Drehung der ersten Nocke in Bezug auf die zweite Nocke in eine erste Position richtet den ersten Satz von Nockenmerkmalen am zweiten Satz von Nockenmerkmalen aus, um die zweite Nocke in einer ausgefahrenen Position in Bezug auf die erste Nocke zu positionieren. Die Drehung der ersten Nocke in Bezug auf die zweite Nocke in eine zweite Position richtet den ersten Satz von Nockenmerkmalen am zweiten Satz von Nockenmerkmalen aus, um die zweite Nocke in einer zurückgezogenen Position in Bezug auf die erste Nocke zu positionieren. Die erste Vorspannfeder ist zwischen der ersten und zweiten Nocke angeordnet und spannt die zweite Nocke in Richtung der zurückgezogenen Position vor. Die Drehkupplung hat ein erstes Kopplungselement, ein zweites Kopplungselement und eine zweite Vorspannfeder. Das erste Kopplungselement wird drehbar und axial verschiebbar in der zweiten Nocke aufgenommen. Das erste Kopplungselement ist zwischen einer ersten Kupplungsposition, in der das erste Kopplungselement vom zweiten Kopplungselement ausgekuppelt ist, und einer zweiten Kupplungsposition, in der das erste Kopplungselement mit dem zweiten Kopplungselement gekoppelt ist, axial beweglich, um die Übertragung der Drehleistung über die Drehkupplung zu ermöglichen. Die zweite Vorspannfeder ist zwischen dem ersten Kopplungselement und der zweiten Nocke angeordnet.
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ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Implementierungen und sollen den Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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1 ist eine schematische Veranschaulichung eines beispielhaften Fahrzeugs, das einen trennenden Allradantrieb-Antriebsstrang mit einem Betätigungssystem aufweist, der gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung gebaut ist;
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2 ist ein Querschnitt längs durch einen Teil des Allradantrieb-Antriebsstrangs, der in 1 dargestellt ist, wobei die Ansicht eine Nebenabtriebseinheit (PTU) und das Betätigungssystem näher veranschaulicht;
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3 ist ein vergrößerter Teil von 2;
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4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Teils des Betätigungssystems;
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5 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Betätigungssystems, die eine erste Klaue und eine erste Nocke veranschaulicht;
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6 ist ein Längsschnitt durch einen Teil des Betätigungssystems;
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7 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Betätigungssystems, die die erste Nocke genauer darstellt;
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8 ist eine perspektivische Ansicht einen Teils des Betätigungssystems, die eine zweite Nocke darstellt;
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9 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils des Betätigungssystems;
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10 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten PTU, die in Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist;
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11 ist ein Querschnitt entlang einer Längsachse einer Eingangsspindel der PTU von 10;
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12 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der PTU von 10, die die Verbindung zwischen einer Buchse und einem Stellgliedgehäuse veranschaulicht;
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13 ist eine perspektivische Ansicht eines Teils der PTU von 10, die einen Antriebsmechanismus näher veranschaulicht; und
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14 und 15 sind perspektivische Ansichten von Teilen der PTU von 10, die einen Teil eines Stellglieds näher veranschaulichen.
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Entsprechende Bezugsziffern kennzeichnen die jeweiligen Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Bezugnehmend auf 1 der Zeichnungen ist ein beispielhaftes Fahrzeug mit einem Stellglied für einen trennenden Antriebsstrang, das gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, generell durch die Bezugsziffer 10 gekennzeichnet. Das Fahrzeug 10 kann einen Kraftstrang 12 und einen Antriebsstrang 14 haben. Der Kraftstrang 12 kann herkömmlich aufgebaut sein und er kann eine Kraftquelle 16 und ein Getriebe 18 umfassen. Die Kraftquelle 16 kann so ausgestaltet sein, dass sie Antriebskraft liefert, und sie kann zum Beispiel einen internen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor beinhalten. Das Getriebe 18 kann Antriebskraft von der Kraftquelle 16 empfangen und Leistung zum Antriebsstrang 14 ausgeben. Das Getriebe 18 kann eine Vielzahl automatisch oder manuell ausgewählter Übersetzungsverhältnisse haben.
