WO2016055359A1 - Linear actuator and motor-generator arrangement - Google Patents

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WO2016055359A1
WO2016055359A1 PCT/EP2015/072752 EP2015072752W WO2016055359A1 WO 2016055359 A1 WO2016055359 A1 WO 2016055359A1 EP 2015072752 W EP2015072752 W EP 2015072752W WO 2016055359 A1 WO2016055359 A1 WO 2016055359A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide
linear actuator
ring
adjusting
adjusting ring
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/072752
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Zeise
Andreas Lenz
Georg-Friedrich LÜHRS
Original Assignee
Volkswagen Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen Aktiengesellschaft filed Critical Volkswagen Aktiengesellschaft
Publication of WO2016055359A1 publication Critical patent/WO2016055359A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/186—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions with reciprocation along the axis of oscillation

Definitions

  • the invention relates to a linear actuator comprising
  • a setting wheel which is designed as a ring gear rotatably mounted in a housing
  • a positioning drive coupled to the setting wheel for rotational adjustment of the ring gear in defined angular positions
  • guide structures which comprise a plurality of guide bodies and by means of which a rotational movement of the setting wheel in an axial displacement of
  • Adjusting ring is changeable.
  • the invention further relates to a motor-generator arrangement comprising
  • linear actuators and motor-generator arrangements are known from the post-published German patent application DE 10 2013 006168.7.
  • a linear actuator is described, which is adapted to be coaxially mounted on the rotor shaft of an electric machine to switch there provided, a switchable planetary gear, in particular selectively either the sun gear or its web rotatably coupled to the rotor shaft.
  • a switchable planetary gear in particular selectively either the sun gear or its web rotatably coupled to the rotor shaft.
  • Linear actuator has a statorfestes housing in which a both externally and internally toothed, here addressed as a thumbwheel ring gear is rotatably mounted.
  • the external toothing of the setting wheel meshes with a likewise mounted in the housing drive pinion, which is provided with a servomotor.
  • the setting wheel is motor-rotatable by defined angle.
  • a collar Concentrically within the setting wheel, a collar is arranged, which is mounted via a ball bearing radially inward against a sliding sleeve. Adjusting ring and sliding sleeve are rotatably coupled via the ball bearing against each other, but axially fixed to each other.
  • Adjusting ring is at least three defined locations with an axially aligned
  • Gearing sections of the adjusting ring are thus perpendicular to the aligned in the circumferential direction of the internal toothing of the adjusting wheel.
  • so-called hedgehog wheels are positioned, which are provided on their surface with a plurality of individual teeth, wherein the teeth in their entirety spirally with a plurality of turns around the hedgehog wheel rotation axis and groups in axially aligned and evenly over the hedgehog Circumferentially distributed rows are arranged on the hedgehog wheel surface.
  • This hedgehog gearing is thus able to both with the
  • Patent application specified a generic motor-generator arrangement.
  • a disadvantage of the known linear actuator is in particular the complex production of the hedgehog wheels.
  • the practice has shown that in particular the meshing between the hedgehog wheels and the toothed portions of the adjusting ring tends to tension, which can be solved only with a high release torque, which has to apply the drive pinion. It is the object of the present invention to propose a generic linear actuator and according to a generic motor-generator arrangement with simplified production and improved reliability.
  • the guide structures further comprise a plurality of uniform, azimuthal, i. in the circumferential direction, staggered guide grooves, which are introduced into a first of the guide surfaces and these rotate spirally and in each of which one of the distributed over the circumference of the other of the guide surfaces, in each case in the radial direction a circular cross-section having guide body is guided.
  • a switching unit for a planetary gear on an electric motor drive of a motor vehicle high forces, but also tend to be purely thread-based, actuators for clamping, especially if the thread pitch is chosen so small that they are to hold the inlaid gears required self-locking shows.
  • the invention therefore goes on and allows instead of the thread on the one hand guide grooves and on the other hand in cross-section round guide body interact with each other.
  • the azimuthal, ie offset in the circumferential direction guide grooves are basically comparable to the gears a multi-thread. Unlike the multi-course However, threads do not engage in these guide grooves, no spiral ribs, but said guide body according to the invention with a round cross-section.
  • the guide bodies are arranged distributed over the circumference of the guide not containing guide surface, so that acting on the adjusting ring tilting moment is supported.
  • the azimuthal offset of the guide body to one another corresponds to the azimuthal offset of the guide grooves to each other, it is possible to arrange the guide body in a common, perpendicular to the axial direction guide plane.
  • a stable against tilting, yet voltage-proof linear actuator can be provided. Due to the circular cross-section of the guide body, whose diameter preferably corresponds to the clear width of the correspondingly shaped guide grooves, a secure and nevertheless low-friction guidance is achieved.
  • the spiral pitch of the guide grooves may be different in sections.
  • "kinks" in the course of the guide grooves are possible, of course, all grooves have to show at the corresponding point the same "kink”. Due to the round cross section of the guide body, a smooth transition from one pitch section to the next is possible.
  • the spiral pitch of the guide grooves is different in sections, wherein one or more sections have a spiral pitch of zero. This makes a faster approach to selected axial positions possible. Those skilled in the art will recognize that when the guide bodies are in ranges of spiral pitch from zero to the associated one
  • Axial positions of the adjusting ring correspond to certain switching positions coupled to the linear actuator gear, the sections
  • park sections Between the park sections are sections of non-vanishing spiral pitch of the guide grooves, here as Transition sections are to be designated. Rotates the thumbwheel while the
  • Transfer area are led to another parking area to drive the wheel at high speed, with a deceleration must be initiated only after reaching the desired axial position of the adjusting ring.
  • the extent of the parking area can be used to decelerate, without that during the deceleration still taking place residual rotation of the adjusting wheel would lead to a further axial displacement of the adjusting ring. In other words, the entire transfer area with
  • Maximum speed i. the actual axial adjustment can be done at maximum speed, resulting in reduced switching times.
  • the guide bodies are formed as radially extending guide pins, which are each held in a holder in the guide not having guide surface. These pins can be firmly connected to their brackets. Due to its round cross-section, the friction-inducing contact of the guide pins with the walls of the guide groove into which they engage is radial to two, i. limited pin-axially aligned contact lines.
  • the guide pins may be rotatably mounted in their brackets around their respective radial pin axis. This is particularly favorable in cases of guide grooves with alternating spiral pitch when driving around the curves or kinks.
  • the guide body are formed as a guided in an annular groove in the guide grooves not having guide surface guided balls.
  • the spherical shape has the advantage of being rotatable about all axes, not, as with the guide pins, only about radially aligned axes.
  • the contact surface on the walls of the guide grooves is further reduced.
  • the adjusting ring is secured against rotation on the housing fixed, recesses of the adjusting ring axially sweeping torque supports.
  • Guide bodies which are fixed to the collar is a rotation lock mandatory.
  • a rotation assurance appears at least advantageous.
  • torque supports can be fixed together on a torque support ring, which in turn is rotatably connected to the housing.
  • an outer bearing is considered to be favorable for the storage of the adjusting wheel, in which the adjusting wheel is mounted on the drive pinion and a plurality of azimuthally offset from the drive pinion, meshing with the external toothing of the adjusting wheel guide pinions.
  • the outer toothing can be fully formed or composed of spaced outer toothed segments.
  • the thumbwheel is mounted axially on both sides.
  • the linear actuator according to the invention is basically suitable for any application in which a precise axial adjustment of any component is required. However, it is particularly preferably used as a gear plate for switching a switchable planetary gear set on the rotor shaft of an engine-generator arrangement of a motor vehicle drive train.
  • Figure 1 is an exploded view of a first embodiment
  • Figure 2 is a sectional view through the linear actuator of Figure 1 in
  • Figure 3 is a perspective view of the linear actuator of Figure 1 in
  • Figure 4 is a perspective view of the adjusting wheel of the linear actuator of
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 5 is a sectional view of the setting wheel of FIG. 4;
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the groove guide in the setting wheel of FIG. 4,
  • Figure 7 is an exploded view of adjusting ring, sliding sleeve and more
  • FIG. 8 three sectional views of the linear actuator of FIG. 1 in the assembled state to illustrate the three switching positions;
  • FIG. 10 a sectional view of the linear actuator of FIG. 9 in FIG.
  • Figure 1 1 a perspective view of the linear actuator of Figure 9 in
  • FIG. 12 is a perspective view of the setting wheel of the linear actuator of FIG. 12
  • FIG. 13 is a sectional view of the setting wheel of FIG. 12;
  • Figure 14 an exploded view of adjusting wheel, adjusting ring, sliding sleeve and more
  • FIG. 15 a perspective view of the components of FIG. 14 in FIG.
  • FIG. 16 an exploded view of a further embodiment of a setting wheel.
  • FIGS. 1-8 show a first embodiment of the invention
  • Linear actuator 10 in different representations to illustrate different aspects.
  • the following description refers primarily to the complete illustration in Figure 1, wherein the expert finds by comparing the reference numerals the corresponding elements in the detail views of Figures 2 to 7 easily. These should be addressed only selectively. To explain the different
  • FIGS. 9-15 illustrate a second embodiment of the invention
  • Linear actuator 10 ' show, but here was waived an explicit representation of the different switching positions.
  • the primed reference symbols ( ⁇ ') used in FIGS. 9-15 correspond to the functionally equivalent elements with numerically identical reference symbols in FIGS. 1-8.
  • the linear actuator 10 of Figure 1 as can be seen particularly in Figure 3, constructed as an independent module, which is bounded by the two-part housing, consisting of the housing shells 12a and 12b to the outside.
  • This housing is in the preferred application, in which the linear actuator 10 is used to switch a arranged on the rotor shaft of an electric machine planetary gear, arranged statorfest.
  • the thumbwheel 14 is rotatably mounted. It has one
  • Embodiment also its storage in the housing 12a, b is used. So combs the
  • FIGS. 4-6 show a schematic development of the inner circumferential surface 142 of the setting wheel 14.
  • FIG. 6 shows a schematic development of the inner circumferential surface 142 of the setting wheel 14.
  • the Inner peripheral surface 142 basically spirally encircling guide grooves 143 each have three sections disappearing spiral slope and two sections connecting these sections constant spiral slope on.
  • the sections of disappearing spiral pitch are to be referred to below as parking sections 144, while the sections of constant spiral pitch between them are to be addressed as transition sections 145. Their importance will be discussed further below.
  • a collar 16 is arranged.
  • a detailed representation of the adjusting ring 16 can be found in Figure 7.
  • the adjusting ring 16 is characterized in particular by three round in profile guide pins 161, which are in corresponding holders, formed as radial holes 162 in the outer peripheral surface 163 of the adjusting ring 16, fixed. In the illustrated embodiment, they are pressed so that they are completely fixed, but it is also conceivable for a rotatable about the respective radial axis storage.
  • Guide pins 161 are uniform, i. in the embodiment shown by an angle of 120 °, distributed over the circumference of the adjusting ring 16. In the assembled state they engage, as can be seen in particular in Figure 2, in the guide grooves 143 of the adjusting wheel 14 a. Each guide pin 161 engages as the only one in each of its associated guide groove 143 a. With the same azimuthal offset of the guide pins 161 and the guide grooves 143, as in the embodiment shown, the
  • Guide pins 161 may be arranged in the same, oriented perpendicular to the axis of the linear actuator 10 level. The person skilled in the art will recognize that a relative rotation of the setting wheel 14 to the adjusting ring 16 leads to a relative axial displacement of the adjusting ring 16 and the adjusting wheel 14 - in any case, when the guide pins 161 straight in
  • Transition portions 145 of the guide grooves 143 engage. In contrast, a relative rotation of setting wheel 14 and collar 16 then does not lead to a relative
  • the adjusting ring 16 is characterized in the embodiment shown by axialnutmé recesses 164 in its outer peripheral surface 163. These serve the
  • the rotation lock is realized by angular-like moment supports 18 which are fixed to the housing shell 12b, the entire housing 12a, b and in particular the recesses 164 of the adjusting ring 16 pass through and are connected to the housing shell 12a fixed counterparts 20. Consequently, a rotation of the adjusting wheel 14 according to the mechanism explained above always lead to a step-like axial displacement of the rotationally secured adjusting ring 16.
  • a ball bearing 22 is pressed. It is used for the rotational decoupling of the adjusting ring 16 by a sliding sleeve 24, which is arranged radially within the adjusting ring 16.
  • the sliding sleeve has an internal spline 241, with which it is rotatably but axially displaceable on the rotor shaft of an electric machine, not shown fixed.
  • Axial is the sliding sleeve 43 in the assembled state on the housing shell 12b and carries in this area an external toothing 242, the optional rotational fixation of
  • FIG. 1 Further illustrated in Figure 1 are a support ring 26 and a fixing ring 28, whose functions will be readily apparent to those skilled in the art, but which are not important for the basic structure of the linear actuator according to the invention.
  • Linear actuator 10 ' as shown in Figures 9-15, can basically be referred to the above. In the following, only the essential
  • a first essential difference is the design of the guide bodies, i. those elements which engage in the guide grooves 143 'of the setting wheel 14'.
  • these are formed as guide balls 161 '.
  • the corresponding holder in the adjusting ring 16 ' is therefore as a the outer circumference of the
  • Adjusting ring 16 'circumferential groove 162' is formed. To a rotation of the
  • the torque supports 18' are modified compared to the first embodiment and in particular have axial slots 181 ', in which the guide balls 161' lie. Axially, the guide balls 161 'are therefore fixed by the groove 164' of the adjusting ring 16 '; they are azimuthally secured by the slots 181 'of the moment supports 18'.
  • a special anti-rotation of the adjusting ring 16 ' is shown in the
  • the torque supports 18 ' can be modified so that they secure both the guide balls 161' and the adjusting ring 16 'itself.
  • Another special feature of the second embodiment of the invention is the storage of the setting wheel 14 '. This is done here by an inner ball bearing.
  • the setting wheel 14 ' This is done here by an inner ball bearing.
  • Setting wheel 14 radially between its outer circumference and its inner circumference a guide surface 146' projecting on both sides of its wheel surface, run on the corresponding bearing balls 147 '.
  • the bearing balls 147 ' are counter-mounted in corresponding, housing-fixed support rings 26'.
  • FIG. 16 shows a further embodiment of a setting wheel 14 ", which is to be discussed on the basis of its distinction to the very similarly constructed setting wheel 14 of Figures 4 to 6.
  • Figure 16 shows the single-line parts of the setting wheel 14" for better visibility, which in the final assembled state is a common one Make up welding group, in
  • a carrier ring 147 "forms the basic structure of the setting wheel 14".
  • Transition portions 145 " the same linear displacement of a collar, not shown in Figure 16 can be achieved with a smaller angle of rotation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to a linear actuator comprising: - an adjusting wheel (14, 14') that is in the form of a ring gear rotatably mounted in a housing, - an actuator, which is coupled to the adjusting wheel (14, 14'), for rotationally adjusting the ring gear in defined angular positions, - an adjusting ring (16, 16') which is arranged coaxially within the adjusting wheel (14, 14') and can be displaced axially by rotation of the adjusting wheel (14, 14'), and - a sliding sleeve (24, 24') which is arranged coaxially within the adjusting ring (16, 16'), is axially fixed and is rotationally decoupled from the adjusting ring (16, 16'), the inner peripheral surface (142, 142') of the adjusting wheel and the outer peripheral surface (163, 163') of the adjusting ring (16, 16') forming two guiding surfaces that interact with each other and that have mechanical guiding structures which comprise a plurality of guiding bodies (161, 161') and by means of which a rotational movement of the adjusting wheel (14, 14') can be converted into an axial displacement of the adjusting ring (16, 16'). The invention is characterized in that the guiding structures also have a plurality of uniform guiding grooves (143, 143') which are offset azimuthally relative to each other, which are provided in a first guiding surface (142, 142') and extend spirally around this surface, and in each of which is guided one of the guiding bodies (161, 161'), which each have a round cross-section in the radial direction and are distributed over the periphery of the other guiding surface (163, 163').

Description

Linearstellantrieb und Motor-Generatoranordnung Beschreibung  Linear actuator and motor-generator assembly Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearstellantrieb, umfassend The invention relates to a linear actuator comprising
- ein Stellrad, das als ein rotierbar in einem Gehäuse gelagertes Hohlrad ausgebildet ist,  a setting wheel which is designed as a ring gear rotatably mounted in a housing,
- einen mit dem Stellrad gekoppelten Stellantrieb zur rotatorischen Einstellung des Hohlrades in definierten Winkelstellungen,  a positioning drive coupled to the setting wheel for rotational adjustment of the ring gear in defined angular positions,
- einen koaxial innerhalb des Stellrades angeordneten, durch Rotation des Stellrades axial verschieblichen Stellring, und  - A coaxially disposed within the setting wheel, by rotation of the setting wheel axially displaceable collar, and
- eine koaxial innerhalb des Stellringes angeordnete, axial fest und drehentkoppelt mit dem Stellring verbundene Schiebemuffe,  a coaxially arranged within the adjusting ring, axially fixed and rotatably coupled to the adjusting ring sliding sleeve,
wobei die Innenumfangsflache des Stellrades und die Außenumfangsflache des Stellringes zwei miteinander wechselwirkende Führungsflächen bilden, die mechanische wherein the inner peripheral surface of the adjusting wheel and the outer peripheral surface of the adjusting ring form two interacting guide surfaces, the mechanical
Führungsstrukturen aufweisen, welche eine Mehrzahl von Führungskörpern umfassen und mittels derer eine Rotationsbewegung des Stellrades in eine Axialverschiebung des Having guide structures which comprise a plurality of guide bodies and by means of which a rotational movement of the setting wheel in an axial displacement of
Stellringes wandelbar ist. Adjusting ring is changeable.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Motor-Generatoranordnung, umfassend The invention further relates to a motor-generator arrangement comprising
- einen Elektromotor mit einem außenliegenden Stator und einem innenliegenden Rotor,  an electric motor with an external stator and an internal rotor,
- einen radial innerhalb des Rotors angeordneten Planetensatz mit einem statorfesten Hohlrad, einem Sonnenrad und einem Steg mit darauf drehbar gelagerten  - A radially arranged within the rotor planetary gear set with a statorfesten ring gear, a sun gear and a bridge with rotatably mounted thereon
Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen,  Planetary gears meshing with the sun gear and the ring gear,
wobei wahlweise das Sonnenrad oder der Steg mittels einer drehfest mit dem Rotor verbundenen, axial verschiebbaren Schiebemuffe eines Linearstellantriebs, dessen Gehäuse drehfest mit dem Stator verbunden ist, drehfest mit dem Rotor verbindbar sind. wherein optionally the sun gear or the web by means of a rotatably connected to the rotor, axially displaceable sliding sleeve of a linear actuator whose housing is rotatably connected to the stator, rotatably connected to the rotor are connected.