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Der Antriebsstrang 14 im speziellen bereitgestellten Beispiel hat eine Allradantrieb-Konfiguration, aber Fachleute werden erkennen, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung auf andere Antriebsstrangkonfigurationen anwendbar sind, z. B. Vierradantrieb-Konfigurationen, Hinterradantrieb-Konfigurationen und Vorderradantrieb-Konfigurationen. Der Antriebsstrang 14 kann ein Vorderradantriebsmodul 20, eine Nebenabtriebseinheit (PTU) 22, eine Antriebswelle 24 und ein Hinterradantriebsmodul 26 beinhalten.
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Das Vorderradantriebsmodul 20 kann in jeder gewünschten Weise ausgestaltet sein, wie z. B. als eine starre Vorderachse oder als eine unabhängige vordere Antriebsachse. Ein Ausgang des Getriebes 18 kann mit einem Eingang der Vorderachsbaugruppe 20 gekoppelt sein, um ein Eingangselement der Vorderachsbaugruppe 20 anzutreiben. In dem speziellen bereitgestellten Beispiel beinhaltet das Vorderradantriebsmodul 20 eine Vorderachsdifferenzialbaugruppe und der Ausgang des Getriebes 18 treibt ein Vorderachsdifferenzialgehäuse 30 der Vorderachsdifferenzialbaugruppe an. Die PTU 22 kann Drehleistung vom Eingangselement 30 am Vorderradantriebsmodul 20 empfangen und Drehleistung selektiv zu einem PTU-Ausgangselement 34 übertragen. Das PTU-Ausgangselement 34 kann Drehleistung zur Antriebswelle 24 übertragen, die das PTU-Ausgangselement 34 mit dem Hinterradantriebsmodul 26 koppeln kann, sodass die von der PTU 22 ausgegebene Drehleistung durch das Hinterradantriebsmodul 26 empfangen wird.
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Das Hinterradantriebsmodul 26 kann in jeder gewünschten Weise ausgestaltet sein, wie z. B. als eine starre Hinterachse, als eine unabhängige hintere Antriebsachse oder als ein Hinterradantriebsmodul. Das Vorderradantriebsmodul 20 kann ständig angetrieben werden, während das Hinterradantriebsmodul 26 nur zu bestimmten Zeiten angetrieben werden kann. Daher kann der Antriebsstrang 14 eine oder mehrere Kupplungen beinhalten, um die Übertragung der Drehleistung über einen Teil des Antriebsstrangs 14 zu unterbrechen. In dem speziellen bereitgestellten Beispiel beinhaltet der Antriebsstrang 14 ein erstes Betätigungssystem oder eine Kupplung 46, das/die so ausgestaltet sein kann, dass es/sie die Übertragung der Drehleistung über die PTU 22 unterbricht, und eine zweite Kupplung 48, die so ausgestaltet sein kann, dass sie die Drehung der Komponenten im Hinterradantriebsmodul 26 anhält.
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Bezugnehmend auf 2 kann die PTU 22 ein PTU-Gehäuse 100, eine Eingangsspindel 102, eine Zwischenspindel 104, ein Hohlrad 106, ein Ritzel 108, das PTU-Ausgangselement 34 und die erste Kupplung 46 beinhalten.
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Das PTU-Gehäuse 100 kann einen ersten Hohlraum 110 definieren, der entlang einer ersten Achse 112 angeordnet sein kann, und einen zweiten Hohlraum 114, der entlang einer zweiten Achse 116 angeordnet sein kann, die quer zur ersten Achse 112 sein kann. Der erste Hohlraum 110 kann so ausgestaltet sein, dass er die Eingangsspindel 102, die Zwischenspindel 104, das Hohlrad 106 und das Ritzel 108 aufnimmt. Der zweite Hohlraum 114 kann den ersten Hohlraum 110 schneiden und kann so ausgestaltet sein, dass er das Ritzel 108 und das PTU-Ausgangselement 34 aufnimmt. Das PTU-Gehäuse 100 kann ein erstes laterales Ende 118 haben, das so ausgestaltet ist, dass es mit einem Gehäuse (nicht dargestellt) gekoppelt ist, das so ausgestaltet ist, dass es die Vorderachsdifferenzialbaugruppe (nicht dargestellt) beherbergt, und ein zweites Ende 120, das offen ist.
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Die Eingangsspindel 102 kann eine hohle, hülsenförmige Struktur sein, die im ersten Hohlraum 110 aufgenommen werden kann und die im PTU-Gehäuse 100 für die Drehung um die erste Achse 112 montiert werden kann. Ein Wellenstumpf (nicht dargestellt), der so ausgestaltet ist, dass er Drehleistung zwischen einem ersten Ausgang (nicht dargestellt) der Vorderachsdifferenzialbaugruppe (nicht dargestellt) und einem zugehörigen der Vorderräder (nicht dargestellt) übertragen kann, kann in der Eingangsspindel 102 aufgenommen werden.
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Die Zwischenspindel 104 kann eine hohle Struktur sein, die konzentrisch um die Eingangswelle 102 angeordnet sein kann. Falls gewünscht, kann ein Lager, wie z. B. ein Nadellager 126, zwischen der Eingangswelle 102 und der Zwischenwelle 104 aufgenommen werden. Die Zwischenwelle 104 kann eine erste Schulter 130, eine zweite Schulter 132 und eine dritte Schulter 134 definieren. Die erste Schulter 130 kann an einem ersten axialen Ende der Zwischenspindel 104 angeordnet sein und sie kann eine erste ringförmige Lagerhalterung 140 und eine erste Schulterwand 142 definieren. Ähnlich kann die zweite Schulter 132 an einem zweiten, gegenüberliegenden axialen Ende der Zwischenspindel 104 angeordnet sein und sie kann eine zweite ringförmige Lagerhalterung 144 und eine zweite Schulterwand 146 definieren. Die dritte Schulter 134 kann axial zwischen der ersten und der zweiten Schulter 130 und 132 angeordnet sein und sie kann eine ringförmige Zahnradhalterung 148 und eine dritte Schulterwand 150 definieren.
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Ein erstes Lager 154 kann an der ersten Schulter 130 montiert sein und das erste axiale Ende der Zwischenspindel 104 für die Drehung in Bezug auf das PTU-Gehäuse 100 tragen. In dem speziellen bereitgestellten Beispiel ist das erste Lager 154 ein Kegelrollenlager mit einem ersten inneren Lagerlaufring 156, der mit der ersten ringförmigen Lagerhalterung 140 im Eingriff ist und an der ersten Schulterwand 142 anliegt.
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Ein zweites Lager 158 kann an der zweiten Schulter 132 montiert werden und kann das gegenüberliegende axiale Ende der Zwischenspindel 104 für die Drehung in Bezug auf das PTU-Gehäuse 100 tragen. In dem bereitgestellten Beispiel ist das zweite Lager 158 ein Kegelrollenlager mit einem zweiten inneren Lagerlaufring 160, der mit der zweiten ringförmigen Lagerhalterung 144 im Eingriff ist und an der zweiten Schulterwand 146 anliegt. In dem bereitgestellten Beispiel ist der Durchmesser der zweiten ringförmigen Lagerhalterung 144 erheblich größer als der Durchmesser der ersten ringförmigen Lagerhaltung 140, um einen Raum für die Unterbringung der ersten Kupplung 46 bereitzustellen, die vom zweiten Lager 158 radial einwärts ist. Diesbezüglich erlaubt das zweite Lager 158 mit größerem Durchmesser die Bereitstellung eines Raums, der entlang einer Ebene rechtwinklig zur ersten Achse 112, in der mindestens ein Teil der ersten Kupplung 46 aufgenommen werden kann, radial einwärts ist.
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Das Hohlrad 106 kann eine Vielzahl von Hohlradzähnen 164 haben und kann eine Hohlradbohrung 166 und eine Hohlradschulter 168 definieren. Das Hohlrad 106 kann an der Zwischenspindel 104 aufgenommen werden, sodass die Oberfläche der Hohlradbohrung 166 mit der ringförmigen Zahnradhalterung 148 im Eingriff ist und die Hohlradschulter 168 an der dritten Schulterwand 150 anliegt. Jedwedes gewünschte Kopplungsmittel, wie z. B. mit Gewinde versehene Befestigungsmittel, eine Zahnverbindung, eine Presspassung und/oder eine oder mehrere Schweißnähte, können eingesetzt werden, um das Hohlrad 106 mit der Zwischenspindel 104 fest zu koppeln, sodass das Hohlrad 106 mit der Zwischenspindel um die erste Achse 112 drehbar ist.