Derartige Linearstellantriebe und Motor-Generatoranordnungen sind bekannt aus der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 006168.7. In dieser Patentanmeldung ist ein Linearstellantrieb beschrieben, der geeignet ist, koaxial auf die Rotorwelle einer elektrischen Maschine montiert zu werden, um ein dort vorgesehenes, schaltbares Planetengetriebe zu schalten, insbesondere wahlweise entweder dessen Sonnenrad oder dessen Steg drehfest mit der Rotorwelle zu koppeln. Der bekannte Such linear actuators and motor-generator arrangements are known from the post-published German patent application DE 10 2013 006168.7. In this patent application, a linear actuator is described, which is adapted to be coaxially mounted on the rotor shaft of an electric machine to switch there provided, a switchable planetary gear, in particular selectively either the sun gear or its web rotatably coupled to the rotor shaft. The known
Linearstellantrieb weist ein statorfestes Gehäuse auf, in welchem ein sowohl außen- als auch innenverzahntes, hier als Stellrad angesprochenes Hohlrad drehbar gelagert ist. Die Außenverzahnung des Stellrades kämmt mit einem ebenfalls im Gehäuse gelagerten Antriebsritzel, welches mit einem Stellmotor versehen ist. Auf diese Weise ist das Stellrad motorisch um definierte Winkel rotierbar. Konzentrisch innerhalb des Stellrades ist ein Stellring angeordnet, der über ein Kugellager nach radial innen gegen eine Schiebemuffe gelagert ist. Stellring und Schiebemuffe sind über das Kugellager gegeneinander drehentkoppelt, dabei jedoch axial zueinander fixiert. Die Außenumfangsfläche des Linear actuator has a statorfestes housing in which a both externally and internally toothed, here addressed as a thumbwheel ring gear is rotatably mounted. The external toothing of the setting wheel meshes with a likewise mounted in the housing drive pinion, which is provided with a servomotor. In this way, the setting wheel is motor-rotatable by defined angle. Concentrically within the setting wheel, a collar is arranged, which is mounted via a ball bearing radially inward against a sliding sleeve. Adjusting ring and sliding sleeve are rotatably coupled via the ball bearing against each other, but axially fixed to each other. The outer peripheral surface of the
Stellringes ist an wenigstens drei definierten Stellen mit einem axial ausgerichteten Adjusting ring is at least three defined locations with an axially aligned
Verzahnungsabschnitt versehen. Die Verzahnungsrichtungen der einzelnen Provided toothing section. The gearing directions of the individual
Verzahnungsabschnitte des Stellringes stehen somit senkrecht zu der in Umfangsrichtung ausgerichteten Innenverzahnung des Stellrades. Zwischen dem Stellrad und dem Stellring sind sogenannte Igelräder positioniert, die auf ihrer Oberfläche mit einer Vielzahl einzelner Zähne versehen sind, wobei die Zähne in ihrer Gesamtheit spiralig mit einer Mehrzahl von Windungen um die Igelrad-Rotationsachse und gruppenweise in axial ausgerichteten und gleichmäßig über den Igelrad-Umfang verteilten Reihen auf der Igelrad-Oberfläche angeordnet sind. Diese Igelverzahnung ist somit in der Lage, sowohl mit der Gearing sections of the adjusting ring are thus perpendicular to the aligned in the circumferential direction of the internal toothing of the adjusting wheel. Between the setting wheel and the adjusting ring so-called hedgehog wheels are positioned, which are provided on their surface with a plurality of individual teeth, wherein the teeth in their entirety spirally with a plurality of turns around the hedgehog wheel rotation axis and groups in axially aligned and evenly over the hedgehog Circumferentially distributed rows are arranged on the hedgehog wheel surface. This hedgehog gearing is thus able to both with the
Innenverzahnung des Stellrades als auch mit den senkrecht dazu ausgerichteten Internal toothing of the setting wheel and with the vertically aligned
Verzahnungsabschnitten des Stellringes zu kämmen. Eine Rotation des Stellrades wird auf diese Weise in eine Axialbewegung des Stellringes übersetzt, was unmittelbar zu einer Axialverschiebung der Schiebemuffe führt. To mesh toothing sections of the adjusting ring. A rotation of the adjusting wheel is translated in this way into an axial movement of the adjusting ring, which leads directly to an axial displacement of the sliding sleeve.
Als vorteilhafte Anwendung eines derartigen Linearstellantriebs wird in besagter As an advantageous application of such a linear actuator is in said
Patentanmeldung eine gattungsgemäße Motor-Generatoranordnung angegeben. Patent application specified a generic motor-generator arrangement.
Nachteilig bei dem bekannten Linearstellantrieb ist insbesondere die aufwändige Fertigung der Igelräder. Zudem hat die Praxis gezeigt, dass insbesondere der Zahneingriff zwischen den Igelrädern und den Verzahnungsabschnitten des Stellringes zu Verspannungen neigt, die nur mit einem hohen Lösemoment, welches das Antriebsritzel aufzubringen hat, lösbar sind. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gattungsgemäßen Linearstellantrieb und entsprechend eine gattungsgemäße Motor-Generatoranordnung mit vereinfachter Herstellung und verbesserter Betriebssicherheit vorzuschlagen. A disadvantage of the known linear actuator is in particular the complex production of the hedgehog wheels. In addition, the practice has shown that in particular the meshing between the hedgehog wheels and the toothed portions of the adjusting ring tends to tension, which can be solved only with a high release torque, which has to apply the drive pinion. It is the object of the present invention to propose a generic linear actuator and according to a generic motor-generator arrangement with simplified production and improved reliability.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Führungsstrukturen weiter eine Mehrzahl von gleichförmigen, azimutal, d.h. in Umfangsrichtung, gegeneinander versetzten Führungsnuten aufweisen, die in eine erste der Führungsflächen eingebracht sind und diese spiralartig umlaufen und in denen je einer der über den Umfang der anderen der Führungsflächen verteilten, jeweils in Radialrichtung einen runden Querschnitt aufweisenden Führungskörper geführt ist. This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1 in that the guide structures further comprise a plurality of uniform, azimuthal, i. in the circumferential direction, staggered guide grooves, which are introduced into a first of the guide surfaces and these rotate spirally and in each of which one of the distributed over the circumference of the other of the guide surfaces, in each case in the radial direction a circular cross-section having guide body is guided.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Preferred embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Zur Vermeidung der oben genannten Nachteile des Standes der Technik wäre es trivial gewesen, die Innenumfangsfläche des Stellrades und die Außenumfangsfläche des Stellringes mit korrespondierenden Gewinden zu versehen und beide Flächen unmittelbar miteinander wechselwirken zu lassen. Derartige Stellantriebe sind beispielsweise aus der DE 10 2013 002 382 A1 bekannt. Bei dem bekannten Stellantrieb ist das Stellrad als der ring- d.h. hohlradförmige Rotor einer als Innenläufer ausgebildeten elektrischen Maschine gestaltet. Als Stellring wirkt eine Hohlspindel, deren Außengewinde in ein To avoid the above-mentioned disadvantages of the prior art, it would have been trivial to provide the inner peripheral surface of the setting wheel and the outer peripheral surface of the adjusting ring with corresponding threads and to allow both surfaces to interact directly with each other. Such actuators are known for example from DE 10 2013 002 382 A1. In the known actuator, the thumbwheel is shown as the ring- i. hollow wheel-shaped rotor designed as an internal rotor electrical machine designed. As a collar, a hollow spindle, the external thread acts in a
korrespondierendes Innengewinde des als Spindelmutter wirkenden Rotors eingreift. Bei den im bevorzugten Anwendungsfall einer Schalteinheit für ein Planetengetriebe auf einem elektromotorischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs auftretenden, hohen Kräften, neigen jedoch auch solche, rein gewindebasierten, Stellantriebe zur Verspannung, insbesondere wenn die Gewindesteigung so gering gewählt ist, dass sie die zum Halten der eingelegten Gänge erforderliche Selbsthemmung zeigt. Zur Reibungsminderung schlägt die genannte corresponding internal thread of the rotor acting as a spindle nut engages. When occurring in the preferred application, a switching unit for a planetary gear on an electric motor drive of a motor vehicle, high forces, but also tend to be purely thread-based, actuators for clamping, especially if the thread pitch is chosen so small that they are to hold the inlaid gears required self-locking shows. To reduce friction, said
Druckschrift vor, die Hohlspindel als Kugelspindel auszubilden, was allerdings zwingend mit einem Kugel-Rückführkanal in der Spindelmutter, d.h. im Rotor verbunden ist, was konstruktiv aufwändig ist und wodurch zudem der elektrische Fluss in der elektischen Maschine gestört wird. Document to form the hollow spindle as a ball screw, which, however, mandatory with a ball return channel in the spindle nut, i. connected in the rotor, which is structurally complex and which also disturbed the electrical flow in the electric machine.
Die Erfindung geht daher weiter und lässt anstelle der Gewinde einerseits Führungsnuten und andererseits im Querschnitt runde Führungskörper miteinander wechselwirken. Die azimutal, d.h. in Umfangsrichtung zueinander versetzten Führungsnuten sind im Grundsatz vergleichbar mit den Gängen eine mehrgängigen Gewindes. Anders als beim mehrgängigen Gewinde greifen jedoch in diese Führungsnuten keine spiralförmigen Rippen ein, sondern besagte erfindungsgemäße Führungskörper mit rundem Querschnitt. Außerdem ist bevorzugt vorgesehen, dass in jede der Führungsnuten genau ein Führungskörper eingreift. Die Führungskörper sind über den Umfang der die Führungsnuten nicht enthaltenden Führungsfläche verteilt angeordnet, sodass ein auf den Stellring wirkendes Kippmoment abgestützt wird. Sofern, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, der Azimutalversatz der Führungskörper zueinander dem Azimutalversatz der Führungsnuten zueinander entspricht, ist es möglich, die Führungskörper in einer gemeinsamen, senkrecht zur Axialrichtung stehenden Führungsebene anzuordnen. The invention therefore goes on and allows instead of the thread on the one hand guide grooves and on the other hand in cross-section round guide body interact with each other. The azimuthal, ie offset in the circumferential direction guide grooves are basically comparable to the gears a multi-thread. Unlike the multi-course However, threads do not engage in these guide grooves, no spiral ribs, but said guide body according to the invention with a round cross-section. In addition, it is preferably provided that exactly one guide body engages in each of the guide grooves. The guide bodies are arranged distributed over the circumference of the guide not containing guide surface, so that acting on the adjusting ring tilting moment is supported. If, as provided in a preferred embodiment, the azimuthal offset of the guide body to one another corresponds to the azimuthal offset of the guide grooves to each other, it is possible to arrange the guide body in a common, perpendicular to the axial direction guide plane.
Mit der erfindungsgemäßen, im Grundsatz einem Gewinde ähnlichen, konstruktiv von einem Gewinde deutlich verschiedenen Ausgestaltung kann ein gegen Verkippen stabiler, gleichwohl spannungssicherer Linearstellantrieb bereitgestellt werden. Durch den runden Querschnitt der Führungskörper, deren Durchmesser vorzugsweise der lichten Weite der korrespondierend geformten Führungsnuten entspricht, wird eine sichere gleichwohl reibungsarme Führung erzielt. With the inventive, in principle a thread-like, structurally significantly different from a thread configuration, a stable against tilting, yet voltage-proof linear actuator can be provided. Due to the circular cross-section of the guide body, whose diameter preferably corresponds to the clear width of the correspondingly shaped guide grooves, a secure and nevertheless low-friction guidance is achieved.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es, dass, anders als bei einem Gewinde, die Spiralsteigung der Führungsnuten abschnittsweise unterschiedlich sein kann. Insbesondere sind„Knicke" im Verlauf der Führungsnuten möglich, wobei selbstverständlich sämtliche Nuten an korrespondierender stelle den gleichen„Knick" aufzuweisen haben. Auf Grund des runden Querschnitts der Führungskörper ist ein geschmeidiger Übergang von einem Steigungsabschnitt zum nächsten möglich. Another advantage of the embodiment according to the invention is that, unlike a thread, the spiral pitch of the guide grooves may be different in sections. In particular, "kinks" in the course of the guide grooves are possible, of course, all grooves have to show at the corresponding point the same "kink". Due to the round cross section of the guide body, a smooth transition from one pitch section to the next is possible.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Spiralsteigung der Führungsnuten abschnittsweise unterschiedlich ist, wobei ein oder mehrere Abschnitte eine Spiralsteigung von Null aufweisen. Hierdurch ist nämlich ein schnelleres Anfahren ausgewählter Axialpositionen möglich. Der Fachmann wird erkennen, dass, wenn die Führungskörper in Bereichen einer Spiralsteigung von Null in die zugeordneten In a particularly preferred embodiment it is provided that the spiral pitch of the guide grooves is different in sections, wherein one or more sections have a spiral pitch of zero. This makes a faster approach to selected axial positions possible. Those skilled in the art will recognize that when the guide bodies are in ranges of spiral pitch from zero to the associated one
Führungsnuten eingreifen, eine weitere geringfügige Rotation des Stellrades nicht zu einer weiteren Axialverstellung des Stellrings führt. Es ist daher sinnvoll, bevorzugte Engage guide grooves, a further slight rotation of the adjusting wheel does not lead to a further axial adjustment of the adjusting ring. It therefore makes sense, preferred
Axialstellungen des Stellringes, die beispielsweise bestimmten Schaltstellungen eines mit dem Linearstellantrieb gekoppelten Getriebes entsprechen, den Abschnitten Axial positions of the adjusting ring, for example, correspond to certain switching positions coupled to the linear actuator gear, the sections
verschwindender Spiralsteigung der Führungsnuten zuzuordnen. Diese Abschnitte sollen nachfolgend als Parkabschnitte bezeichnet werden. Zwischen den Parkabschnitten liegen Abschnitte nicht verschwindender Spiralsteigung der Führungsnuten, die hier als Übergangsabschnitte bezeichnet werden sollen. Rotiert das Stellrad, während die attributable to vanishing spiral pitch of the guide grooves. These sections will be referred to below as park sections. Between the park sections are sections of non-vanishing spiral pitch of the guide grooves, here as Transition sections are to be designated. Rotates the thumbwheel while the
Führungskörper in den Übergangsabschnitten geführt sind, ergibt sich eine Guide body are guided in the transitional sections, there is a
Axialverschiebung des Stellringes. Rotiert das Stellrad jedoch, während die Führugnskörper in den Parkabschnitten geführt sind, resultiert keine Axialverstellung des Stellringes. Es ist daher möglich, beim Übergang von einer Schaltstellung zur anderen, d.h. bei Rotation des Stellrades, so dass die Führungskörper von einem Parkbereich über einen Axial displacement of the adjusting ring. However, if the adjusting wheel rotates while the guide bodies are guided in the parking sections, no axial adjustment of the adjusting ring results. It is therefore possible, in the transition from one switching position to another, i. upon rotation of the setting wheel, so that the guide body of a parking area over a
Überführungsbereich zu einem weiteren Parkbereich geführt werden, das Stellrad mit hoher Geschwindigkeit anzutreiben, wobei eine Abbremsung erst nach Erreichen der gewünschten Axialstellung des Stellringes eingeleitet werden muss. Die Ausdehnung des Parkbereiches kann zum Abbremsen genutzt werden, ohne dass die während der Abbremsung noch erfolgende Restrotation des Stellrades zu einer weiteren Axialverschiebung des Stellringes führen würde. Mit anderen Worten kann der gesamte Überführungsbereich mit Transfer area are led to another parking area to drive the wheel at high speed, with a deceleration must be initiated only after reaching the desired axial position of the adjusting ring. The extent of the parking area can be used to decelerate, without that during the deceleration still taking place residual rotation of the adjusting wheel would lead to a further axial displacement of the adjusting ring. In other words, the entire transfer area with
Maximalgeschwindigkeit durchlaufen werden, d.h. der eigentliche axiale Stellvorgang kann mit Maximalgeschwindigkeit erfolgen, was zu reduzierten Schaltzeiten führt. Maximum speed, i. the actual axial adjustment can be done at maximum speed, resulting in reduced switching times.
Zur speziellen Ausgestaltung der Führungskörper sind unterschiedliche Varianten denkbar. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungskörper als radial erstreckte Führungsstifte ausgebildet sind, die jeweils in einer Halterung in der die Führungsnuten nicht aufweisenden Führungsfläche gehalten sind. Diese Stifte können mit ihren Halterungen fest verbunden sein. Auf Grund ihres runden Querschnitts ist der reibungserzeugende Kontakt der Führungsstifte mit den Wänden der Führungsnute, in die sie eingreifen, auf zwei radial, d.h. stiftaxial ausgerichtete Kontaktlinien beschränkt. Alternativ hierzu können die Führungsstifte auch in ihren Halterungen um jeweils ihre radiale Stiftachse drehbar gelagert sein. Dies ist insbesondere in Fällen von Führungsnuten mit wechselnder Spiralsteigung beim Umfahren der Kurven bzw. Knicke günstig. For a special embodiment of the guide body different variants are conceivable. In a first preferred embodiment it is provided that the guide bodies are formed as radially extending guide pins, which are each held in a holder in the guide not having guide surface. These pins can be firmly connected to their brackets. Due to its round cross-section, the friction-inducing contact of the guide pins with the walls of the guide groove into which they engage is radial to two, i. limited pin-axially aligned contact lines. Alternatively, the guide pins may be rotatably mounted in their brackets around their respective radial pin axis. This is particularly favorable in cases of guide grooves with alternating spiral pitch when driving around the curves or kinks.
Als zweite grundsätzliche Variante zur Ausgestaltung der Führungskörper ist vorgesehen, dass die Führungskörper als eine in einer Ringnut in der die Führungsnuten nicht aufweisenden Führungsfläche geführte Führungskugeln ausgebildet sind. Die Kugelform hat den Vorteil einer Rotierbarkeit um sämtliche Achsen, nicht, wie bei den Führungsstiften, lediglich um radial ausgerichtete Achsen. Zudem wird die Kontaktfläche an den Wandungen der Führungsnuten weiter reduziert. As a second basic variant of the embodiment of the guide body is provided that the guide body are formed as a guided in an annular groove in the guide grooves not having guide surface guided balls. The spherical shape has the advantage of being rotatable about all axes, not, as with the guide pins, only about radially aligned axes. In addition, the contact surface on the walls of the guide grooves is further reduced.
Ebenso wie bei nicht-kugelartig ausgebildeten Führungskörpern ist es jedoch auch im Fall der Führungskugeln erforderlich, diese azimutal zu fixieren. Bevorzugt ist hierzu vorgesehen, dass die Führungskugeln durch schlitzartige, am Gehäuse fixierte Schablonen azimutal in der Ringnut fixiert sind. Diese Schablonen erlauben eine beliebige Rotation der However, as with non-ball-shaped guide bodies, it is also necessary in the case of the guide balls to fix them azimuthally. Preferably, it is provided for this purpose that the guide balls by slot-like, fixed to the housing stencils azimuthally in the annular groove are fixed. These templates allow any rotation of the
Führungskugeln, fixieren sie jedoch an der zugeordneten Position relativ zum Gehäuse. Guide balls, but fix them at the assigned position relative to the housing.
Um ein reibungsbedingtes Mitdrehen des Stellringes zu vermeiden, ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Stellring über am Gehäuse fixierte, Ausnehmungen des Stellringes axial durchgreifende Momentenstützen drehgesichert ist. Im Fall von In order to avoid a friction-driven turning of the adjusting ring, it is provided in a development of the invention that the adjusting ring is secured against rotation on the housing fixed, recesses of the adjusting ring axially sweeping torque supports. In case of
Führungskörpern, die am Stellring fixiert sind ist eine Drehsicherung zwingend erforderlich. Im Fall von als Führungskugeln ausgebildeten Führungskörpern erscheint eine solche Drehsicherung zumindest vorteilhaft. In diesem Fall wird es besonders günstig angesehen, wenn die die Führungskugeln azimutal fixierenden Schablonen und die den Stellring drehsichernden Momentenstützen jeweils gemeinsam einstückig ausgebildet sind. Hierdurch wird die Montage erleichtert und die Gesamt-Teilezahl reduziert. Mehrere Momentenstützen können gemeinsam an einem Momentenstützenring fixiert sein, der seinerseits drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Guide bodies, which are fixed to the collar is a rotation lock mandatory. In the case of trained as a guide balls guide bodies such a rotation assurance appears at least advantageous. In this case, it is considered particularly favorable when the guide balls azimuthal fixing templates and the collar rotationally locking torque arms are each formed together in one piece. This facilitates assembly and reduces the overall number of parts. Several torque supports can be fixed together on a torque support ring, which in turn is rotatably connected to the housing.
Zum Antrieb des Stellrades ist bevorzugt vorgesehen, dass das Stellrad eine To drive the adjusting wheel is preferably provided that the setting a
Außenverzahnung aufweist, mit der ein von einem Stellmotor rotierend antreibbares Having external teeth, with one of a servomotor rotationally driven
Antriebsritzel kämmt. Ein solcher Antrieb entspricht der aus dem eingangs zitierten Stand der Technik bekannten Ausgestaltung. Die Außenverzahnung muss nicht vollumfänglich ausgebildet sein. Ist nur eine Rotation des Stellrades über einen beschränkten Winkelbereich vorgesehen, genügt es, wie bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, ein entsprechendes Außenverzahnungssegment auf dem Stellrad anzuordnen. So kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Außenverzahnung nur einen Winkelbereich von weniger als 180°, insbesondere von weniger als 90°, überspannt. Vorteilhaft ist dabei vor allem die Kostenersparnis, die sich aus einem Einsparen des Ausbildens einer Vielzahl nicht nutzbarer Zähne ergibt. Dieser Vorteil überwiegt den scheinbaren Nachteil, den das Drive pinion meshes. Such a drive corresponds to the embodiment known from the cited prior art. The external teeth do not have to be fully formed. If only one rotation of the setting wheel is provided over a limited angular range, it is sufficient, as provided in a particular embodiment of the invention, to arrange a corresponding external toothed segment on the setting wheel. Thus, it can preferably be provided that the external toothing spans only an angular range of less than 180 °, in particular of less than 90 °. It is advantageous, above all, the cost savings resulting from saving the formation of a variety of unusable teeth. This advantage outweighs the apparent disadvantage that the
Erfordernis einer winkelgenauen Montage des Stellrades darstellt. Requirement of a precise angle mounting of the setting wheel represents.