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Das Ritzel 108 kann im zweiten Hohlraum 114 aufgenommen werden und für die Drehung um die zweite Achse 116 angeordnet sein. Das Ritzel 108 kann Ritzelzähne 172 beinhalten, die mit den Hohlradzähnen 164 kämmend im Eingriff sind. Das Ritzel 108 und das Hohlrad 106 können jede beliebige Art von Kegelradgetriebeanordnung sein, wie z. B. eine Spiralkegelradgetriebeanordnung, und darüber hinaus können die erste und zweite Achse 112 und 116 so angeordnet sein, dass sie einander schneiden, oder sie können voneinander versetzt sein, sodass das Ritzel 108 und das Hohlrad 106 einen Hypoidkegelradsatz bilden.
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Das PTU-Ausgangselement 34 kann das Ritzel 108 fest koppeln, sodass das PTU-Ausgangselement 34 sich mit dem Ritzel 108 um die zweite Achse 116 dreht. Das PTU-Ausgangselement 34 ist für die Kopplung über die Antriebswelle 24 (1) mit dem Hinterradantriebsmodul 26 (1) ausgestaltet.
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Bezugnehmend auf 3 und 4 kann die erste Kupplung 46 als ein Klauenkupplungsmechanismus ausgestaltet sein und kann eine erste Klaue 180, eine zweite Klaue 182 und ein Stellglied 184 beinhalten. Die erste Klaue 180 kann ein Antriebselement 190 beinhalten, das eine hohle, röhrenförmige Form haben kann, und eine erste Klauenstruktur 192, die als Flansch ausgebildet sein kann, der mit dem Antriebselement 190 gekoppelt sein kann und sich von diesem radial auswärts erstrecken kann. Das Antriebselement 190 ist so ausgestaltet, dass es axial verschiebbar, aber drehfest mit der Eingangsspindel 102 im Eingriff ist. In dem speziellen bereitgestellten Beispiel beinhaltet die Eingangsspindel 102 einen Ausgangsteil 194 mit einer Vielzahl externer Keilzähne, die darauf ausgebildet sind, während das Antriebselement 190 koaxial um die Eingangsspindel 102 angeordnet ist und eine Vielzahl interner Keilzähne 198 hat, die verschiebbar, aber drehfest mit den externen Keilzähnen an der Eingangsspindel 102 im Eingriff sind. Die erste Klauenstruktur 192 kann einen ersten ringförmigen Körper 198 und eine Vielzahl erster Planradzähne 200 beinhalten, die auf einer axialen Stirnfläche des ersten ringförmigen Körpers 198 ausgebildet sein können. Die ersten Planradzähne 200 können rund um den ersten ringförmigen Körper 198 am Umfang voneinander beabstandet sein.
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Die zweite Klaue 182 kann einen zweiten ringförmigen Körper 204 und eine Vielzahl zweiter Planradzähne 206 beinhalten, die auf einer axialen Stirnfläche des zweiten ringförmigen Körpers 204 ausgebildet sein können. Die zweiten Planradzähne 206 können rund um den zweiten ringförmigen Körper 204 am Umfang voneinander beabstandet sein. Die zweite Klaue 182 kann mit der Zwischenspindel 104 fest gekoppelt sein und sie kann in einem Raum angeordnet sein, der von der zweiten Schulter 132 radial einwärts ist. In dem bereitgestellten Beispiel ist die zweite Klaue 182 mit der zweiten Spindel 104 integral ausgebildet, es ist aber selbstverständlich, dass die zweite Klaue 182 eine getrennte Komponente sein könnte, die an die Zwischenspindel 104 montiert ist.