In diesem Zusammenhang wird zur Lagerung des Stellrades eine Außenlagerung als günstig angesehen, bei der das Stellrad auf dem Antriebsritzel und einer Mehrzahl von azimutal zu dem Antriebsritzel versetzten, mit der Außenverzahnung des Stellrades kämmenden Führungsritzeln gelagert ist. Die Außenverzahnung kann dabei vollumfänglich ausgebildet oder aus beabstandet angeordneten Außenverzahnungssegmenten zusammengesetzt sein. Alternativ kann jedoch zur Lagerung des Stellrades auch vorgesehen sein, dass dieses zwischen seinem Außenumfang und seinem Innenumfang einen seine Radfläche beidseitig überragenden Führungsrings aufweist, der über eine Mehrzahl von Wälzkörpern gegen einen korrespondierenden, gehäusefesten Ring gelagert ist. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform vorgesehen, dass das Stellrad beidseitig axialgelagert ist. Dies kompliziert zwar den inneren Aufbau des Linearstellantriebs, reduziert jedoch gegebenenfalls seinen radialen Bauraum. Der erfindungsgemäße Linearstellantrieb ist grundsätzlich für jede Anwendung, in der eine präzise Axialverstellung irgendeines Bauteils erforderlich ist, geeignet. Besonders bevorzugt wird er jedoch als Gangsteller zur Schaltung eines schaltbaren Planetensatzes auf der Rotorwelle einer Motor-Generatoranordnung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs eingesetzt. In this context, an outer bearing is considered to be favorable for the storage of the adjusting wheel, in which the adjusting wheel is mounted on the drive pinion and a plurality of azimuthally offset from the drive pinion, meshing with the external toothing of the adjusting wheel guide pinions. The outer toothing can be fully formed or composed of spaced outer toothed segments. Alternatively, however, it can also be provided for the bearing of the setting wheel, that this has between its outer circumference and its inner circumference a guide surface protruding on both sides of its wheel surface, which faces over a plurality of rolling elements a corresponding, fixed housing ring is mounted. In other words, it is provided in this embodiment that the thumbwheel is mounted axially on both sides. Although this complicates the internal structure of the linear actuator, but possibly reduces its radial space. The linear actuator according to the invention is basically suitable for any application in which a precise axial adjustment of any component is required. However, it is particularly preferably used as a gear plate for switching a switchable planetary gear set on the rotor shaft of an engine-generator arrangement of a motor vehicle drive train.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen. Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform Figure 1 is an exploded view of a first embodiment
erfindungsgemäßen Linearstellantriebs,  linear actuator according to the invention,
Figur 2 eine Schnittdarstellung durch den Linearstellantrieb von Figur 1 im Figure 2 is a sectional view through the linear actuator of Figure 1 in
Zusammenbauzustand,  Assembled state,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Linearstellantriebs von Figur 1 im Figure 3 is a perspective view of the linear actuator of Figure 1 in
Zusammenbauzustand,  Assembled state,
Figur 4 eine perspektivische Darstellung des Stellrades des Linearstellantriebs von Figure 4 is a perspective view of the adjusting wheel of the linear actuator of
Figur 1 ,  FIG. 1,
Figur 5 eine Schnittdarstellung des Stellrades von Figur 4, FIG. 5 is a sectional view of the setting wheel of FIG. 4;
Figur 6 eine schematische Darstellung der Nutführung im Stellrad von Figur 4, FIG. 6 shows a schematic representation of the groove guide in the setting wheel of FIG. 4,
Figur 7 eine Explosionsdarstellung von Stellring, Schiebemuffe und weiteren Figure 7 is an exploded view of adjusting ring, sliding sleeve and more
Elementen des Linearstellantriebs von Figur 1 , Figur 8: drei Schnittdarstellungen des Linearstellantriebs von Figur 1 im Zusammenbauzustand zur Illustration der drei Schaltstellungen, Elements of the linear actuator of Figure 1, FIG. 8: three sectional views of the linear actuator of FIG. 1 in the assembled state to illustrate the three switching positions;
Figur 9: eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines 9 shows an exploded view of a second embodiment of a
erfindungsgemäßen Linearstellantriebs,  linear actuator according to the invention,
Figur 10: eine Schnittdarstellung des Linearstellantriebs von Figur 9 im FIG. 10: a sectional view of the linear actuator of FIG. 9 in FIG
Zusammenbauzustand,  Assembled state,
Figur 1 1 : eine perspektivische Darstellung des Linearstellantriebs von Figur 9 im Figure 1 1: a perspective view of the linear actuator of Figure 9 in
Zusammenbauzustand,  Assembled state,
Figur 12: eine perspektivische Darstellung des Stellrades des Linearstellantriebs von FIG. 12 is a perspective view of the setting wheel of the linear actuator of FIG
Figur 9,  FIG. 9,
Figur 13: eine Schnittdarstellung des Stellrades von Figur 12, FIG. 13 is a sectional view of the setting wheel of FIG. 12;
Figur 14: eine Explosionsdarstellung von Stellrad, Stellring, Schiebemuffe und weiteren Figure 14: an exploded view of adjusting wheel, adjusting ring, sliding sleeve and more
Elementen des Linearstellantriebs von Figur 9,  Elements of the linear actuator of Figure 9,
Figur 15: eine perspektivische Darstellung der Komponenten von Figur 14 im FIG. 15: a perspective view of the components of FIG. 14 in FIG
Zusammenbauzustand,  Assembled state,
Figur 16: eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Stellrades. FIG. 16: an exploded view of a further embodiment of a setting wheel.
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin. Like reference numerals in the figures indicate like or analogous elements.
Die Figuren 1-8 zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen FIGS. 1-8 show a first embodiment of the invention
Linearstellantriebs 10 in unterschiedlichen Darstellungen zur Illustration unterschiedlicher Aspekte. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich primär auf die vollständige Darstellung in Figur 1 , wobei der Fachmann durch Vergleich der Bezugszeichen die entsprechenden Elemente in den Detailansichten der Figuren 2 bis 7 problemlos wiederfindet. Auf diese soll lediglich punktuell eingegangen werden. Zur Erläuterung der unterschiedlichen Linear actuator 10 in different representations to illustrate different aspects. The following description refers primarily to the complete illustration in Figure 1, wherein the expert finds by comparing the reference numerals the corresponding elements in the detail views of Figures 2 to 7 easily. These should be addressed only selectively. To explain the different
Schaltstellungen soll auf Figur 8 jedoch eingehender eingegangen werden. Analoges gilt für die Figuren 9-15, die eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Switch positions should be discussed in detail on Figure 8. The same applies to FIGS. 9-15, which illustrate a second embodiment of the invention
Linearstellantriebs 10' zeigen, wobei hier jedoch auf eine explizite Darstellung der unterschiedlichen Schaltstellungen verzichtet wurde. Die in den Figuren 9-15 verwendeten, gestrichenen Bezugszeichen (χ') entsprechen den funktional äquivalenten Elementen mit nummerisch gleichen Bezugszeichen in den Figuren 1 -8. Linear actuator 10 'show, but here was waived an explicit representation of the different switching positions. The primed reference symbols (χ ') used in FIGS. 9-15 correspond to the functionally equivalent elements with numerically identical reference symbols in FIGS. 1-8.
Der Linearstellantrieb 10 von Figur 1 ist, wie besonders in Figur 3 erkennbar, als ein eigenständiges Modul aufgebaut, welches durch das 2-teilig ausgebildete Gehäuse, bestehend aus den Gehäuseschalen 12a und 12b nach außen begrenzt ist. Dieses Gehäuse ist im bevorzugten Anwendungsfall, bei dem der Linearstellantrieb 10 zur Schaltung eines auf der Rotorwelle einer elektrischen Maschine angeordneten Planetengetriebes eingesetzt wird, statorfest angeordnet. The linear actuator 10 of Figure 1, as can be seen particularly in Figure 3, constructed as an independent module, which is bounded by the two-part housing, consisting of the housing shells 12a and 12b to the outside. This housing is in the preferred application, in which the linear actuator 10 is used to switch a arranged on the rotor shaft of an electric machine planetary gear, arranged statorfest.
Innerhalb des Gehäuses 12a, b ist das Stellrad 14 rotierbar gelagert. Es weist eine Within the housing 12a, b, the thumbwheel 14 is rotatably mounted. It has one
Außenverzahnung 141 auf, welche seinem Rotationsantrieb und bei der gezeigten External teeth 141, which its rotational drive and in the shown
Ausführungsform auch seiner Lagerung im Gehäuse 12a, b dient. So kämmt die Embodiment also its storage in the housing 12a, b is used. So combs the
Außenverzahnung des Stellrades 14 mit einem rotierbar in den Gehäuseschalen 12a, 12b gelagertem Antriebsritzel 15, dessen Schaft mit einem nicht dargestellten Stellmotor verbunden ist. Durch den Stellmotor kann das Antriebsritzel 15 präzise gedreht werden, was zu einer entsprechenden Rotation des Stellrades 14 führt. Zu seiner Lagerung sind zwei Führungsritzel 17 vorgesehen, die ebenfalls in den Gehäuseschalen 12a, 12b rotierbar gelagert sind und ebenfalls mit der Außenverzahnung 141 des Stellrades 14 kämmen. Die Führungsritzel 17 und das Antriebsritzel 15 sind gleichmäßig, d.h. im Abstand von 120°, über den Umfang des Gehäuses 12a, b verteilt, um eine gleichmäßige Lagerung des External toothing of the adjusting wheel 14 with a rotatably mounted in the housing shells 12a, 12b mounted drive pinion 15, whose shaft is connected to a servo motor, not shown. By the servomotor, the drive pinion 15 can be rotated precisely, resulting in a corresponding rotation of the adjusting wheel 14. For its storage, two guide pinions 17 are provided, which are also rotatably mounted in the housing shells 12 a, 12 b and also mesh with the external teeth 141 of the setting wheel 14. The guide pinions 17 and the drive pinion 15 are uniform, i. at a distance of 120 °, distributed over the circumference of the housing 12a, b, to ensure even storage of the
Stellrades 14 zu erzeugen. Stellrades 14 to produce.
In seiner Innenumfangsfläche 142 weist das Stellrad 14 drei Führungsnuten 143 auf, die gleichförmig, jedoch azimutal gegeneinander, nämlich um 120°, versetzt angeordnet sind. Eine Detaildarstellung der Führungsnuten 143 findet sich in den Figuren 4-6, wobei Figur 6 eine schematische Abwicklung der Innenumfangsfläche 142 des Stellrades 14 darstellt. Man erkennt hier gut die grundsätzliche Gleichförmigkeit und den Azimutalversatz der In its inner peripheral surface 142, the thumbwheel 14 on three guide grooves 143 which are arranged uniformly, but azimuthally offset from each other, namely by 120 °. A detailed representation of the guide grooves 143 can be found in FIGS. 4-6, wherein FIG. 6 shows a schematic development of the inner circumferential surface 142 of the setting wheel 14. One recognizes here well the fundamental uniformity and the azimuthal offset of the
Führungsnuten 143. Bei der gezeigten Ausführungsform weisen die die Innenumfangsfläche 142 grundsätzlich spiralig umlaufenden Führungsnuten 143 jeweils drei Abschnitte verschwindender Spiralsteigung und jeweils zwei diese Abschnitte miteinander verbindenden Abschnitte konstanter Spiralsteigung auf. Die Abschnitte verschwindender Spiralsteigung sollen nachfolgend als Parkabschnitte 144 angesprochen werden, während die dazwischen liegenden Abschnitte konstanter Spiralsteigung als Übergangsabschnitte 145 angesprochen werden sollen. Auf ihre Bedeutung soll weiter unten noch weiter eingegangen werden. Guide grooves 143. In the embodiment shown, the Inner peripheral surface 142 basically spirally encircling guide grooves 143 each have three sections disappearing spiral slope and two sections connecting these sections constant spiral slope on. The sections of disappearing spiral pitch are to be referred to below as parking sections 144, while the sections of constant spiral pitch between them are to be addressed as transition sections 145. Their importance will be discussed further below.
Radial innerhalb des Stellrades 14 ist ein Stellring 16 angeordnet. Eine Detaildarstellung des Stellringes 16 findet sich in Figur 7. Der Stellring 16 zeichnet sich insbesondere durch drei im Profil runde Führungsstifte 161 aus, die in entsprechenden Halterungen, ausgebildet als radiale Bohrungen 162 in der Außenumfangsfläche 163 des Stellrings 16, fixiert sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sie eingepresst, sodass sie vollständig fixiert sind, denkbar ist jedoch auch eine um die jeweilige Radialachse drehbare Lagerung. Die Radially within the setting wheel 14, a collar 16 is arranged. A detailed representation of the adjusting ring 16 can be found in Figure 7. The adjusting ring 16 is characterized in particular by three round in profile guide pins 161, which are in corresponding holders, formed as radial holes 162 in the outer peripheral surface 163 of the adjusting ring 16, fixed. In the illustrated embodiment, they are pressed so that they are completely fixed, but it is also conceivable for a rotatable about the respective radial axis storage. The
Führungsstifte 161 sind gleichmäßig, d.h. bei der gezeigten Ausführungsform um je einen Winkel von 120°, über den Umfang des Stellringes 16 verteilt. Im zusammengebauten Zustand greifen sie, wie insbesondere in Figur 2 erkennbar, in die Führungsnuten 143 des Stellrades 14 ein. Jeder Führungsstift 161 greift dabei als einziger in die ihm jeweils zugeordnete Führungsnut 143 ein. Bei gleichem Azimutalversatz der Führungsstifte 161 und der Führungsnuten 143, wie bei der gezeigten Ausführungsform können die Guide pins 161 are uniform, i. in the embodiment shown by an angle of 120 °, distributed over the circumference of the adjusting ring 16. In the assembled state they engage, as can be seen in particular in Figure 2, in the guide grooves 143 of the adjusting wheel 14 a. Each guide pin 161 engages as the only one in each of its associated guide groove 143 a. With the same azimuthal offset of the guide pins 161 and the guide grooves 143, as in the embodiment shown, the
Führungsstifte 161 in derselben, senkrecht zur Achse des Linearstellantriebs 10 orientierten Ebene angeordnet sein. Der Fachmann wird erkennen, dass eine Relativrotation des Stellrades 14 zum Stellring 16 zu einer relativen Axialverschiebung von Stellring 16 und Stellrad 14 führt - jedenfalls dann, wenn die Führungsstifte 161 gerade in Guide pins 161 may be arranged in the same, oriented perpendicular to the axis of the linear actuator 10 level. The person skilled in the art will recognize that a relative rotation of the setting wheel 14 to the adjusting ring 16 leads to a relative axial displacement of the adjusting ring 16 and the adjusting wheel 14 - in any case, when the guide pins 161 straight in
Übergangsabschnitte 145 der Führungsnuten 143 eingreifen. Im Gegensatz dazu führt eine Relativrotation von Stellrad 14 und Stellring 16 dann nicht zu einer relativen Transition portions 145 of the guide grooves 143 engage. In contrast, a relative rotation of setting wheel 14 and collar 16 then does not lead to a relative
Axialverschiebung, wenn die Führungsstifte 161 gerade in Parkabschnitte 144 der Axialverschiebung when the guide pins 161 just in parking sections 144 of
Führungsnuten 143 eingreifen. Auf die funktionale Bedeutung dieses Zusammenhangs soll weiter unten noch weiter eingegangen werden. Guide grooves 143 engage. The functional significance of this relationship will be discussed further below.
Weiter zeichnet sich der Stellring 16 bei der gezeigten Ausführungsform durch axialnutartige Ausnehmungen 164 in seiner Außenumfangsfläche 163 aus. Diese dienen der Next, the adjusting ring 16 is characterized in the embodiment shown by axialnutartige recesses 164 in its outer peripheral surface 163. These serve the
Drehsicherung des Stellringes 16 im Gehäuse 12a, b. Die Drehsicherung wird durch winkelartige Momentenstützen 18 realisiert, die an der Gehäuseschale 12b fixiert sind, das gesamte Gehäuse 12a, b und insbesondere die Ausnehmungen 164 des Stellringes 16 durchsetzen und mit an der Gehäuseschale 12a fixierten Gegenstücken 20 verbunden sind. Folglich wird eine Rotation des Stellrades 14 gemäß dem oben erläuterten Mechanismus stets zu einer stufenartigen Axialverschiebung des drehgesicherten Stellringes 16 führen. Anti-rotation of the adjusting ring 16 in the housing 12a, b. The rotation lock is realized by angular-like moment supports 18 which are fixed to the housing shell 12b, the entire housing 12a, b and in particular the recesses 164 of the adjusting ring 16 pass through and are connected to the housing shell 12a fixed counterparts 20. Consequently, a rotation of the adjusting wheel 14 according to the mechanism explained above always lead to a step-like axial displacement of the rotationally secured adjusting ring 16.
In den Innenumfang des Stellringes 16 ist ein Kugellager 22 eingepresst. Es dient der Drehentkopplung des Stellringes 16 von einer Schiebemuffe 24, die radial innerhalb des Stellringes 16 angeordnet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform weist die Schiebemuffe eine innere Steckverzahnung 241 auf, mit der sie drehfest aber axial verschieblich auf der nicht dargestellten Rotorwelle einer elektrischen Maschine fixierbar ist. Axial steht die Schiebemuffe 43 im Zusammenbauzustand über die Gehäuseschale 12b hinaus und trägt in diesem Bereich eine Außenverzahnung 242, die der wahlweisen Drehfixierung der In the inner circumference of the adjusting ring 16, a ball bearing 22 is pressed. It is used for the rotational decoupling of the adjusting ring 16 by a sliding sleeve 24, which is arranged radially within the adjusting ring 16. In the embodiment shown, the sliding sleeve has an internal spline 241, with which it is rotatably but axially displaceable on the rotor shaft of an electric machine, not shown fixed. Axial is the sliding sleeve 43 in the assembled state on the housing shell 12b and carries in this area an external toothing 242, the optional rotational fixation of
Schiebemuffe mit entweder dem Sonnenrad oder dem Steg eines nicht dargestellten Planetengetriebes dient. Sliding sleeve with either the sun gear or the web of a planetary gear, not shown, is used.
Weiter in Figur 1 dargestellt sind ein Stützring 26 und ein Fixierring 28, deren Funktionen der Fachmann ohne weiteres erkennen wird, die jedoch für den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Linearstellantriebs nicht von Bedeutung sind. Further illustrated in Figure 1 are a support ring 26 and a fixing ring 28, whose functions will be readily apparent to those skilled in the art, but which are not important for the basic structure of the linear actuator according to the invention.