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Das Stellglied 184 kann ein Stellgliedgehäuse 210, eine erste Nocke 212, eine zweite Nocke 214, eine erste Vorspannfeder 216, eine zweite Vorspannfeder 218, einen Antriebsmechanismus 220 und eine Dichtung 222 beinhalten. Das Stellgliedgehäuse 210 kann so ausgestaltet sein, dass es den Antriebsmechanismus 220, die erste Klaue 180 und die erste und zweite Vorspannfeder 216 und 218 trägt, und es kann so konfiguriert sein, dass es das offene Ende des PTU-Gehäuses 100 schließt. Das Stellgliedgehäuse 210 kann mit dem PTU-Gehäuse 100 mit einer Vielzahl von Befestigungsmitteln mit Gewinde 224 gekoppelt sein. Das Stellgliedgehäuse 210 kann eine ringförmige Lippe 226 beinhalten, die in einer Bohrung 228 aufgenommen werden kann, die im PTU-Gehäuse 100 ausgebildet ist. Die ringförmige Lippe 226 und die Bohrung 228 können zusammenwirken, um das Stellgliedgehäuse 210 mit der ersten Achse 112 auszurichten. Ein äußerer Lagerlaufring 230 des zweiten Lagers 158 kann in der ringförmigen Lippe 226 aufgenommen werden und an einer axialen Stirnfläche 232 des Stellgliedgehäuses 210 anliegen. Falls gewünscht, können eine oder mehrere Scheiben (nicht dargestellt) zwischen dem äußeren Lagerlaufring 230 und der axialen Stirnfläche 232 des Stellgliedgehäuses 210 aufgenommen werden; die Scheibe(n) können so ausgewählt werden, dass das erste Lager 154 (2) und das zweite Lager 158 in einem gewünschten Maß vorgeladen sind, wenn das Stellgliedgehäuse 210 fest mit dem PTU-Gehäuse 100 gekoppelt ist. Es ist selbstverständlich, dass eine oder mehrere Dichtungsringe oder Dichtungen (nicht dargestellt) eingesetzt werden können, um die Schnittstelle zwischen dem PTU-Gehäuse 100 und dem Stellgliedgehäuse 210 abzudichten. Eine O-Ring-Dichtung (nicht dargestellt) könnte zum Beispiel an der ringförmigen Lippe 226 montiert werden und dichtend mit der Innenfläche der Bohrung 228 im Eingriff sein.
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Bezugnehmend auf 4 bis 7 kann die erste Nocke 212 um die erste Achse 112 drehbar sein und einen ersten Nockenkörper 240, ein erstes Nockenprofil 242 und eines oder mehrere Rastelemente 244 beinhalten. Der erste Nockenkörper 240 kann eine ringförmige Struktur sein, die konzentrisch um die erste Achse 112 angeordnet sein und in einer ringförmigen Tasche 246 (3) aufgenommen werden kann, die im Stellgliedgehäuse 210 (3) ausgebildet ist. Ein innerer Sprengring 248 (3), der in einer Nut im Stellgliedgehäuse 210 (3) angebracht werden kann, kann eingesetzt werden, um die Bewegung der ersten Nocke 212 entlang der ersten Achse 112 in eine Richtung vom Stellgliedgehäuse 210 (3) weg zu begrenzen. Das erste Nockenprofil 242 kann mit dem ersten Nockenkörper 240 fest gekoppelt sein und es kann eines oder mehrere sich am Umfang erstreckende erste Nockenteile 252 definieren. In dem bereitgestellten Beispiel definiert das erste Nockenprofil 242 drei identische erste Nockenabschnitte 252, von denen jeder ein erstes Tal 254, eine erste Spitze 256 und einen ersten Rampenabschnitt 258 definiert, der sich zwischen der ersten Spitze 256 und dem ersten Tal 254 erstreckt und diese verbindet. Jedes der Rastelemente 244 kann so montiert werden, dass es sich auf elastische Weise vom ersten Nockenprofil 242 in einem gewünschten Bereich erstreckt, wie z. B. auf einer zugehörigen der ersten Spitzen 256. Es ist selbstverständlich, dass die Rastelemente 244 in einer Buchse montiert sein können und eine Feder eingesetzt werden kann, um das Rastelement 244 von der Hülse auswärts vorzuspannen, wie in 5 dargestellt.
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Bezugnehmend auf 4, 5 und 8 kann die zweite Nocke 214 einen zweiten Nockenkörper 270, einen Abtriebsflansch 272, ein zweites Nockenprofil 274 und eine oder mehrere Rastvertiefungen 276 haben kann. Der zweite Nockenkörper 270 kann eine hülsenähnliche Struktur 278 beinhalten, die koaxial zwischen dem ersten Nockenkörper 240 und dem Antriebselement 190 der ersten Klaue 180 aufgenommen werden kann, und ein zentrierendes Element 280, das in das Antriebselement 190 eingreifen kann, um die zweite Nocke 214 in einer Position zu halten, die mit dem Antriebselement 190 konzentrisch sind. Der Abtriebsflansch 272 kann mit einem Ende des zweiten Nockenkörpers 270 fest gekoppelt sein und sich davon radial auswärts erstrecken. Der Abtriebsflansch 272 kann eine Druckfläche 284 definieren, die zur ersten Klauenstruktur 192 weisen kann. In dem bereitgestellten Beispiel ist eine Senkbohrung im Abtriebsflansch 272 ausgebildet und definiert die Druckfläche 284. Das zweite Nockenprofil 274 kann mit einer axialen Seite des Abtriebflansches 272, der zum ersten Nockenprofil weist 242, gekoppelt oder an ihr ausgebildet sein. Das zweite Nockenprofil 274 kann eines oder mehrere zweite Nockensegmente definieren, die jeweils ein zweites Tal 288, eine zweite Spitze 290 und einen zweite Rampenbereich 292 haben, der sich zwischen der zweiten Spitze 290 und dem zweiten Tal 288 erstreckt und diese verbindet. Jede der Rastvertiefungen 276 kann an der zweiten Nocke 214 ausgebildet sein oder sich befinden, um in ein entsprechendes der Rastelemente 244 einzugreifen, wenn die erste Nocke 212 in einer vorher bestimmten radialen Ausrichtung in Bezug auf die zweite Nocke 214 ausgerichtet ist. In dem bereitgestellten Beispiel ist ein erster Satz von Rastvertiefungen 276 in den zweiten Spitzen 290 ausgebildet und ein zweiter Satz von Rastvertiefungen 276 ist in den zweiten Tälern 288 ausgebildet. Die Rastelemente 244, die durch die erste Nocke 212 getragen werden, greifen in die Rastvertiefungen 276 des ersten Satzes von Rastvertiefungen ein, um der relativen Drehung zwischen der ersten und zweiten Nocke 212 und 214 zu widerstehen, wenn die ersten Spitzen 256 mit den zweiten Spitzen 290 ausgerichtet sind. Außerdem greifen die Rastelemente 244, die durch die erste Nocke 212 gebildet werden, in die Rastvertiefungen 276 des zweiten Satzes von Rastvertiefungen ein, um der relativen Drehung zwischen der ersten und zweiten Nocke 212 und 214 zu widerstehen, wenn die ersten Spitzen 256 mit den zweiten Tälern 288 ausgerichtet sind.
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In 4 und 5 kann die erste Vorspannfeder 216 an einer hülsenähnlichen Struktur 278 zwischen einer axialen Stirnfläche an der ersten Nocke 212 und einem äußeren Sprengring 296 montiert sein, der in einer Nut montiert ist, die in der hülsenähnlichen Struktur 278 ausgebildet ist. Die axiale Stirnfläche der ersten Nocke 212 kann durch eine Senkbohrung definiert werden, die in einem axialen Ende der ersten Nocke 212 an einer Seite ausgebildet sein kann, die dem ersten Nockenprofil 242 gegenüberliegend ist. Die erste Vorspannfeder 216 kann jede beliebige Art von Feder sein, wie z. B. eine Wellenfeder. Die erste Vorspannfeder 216 kann so ausgestaltet sein, dass sie die zweite Nocke 214 entlang der ersten Achse 112 in eine Richtung zur ersten Nocke 212 drückt.
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Die zweite Vorspannfeder 218 kann am Antriebselement 190 montiert werden und axial zwischen dem ersten ringförmigen Körper 198 an der ersten Klauenstruktur 192 und der Druckfläche 284 an der zweiten Nocke 214 axial angeordnet sein. Falls gewünscht, kann ein Drucklager (nicht dargestellt) zwischen der ersten Vorspannfeder 218 und dem ersten ringförmigen Körper 198 an der ersten Klauenstruktur 192 eingesetzt werden. Die zweite Vorspannfeder 218 kann jede beliebige Art von Feder sein, wie z. B. eine Wellenfeder, und sie kann so ausgestaltet sein, dass sie die erste Klaue 180 entlang der ersten Achse 112 in eine Richtung weg von der zweiten Nocke 214 drückt. Ein äußerer Sprengring 300 kann in einer Nut 302 im Antriebselement 190 angebracht werden und ein Kontakt zwischen dem zentrierenden Element 280 an der zweiten Nocke 214 sein. Der externe Sprengring 300 kann das Maß begrenzen, in dem die zweite Vorspannfeder 218 die erste Klaue 180 von der zweiten Nocke 214 wegdrücken kann.