In Figur 8 sind die mit dem erfindungsgemäßen Stellantrieb erzielbaren drei Schaltstufen separat dargestellt. In Teilfigur 8a ist eine Position dargestellt, in der die Führungsstifte 161 in einen ersten randständigen Parkabschnitt 144 der Führungsnuten 143 des Stellrades 14 eingreifen. In dieser Stellung ist der Stellring 16 und mit ihm die Schiebemuffe 24 maximal nach links verschoben. Durch Rotation der Stellrades 14 wandern die Führungsstifte 161 in den benachbarten Übergangsbereich 145 der Führungsnuten 143, was eine In Figure 8, the recoverable with the actuator according to the invention three switching stages are shown separately. In subfigure 8a, a position is shown, in which the guide pins 161 engage in a first edge parking section 144 of the guide grooves 143 of the setting wheel 14. In this position, the adjusting ring 16 and with it the sliding sleeve 24 is displaced maximally to the left. By rotation of the adjusting wheel 14, the guide pins 161 move into the adjacent transition region 145 of the guide grooves 143, resulting in a
Axialverschiebung des Stellringes 16 und mit ihm der Schiebemuffe 24 zur Folge hat. Erst bei Erreichen des zentralen Parkabschnitts 144 der Führungsnuten 143 kommt diese Axialbewegung zum Stillstand. Diese Position ist in Figur 8b gezeigt. Eine weitere gleichgerichtete Rotation des Stellrades 14 trägt die Führungsstifte 161 in den zweiten Übergangsbereich 145 der Führungsnuten 143, was zu einer weiteren Rechtsverschiebung des Stellringes 16 und mit ihm der Schiebemuffe 24 zur Folge hat. Diese Axialverschiebung kommt zum Stillstand, sobald die Führungsstifte 161 den zweiten randständigen Axialverschiebung the adjusting ring 16 and with it the sliding sleeve 24 has the result. Only when the central parking section 144 of the guide grooves 143 reaches this axial movement comes to a standstill. This position is shown in FIG. 8b. Another rectified rotation of the adjusting wheel 14 carries the guide pins 161 in the second transition region 145 of the guide grooves 143, resulting in a further rightward displacement of the adjusting ring 16 and with it the sliding sleeve 24 result. This axial displacement comes to a standstill as soon as the guide pins 161 the second edge
Parkbereich 144 der Führungsnuten 143 erreicht haben. Natürlich könnte man dieselben Axialstellungen auch mit Führungsnuten gleichmäßiger Spiralsteigung erreichen. Dann müsste jedoch der Rotationsantrieb des Stellrades höchst präzise erfolgen. Insbesondere müsste sichergestellt werden, dass das Stellrad 14 präzise zum Stehen kommt, sodass entweder nur eine langsame Bewegung zwischen den einzelnen Halteposition oder eine frühzeitig eingeleitete Abbremsung der Rotationsbewegung erforderlich wäre. Durch die besondere Ausgestaltung der Führungsnuten 143 mit Parkabschnitten 144 einerseits und Übergangsabschnitten 145 andererseits ist es möglich, das Stellrad 14 in den Parking area 144 of the guide grooves 143 have reached. Of course you could reach the same axial positions with guide grooves even spiral slope. Then, however, the rotational drive of the setting wheel would have to be very precise. In particular, it would have to be ensured that the setting wheel 14 comes to a precise halt, so that either only a slow movement between the individual holding position or an early-initiated braking of the rotational movement would be required. By the special embodiment of the guide grooves 143 with parking sections 144 on the one hand and transition sections 145 on the other hand, it is possible, the setting wheel 14 in the
Übergangsphasen sehr schnell anzutreiben und die Abbremsung erst nach Erreichen des nächsten Parkbereichs 144 einzuleiten, da dann während des Abbremsprozesses nicht mit einer Axialverschiebung zu rechnen ist. Insgesamt führt dies also zu einer deutlichen Beschleunigung des Schaltvorgangs. To drive transition phases very quickly and to initiate the deceleration after reaching the next parking area 144, since then is not to be expected during the deceleration process with an axial displacement. Overall, this leads to a significant acceleration of the switching process.
Zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der Erfindung, d.h. eines To explain the second embodiment of the invention, i. one
Linearstellantriebs 10', wie in den Figuren 9-15 gezeigt, kann grundsätzlich auf das oben Gesagte bezuggenommen werden. Im Folgenden sollen lediglich die wesentlichen Linear actuator 10 ', as shown in Figures 9-15, can basically be referred to the above. In the following, only the essential
Unterschiede zum Linearstellantrieb 10 der Figuren 1-8 Stellung genommen werden. Differences to the linear actuator 10 of Figures 1-8 position taken.
Ein erster wesentlicher Unterschied besteht in der Ausgestaltung der Führungskörper, d.h. derjenigen Elemente, die in die Führungsnuten 143' des Stellrades 14' eingreifen. Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung sind diese als Führungskugeln 161 ' ausgebildet. Die entsprechende Halterung im Stellring 16' ist daher als eine den Außenumfang des A first essential difference is the design of the guide bodies, i. those elements which engage in the guide grooves 143 'of the setting wheel 14'. In the second embodiment of the invention, these are formed as guide balls 161 '. The corresponding holder in the adjusting ring 16 'is therefore as a the outer circumference of the
Stellringes 16' umlaufende Nut 162' ausgebildet. Um eine Drehsicherung der Adjusting ring 16 'circumferential groove 162' is formed. To a rotation of the
Führungskugeln 161 ' zu erreichen, sind die Momentenstützen 18' gegenüber der ersten Ausführungsform modifiziert und weisen insbesondere Axialschlitze 181 ' auf, in welchen die Führungskugeln 161 ' liegen. Axial sind die Führungskugeln 161 ' daher durch die Nut 164' des Stellrings 16' fixiert; azimutal sind sie durch die Schlitze 181 ' der Momentenstützen 18' gesichert. Eine besondere Drehsicherung des Stellringes 16' ist bei der gezeigten To achieve guide balls 161 ', the torque supports 18' are modified compared to the first embodiment and in particular have axial slots 181 ', in which the guide balls 161' lie. Axially, the guide balls 161 'are therefore fixed by the groove 164' of the adjusting ring 16 '; they are azimuthally secured by the slots 181 'of the moment supports 18'. A special anti-rotation of the adjusting ring 16 'is shown in the
Ausführungsform nicht vorgesehen, jedoch ohne weiteres möglich. Insbesondere lassen sich die Momentenstützen 18' so modifizieren, sodass sie sowohl die Führungskugeln 161 ' als auch den Stellring 16' selbst drehsichern. Embodiment not provided, but readily possible. In particular, the torque supports 18 'can be modified so that they secure both the guide balls 161' and the adjusting ring 16 'itself.
Eine weitere Besonderheit der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Lagerung des Stellrades 14'. Diese erfolgt hier durch eine innere Kugellagerung. Hierzu weist das Another special feature of the second embodiment of the invention is the storage of the setting wheel 14 '. This is done here by an inner ball bearing. For this purpose, the
Stellrad 14' radial zwischen seinem Außenumfang und seinem Innenumfang einen seine Radfläche beidseitig überragenden Führungsring 146' auf, auf dem korrespondierende Lagerkugeln 147' laufen. Die Lagerkugeln 147' sind in entsprechenden, gehäusefesten Stützringen 26' gegengelagert. Setting wheel 14 'radially between its outer circumference and its inner circumference a guide surface 146' projecting on both sides of its wheel surface, run on the corresponding bearing balls 147 '. The bearing balls 147 'are counter-mounted in corresponding, housing-fixed support rings 26'.
Im Übrigen kann vollumfänglich auf das oben zur ersten Ausführungsform gesagte verwiesen werden. Figur 16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stellrades 14", die anhand ihrer Unterscheide zu dem sehr ähnlich aufgebauten Stellrad 14 der Figuren 4 bis 6 diskutiert werden soll. Figur 16 zeigt der besseren Erkennbarkeit halber die Einzeilteile des Stellrades 14", die im Montageendzustand eine gemeinsame Schweißgruppe bilden, in For the rest, reference may be made in full to what has been said above for the first embodiment. 16 shows a further embodiment of a setting wheel 14 ", which is to be discussed on the basis of its distinction to the very similarly constructed setting wheel 14 of Figures 4 to 6. Figure 16 shows the single-line parts of the setting wheel 14" for better visibility, which in the final assembled state is a common one Make up welding group, in
Explosionsdarstellung. Ein Trägerring 147" bildet die Grundstruktur des Stellrades 14". An seiner Außenfläche ist ein Außenverzahnungs-Segment 141 " angebracht, in welches ein nicht dargestelltes Antriebsritzel eingreifen und eine Rotationsbewegung des Stellrades bewirken kann. An seiner Innenseiten trägt der Trägerring 147" einen Innenring 147", der seinerseits Träger der Innenumfangsfläche 142" ist, in die die sie spiralartig umlaufenden, azimutal versetzten Führungsnuten 143" eingegraben sind. Wie auch bei der Exploded view. A carrier ring 147 "forms the basic structure of the setting wheel 14". On its outer surface an outer toothing segment 141 "is mounted, in which an unillustrated drive pinion can engage and effect a rotational movement of the setting wheel which are buried spiraling, azimuthally offset guide grooves 143 "
Ausführungsform des Stellrades 14 der Figuren 4 bis 6 weisen die Führungsnuten 143" des Stellrades 14" von Figur 16 jeweils drei Parkabschnitte 144" (zwei endständige und einen zentralen) sowie dazwischen liegende Übergangsabschnitte 145" auf. Die einzelnen Führungsnuten 143" sind bei der Ausführungsform von Figur 16 jedoch kürzer ausgebildet als die Führungsnuten 143 bei der Ausführungsform der Figuren 4 bis 6, sodass sie sich mit ihren Enden nicht überlappen, bei entsprechend steilerer Spiralsteigung der Embodiment of the setting wheel 14 of Figures 4 to 6, the guide grooves 143 "of the setting wheel 14" of Figure 16 each three parking sections 144 "(two terminal and a central) and intermediate transition sections 145" on. However, in the embodiment of FIG. 16, the individual guide grooves 143 "are shorter than the guide grooves 143 in the embodiment of FIGS. 4 to 6, so that they do not overlap with their ends, with a correspondingly steeper spiral pitch
Übergangsabschnitte 145" kann jedoch bei geringerem Rotationswinkel die gleiche Linearverschiebung eines in Figur 16 nicht dargestellten Stellringes erzielt werden. Transition portions 145 ", however, the same linear displacement of a collar, not shown in Figure 16 can be achieved with a smaller angle of rotation.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. A broad range of possible variations will be apparent to those skilled in the art in light of the disclosure herein.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10, 10' Linearstellantrieb 10, 10 'linear actuator
12a, 12a' Gehäuseschale  12a, 12a 'housing shell
12b, 12b' Gehäuseschale  12b, 12b 'housing shell
14, 14', 14" Stellrad  14, 14 ', 14 "wheel
141 , 141 ', 141 " Außenverzahnung  141, 141 ', 141 "external teeth
142, 142', 142" Innenumfangsfläche  142, 142 ', 142 "inner peripheral surface