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Die zweite Vorspannfeder 218 ist so ausgestaltet, dass sie die vollständige Drehung der ersten Nocke 212 in Bezug auf die zweite Nocke 214 erlaubt (d. h. die Drehung der ersten Nocke 212 in Bezug auf die zweite Nocke 214 in eine Richtung und in einem Umfang, der es den ersten Planzahnrädern 200 erlaubt, vollständig in die zweiten Planzahnräder 206 (3) einzugreifen), wenn die ersten Planzahnräder 200 an den zweiten Planzahnrädern 206 (3) anliegen und sonst nicht im Eingriff sind.
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In 3 und 9 kann der Antriebsmechanismus 220 jegliche Mittel zur Bereitstellung einer Dreheingabe für die erste Nocke 212 umfassen, um die ersten Nocke 212 um die erste Achse 112 anzutreiben. In dem speziellen bereitgestellten Beispiel umfasst der Antriebsmechanismus 220 einen Elektromotor 310 und ein Getriebe 312, das vom Elektromotor 310 angetrieben wird. Das Getriebe 312 beinhaltet eine Antriebsschnecke 320 und ein Schneckenrad 322, das mit dem ersten Nockenkörper 240 gekoppelt oder an ihm ausgebildet ist. Es ist selbstverständlich, dass die Antriebsschnecke 320 und das Schneckenrad 322 so ausgestaltet sein können, dass sie der Drehung der ersten Nocke 212 um die erste Achse 112 in Bezug auf das Stellgliedgehäuse 210 widerstehen, und dass eine solche Bauweise jegliche Notwendigkeit von Rastelementen 244 (5) und Rastvertiefungen 276 (5) überflüssig machen kann.
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Die Dichtung 222 kann eine Drehdichtung sein, die so ausgestaltet sein kann, dass sie eine Dichtung zwischen der Eingangsspindel 102 und dem Stellgliedgehäuse 210 ausbildet. Die Dichtung 222 kann in einer Senkbohrung 330 aufgenommen werden, die in einer Seite des Stellgliedgehäuses 210 ausgebildet ist, die den ersten Hohlraum 110 umgrenzt.
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Bezugnehmend auf 3 bis 5 und 9 kann der Elektromotor 310 des Antriebsmechanismus 220 in einer ersten Drehrichtung betrieben werden, um die erste Nocke 212 um die erste Achse 112 zu drehen, um die ersten Spitzen 256 am ersten Nockenprofil 242 mit den zweiten Tälern 288 am zweiten Nockenprofil 274 auszurichten. In diesem Zustand drückt die erste Vorspannfeder 216 die erste Nocke 212 axial in Richtung zweite Nocke 214 und zieht zusätzlich die erste Klaue 180 von der zweiten Klaue 182 aufgrund des Kontakts zwischen dem zentrierenden Element 280 an der zweiten Klaue 214 und dem äußeren Springring 300 zurück, der an der ersten Klaue 180 montiert ist. In diesem Zustand bewirkt die Drehung der Eingangsspindel 102 eine entsprechende Drehung der ersten Klaue 180, es wird aber keine Drehleistung auf die Zwischenspindel 104 oder das Hohlrad 106 übertragen, da das erste Planzahnrad 200 der ersten Klaue 180 vom zweiten Planzahnrad 206 der zweiten Klaue 182 ausgekuppelt ist.
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Der Elektromotor 310 des Antriebsmechanismus 220 kann in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung betrieben werden, um die erste Nocke 212 um die erste Achse 112 zu drehen, um die ersten Spitzen 256 am ersten Nockenprofil 242 mit den zweiten Spitzen 290 am zweiten Nockenprofil 274 auszurichten. In diesem Zustand wirken das erste und zweite Tal 254 und 288 zusammen, um die zweite Nocke 214 axial entlang der ersten Achse 112 zu drücken. Die axiale Bewegung der zweiten Nocke 214 wird über die zweite Vorspannfeder 218 zur ersten Klauenstruktur 192 übermittelt, die eine axiale Verschiebung der Planzahnräder 200 in den Eingriff mit den zweiten Planzahnrädern 206 erlaubt. In diesem Zustand kann die Drehleistung, die durch die Eingangswelle 102 bereitgestellt wird, zwischen der ersten und zweiten Klaue 180 und 182 und zur Zwischenspindel 104 übertragen werden, um das Hohlrad 106 und das Ritzel 108 anzutreiben.