143, 143', 143" Führungsnut  143, 143 ', 143 "guide groove
144, 144', 144" Parkabschnitt  144, 144 ', 144 "park section
145, 145', 145" Übergangsabschnitt  145, 145 ', 145 "transition section
146' Lagerring  146 'bearing ring
147" Trägerring  147 "carrier ring
148" Innenring  148 "inner ring
15, 15' Antriebsritzel  15, 15 'drive pinion
16, 16' Stellring  16, 16 'collar
161 Führungskörper (Führungsstift) 161 guide body (guide pin)
161 ' Führungskörper (Führungskugel)161 'guide body (guide ball)
162 Halterung (Radialbohrung)162 bracket (radial bore)
162' Halterung (Ringnut) 162 'holder (ring groove)
163, 163' Außenumfangsfläche  163, 163 'outer peripheral surface
164 Ausnehmung in 16  164 recess in 16
17 Führungsritzel  17 guide pinion
17' Lagerkugel  17 'bearing ball
18, 18' Momentenstütze  18, 18 'moment support
181 ' Axialschlitz in 18'  181 'axial slot in 18'
20 Momentenstützen-Gegenstück 20 moment support counterpart
22, 22' Kugellager 22, 22 'ball bearings
24, 24' Schiebemuffe  24, 24 'sliding sleeve
241 , 241 ' Innensteckverzahnung  241, 241 'internal spline
242, 242' Außenverzahnung  242, 242 'external toothing
26, 26' Stützring  26, 26 'support ring
28, 28' Fixierring  28, 28 'fixing ring

Claims

Patentansprüche claims
1. Linearstellantrieb, umfassend 1. Linear actuator, comprising
- ein Stellrad (14, 14'), das als ein rotierbar in einem Gehäuse gelagertes Hohlrad ausgebildet ist,  a setting wheel (14, 14 ') which is designed as a ring gear rotatably mounted in a housing,
- einen mit dem Stellrad (14, 14') gekoppelten Stellantrieb zur rotatorischen  - One with the setting wheel (14, 14 ') coupled actuator for rotatory
Einstellung des Hohlrades in definierten Winkelstellungen,  Adjustment of the ring gear in defined angular positions,
- einen koaxial innerhalb des Stellrades (14, 14') angeordneten, durch Rotation des Stellrades (14, 14') axial verschieblichen Stellring (16, 16'), und  - A coaxially within the setting wheel (14, 14 ') arranged, by rotation of the adjusting wheel (14, 14') axially displaceable adjusting ring (16, 16 '), and
- eine koaxial innerhalb des Stellringes (16, 16') angeordnete, axial fest und  - A coaxially within the adjusting ring (16, 16 ') arranged, axially fixed and
drehentkoppelt mit dem Stellring (16, 16') verbundene Schiebemuffe (24, 24'), wobei die Innenumfangsfläche (142 ,142') des Stellrades und die  rotatably coupled to the adjusting ring (16, 16 ') connected to sliding sleeve (24, 24'), wherein the inner peripheral surface (142, 142 ') of the setting wheel and the
Außenumfangsfläche (163, 163') des Stellringes (16, 16') zwei miteinander wechselwirkende Führungsflächen bilden, die mechanische Führungsstrukturen aufweisen, welche eine Mehrzahl von Führungskörpern (161 , 161 ') umfassen und mittels derer eine Rotationsbewegung des Stellrades (14, 14') in eine  Outer peripheral surface (163, 163 ') of the adjusting ring (16, 16') form two mutually interacting guide surfaces having mechanical guide structures, which comprise a plurality of guide bodies (161, 161 ') and by means of which a rotational movement of the setting wheel (14, 14' ) in a
Axialverschiebung des Stellringes (16, 16') wandelbar ist,  Axial displacement of the adjusting ring (16, 16 ') is changeable,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Führungsstrukturen weiter eine Mehrzahl von gleichförmigen, azimutal gegeneinander versetzten Führungsnuten (143, 143') aufweisen, die in eine erste der Führungsflächen (142, 142') eingebracht sind und diese spiralartig umlaufen und in denen je einer der über den Umfang der anderen der Führungsflächen (163, 163') verteilten, jeweils in Radialrichtung einen runden Querschnitt aufweisenden  in that the guide structures further comprise a plurality of uniform, azimuthally staggered guide grooves (143, 143 ') which are inserted in a first of the guide surfaces (142, 142') and circulate spirally and in each of which one of the circumference of the other the guide surfaces (163, 163 ') distributed, each having a round cross-section in the radial direction
Führungskörper (161 , 161 ') geführt ist.  Guide body (161, 161 ') is guided.
2. Linearstellantrieb nach Anspruch 1 , 2. Linear actuator according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Führungskörper (161 , 161 ') in einer gemeinsamen, senkrecht zur  that the guide bodies (161, 161 ') in a common, perpendicular to
Axialrichtung stehenden Führungsebene angeordnet sind.  Axially directed guide plane are arranged.
3. Linearstellantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, 3. Linear actuator according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Spiralsteigung der Führungsnuten (143, 143') abschnittsweise unterschiedlich ist, wobei ein oder mehrere Abschnitte eine Spiralsteigung von Null aufweisen. that the spiral pitch of the guide grooves (143, 143 ') is different in sections, wherein one or more sections have a spiral pitch of zero.
4. Linearstellantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, 4. Linear actuator according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Führungskörper als radial erstreckte Führungsstifte (161 ) ausgebildet sind, die jeweils in einer Halterung (162) in der die Führungsnuten (143) nicht aufweisenden Führungsfläche (163) gehalten sind.  in that the guide bodies are designed as radially extended guide pins (161) which are each held in a holder (162) in the guide surface (163) which does not have the guide grooves (143).
5. Linearstellantrieb nach Anspruch 4, 5. Linear actuator according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Führungsstifte (161 ) mit ihren Halterungen (162) fest verbunden sind.  in that the guide pins (161) are firmly connected to their holders (162).
6. Linearstellantrieb nach Anspruch 4, 6. Linear actuator according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Führungsstifte in ihren Halterungen um jeweils ihre radiale Stiftachse drehbar gelagert sind.  that the guide pins are rotatably mounted in their holders about their respective radial pin axis.
7. Linearstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 7. Linear actuator according to one of claims 1 to 3,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Führungskörper als in einer Ringnut (162') in der die Führungsnuten (143') nicht aufweisenden Führungsfläche (163') geführte Führungskugeln (161 ') ausgebildet sind.  in that the guide bodies are designed as guide balls (161 ') guided in an annular groove (162') in the guide surface (163 ') not having the guide grooves (143').
8. Linearstellantrieb nach Anspruch 7, 8. Linear actuator according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Führungskugeln (161 ') durch schlitzartige, am Gehäuse fixierte  that the guide balls (161 ') by slot-like, fixed to the housing
Schablonen (18') azimutal in der Ringnut (162') fixiert sind.  Stencils (18 ') are azimuthally fixed in the annular groove (162').
9. Linearstellantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, 9. Linear actuator according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass der Stellring (16) über am Gehäuse fixierte, Ausnehmungen des Stellringes (16) axial durchgreifende Momentenstützen (18) drehgesichert ist.  in that the adjusting ring (16) is secured against rotation by means of momentary supports (18) which engage axially through cross-sectional openings of the adjusting ring (16).
10. Linearstellantrieb nach den Ansprüchen 8 und 9, 10. Linear actuator according to claims 8 and 9,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass jeweils eine Momentenstütze und eine Schablone gemeinsam einstückig ausgebildet sind. that in each case a torque support and a template are formed integrally together.
1 1. Linearstellantrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, 1 1. Linear actuator according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Stellrad (14, 14') eine Außenverzahnung (141 , 141 ') aufweist, mit der ein von einem Stellmotor rotierend antreibbares Antriebsritzel (15, 15') kämmt.  in that the setting wheel (14, 14 ') has an outer toothing (141, 141') with which a drive pinion (15, 15 '), which can be driven in rotation by a servomotor, meshes.
12. Linearstellantrieb nach Anspruch 1 1 , 12. Linear actuator according to claim 1 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Stellrad (14) auf dem Antriebsritzel (15) und einer Mehrzahl von azimutal zu dem Antriebsritzel (15) versetzten, mit der Außenverzahnung (141 ) des Stellrades (14) kämmenden Führungsritzeln (17) gelagert ist.  in that the setting wheel (14) is mounted on the drive pinion (15) and a plurality of guide pinions (17) offset in azimuth with the drive pinion (15) and meshing with the external toothing (141) of the setting wheel (14).
13. Linearstellantrieb nach Anspruch 1 1 , 13. Linear actuator according to claim 1 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Außenverzahnung nur einen Winkelbereich von weniger als 180°, insbesondere von weniger als 90°, überspannt.  that the external toothing spans only an angular range of less than 180 °, in particular less than 90 °.
14. Linearstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , 14. Linear actuator according to one of claims 1 to 1 1,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das Stellrad (14') zwischen seinem Außenumfang und seinem Innenumfang einen seine Radfläche beidseitig überragenden Lagerring (146') aufweist, der über eine Mehrzahl von Wälzkörpern (17') gegen einen korrespondierenden, gehäusefesten Ring (26') gelagert ist.  the setting wheel (14 ') has, between its outer circumference and its inner circumference, a bearing ring (146') projecting on both sides of its wheel surface, which is mounted via a plurality of rolling elements (17 ') against a corresponding housing-fixed ring (26').
15. Motor-Generatoranordnung, umfassend 15. Motor-generator assembly comprising
- einen Elektromotor mit einem außenliegenden Stator und einem innenliegenden Rotor,  an electric motor with an external stator and an internal rotor,
- einen radial innerhalb des Rotors angeordneten Planetensatz mit einem statorfesten Hohlrad, einem Sonnenrad und einem Steg mit darauf drehbar gelagerten  - A radially arranged within the rotor planetary gear set with a statorfesten ring gear, a sun gear and a bridge with rotatably mounted thereon
Planetenrädern, die mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen, wobei wahlweise das Sonnenrad oder der Steg mittels einer drehfest mit dem Rotor verbundenen, axial verschiebbaren Schiebemuffe eines Linearstellantriebs (10, 10'), dessen Gehäuse drehfest mit dem Stator verbunden ist, drehfest mit dem Rotor verbindbar sind, Planetary gears meshing with the sun gear and the ring gear, wherein optionally the sun gear or the web by means of a rotatably connected to the rotor, axially displaceable sliding sleeve of a linear actuator (10, 10 '), the housing is rotatably connected to the stator, rotatably connected to the rotor,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Linearstellantrieb als ein Linearstellantrieb (10, 10') nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgebildet ist. the linear actuator is designed as a linear actuator (10, 10 ') according to one of the preceding claims.
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