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Es ist selbstverständlich, dass eine solche Bauweise des Stellgliedgehäuses 210 die Befestigung verschiedener Elemente der ersten Kupplung 46 am Stellgliedgehäuse 210 und die anschließende Befestigung mit dem Stellgliedgehäuse 210 (als eine Einheit) am PTU-Gehäuse 100 und der Eingangsspindel 102 erlaubt.
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Bezugnehmend auf 10 ist eine zweite PTU, die gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung aufgebaut ist, durch die Bezugsziffer 22' gekennzeichnet. Elemente der PTU 22', die ähnlich den Elementen irgendeiner der oben erörterten Ausführungsformen sind, nutzen entsprechende Bezugsziffern, diese Bezugsziffern sind jedoch mit einem Hochstrich-Symbol (') gekennzeichnet.
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In 10 und 13 kann der Antriebsmechanismus 220' so ausgestaltet sein, dass der Elektromotor 310' entlang einer ersten Achse 400 angeordnet ist und die Antriebsschnecke 320' entlang einer zweiten Achse 402 angeordnet ist, die parallel zur ersten Achse 400 sein kann. Der Elektromotor 310' kann eingesetzt werden, um eine Stirnradanordnung 406 anzutreiben, die Drehleistung zwischen dem Elektromotor 310' und der Antriebsschnecke 320' überträgt. In dem speziellen bereitgestellten Beispiel beinhaltet die Stirnradanordnung 406 ein erstes Zahnrad 408, das an einer Abtriebswelle 310a' des Elektromotors 310' montiert ist, und ein zweites Zahnrad 410, das mit dem ersten Zahnrad 408 kämmend im Eingriff und mit der Antriebsschnecke 320' fest gekoppelt ist. Ähnlich dem oben beschriebenen Beispiel wird die Antriebsschnecke 320' eingesetzt, um Drehleistung für ein Schneckenrad 322' bereitzustellen, das mit der ersten Nocke 212' gekoppelt oder an ihr ausgebildet ist.
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In 11, 12 und 14 wird eine Buchse 450 eingesetzt, um die zweite Nocke 214' mit dem Stellgliedgehäuse 210' drehfest, aber axial verschiebbar zu koppeln. Die Buchse 450 kann eine gestanzte oder Pulvermetallkomponente sein, die ein Flanschelement 452 und einen ringförmigen Körper 454 hat, der sich rechtwinklig zum Flanschelement 452 erstrecken kann. Das Flanschelement 452 kann eine Vielzahl äußerer Erdungsmerkmale definieren, wie z. B. eine Vielzahl von Laschen 456, die um den Umfang des Flanschelements 452 angeordnet sind und die in die entsprechenden Laschenvertiefungen 458 eingreifen, die in einer Bohrung 460 ausgebildet sind, die im Stellgliedgehäuse 210' ausgebildet ist. Der ringförmige Körper 452 kann eine Vielzahl innerer Erdungsmerkmale definieren, wie z. B. eine Reihe von Abflachungen 464, die um den Umfang des ringförmigen Körpers 452 beabstandet sind. Die Abflachungen 464 können in entsprechende Abflachungen 466 eingreifen, die an der zweiten Nocke 214' ausgebildet sind. Eine Druckbuchse 470 kann zwischen dem Stellgliedgehäuse 210' und der ersten Nocke 212' angeordnet sein. Die Druckbuchse 470 kann so geformt sein, dass sie mit der Bohrung 460 im Stellgliedgehäuse 210' zusammenpassend im Eingriff ist, sodass die Druckbuchse 470 sich in Bezug auf das Stellgliedgehäuse 210' nicht dreht. Das Flanschelement 452 der Buchse 450 kann zwischen der Druckbuchse 470 und einem Haltering 472 aufgenommen werden, der in einer Nut (nicht speziell dargestellt) angebracht werden kann, die im Stellgliedgehäuse 210' ausgebildet ist.
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Die vorangehende Beschreibung der Ausführungsformen wurde zu Zwecken der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Sie ist nicht als vollständig anzusehen und gilt nicht als Einschränkung für die Offenbarung. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind allgemein nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls untereinander austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform benutzt werden, selbst wenn dies nicht speziell dargestellt oder beschrieben ist. Diese können auch auf viele Weisen variiert werden. Solche Abwandlungen sollen nicht als Abkehr von der Offenbarung angesehen werden, und alle diese Änderungen sollen in den Geltungsbereich der Offenbarung einbezogen sein.
