DE102015219052A1

DE102015219052A1 - Linear actuator and motor-generator assembly

Info

Publication number: DE102015219052A1
Application number: DE102015219052.8A
Authority: DE
Inventors: Dirk Zeise; Andreas Lenz; Georg-Friedrich Lührs
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2015-10-01
Publication date: 2016-04-14
Also published as: WO2016055359A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearstellantrieb, umfassend – ein Stellrad (14, 14'), das als ein rotierbar in einem Gehäuse gelagertes Hohlrad ausgebildet ist, – einen mit dem Stellrad (14, 14') gekoppelten Stellantrieb zur rotatorischen Einstellung des Hohlrades in definierten Winkelstellungen, – einen koaxial innerhalb des Stellrades (14, 14') angeordneten, durch Rotation des Stellrades (14, 14') axial verschieblichen Stellring (16, 16'), und – eine koaxial innerhalb des Stellringes (16, 16') angeordnete, axial fest und drehentkoppelt mit dem Stellring (16, 16') verbundene Schiebemuffe (24, 24'), wobei die Innenumfangsfläche (142, 142') des Stellrades und die Außenumfangsfläche (163, 163') des Stellringes (16, 16') zwei miteinander wechselwirkende Führungsflächen bilden, die eine Mehrzahl von Führungskörpern (161, 161') umfassende, mechanische Führungsstrukturen aufweisen, mittels derer eine Rotationsbewegung des Stellrades (14, 14') in eine Axialverschiebung des Stellringes (16, 16') wandelbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, 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 Führungskörper (161, 161') geführt ist.The invention relates to a linear actuator, comprising - an adjusting wheel (14, 14 ') which is designed as a rotatably mounted in a housing ring gear, - a with the setting wheel (14, 14') coupled actuator for rotational adjustment of the ring gear in defined angular positions, - a coaxially within the adjusting wheel (14, 14 ') arranged, by rotation of the adjusting wheel (14, 14') axially displaceable adjusting ring (16, 16 '), and - a coaxially within the adjusting ring (16, 16') arranged, axially fixed and rotationally coupled to the adjusting ring (16, 16 ') connected to the sliding sleeve (24, 24'), wherein the inner peripheral surface (142, 142 ') of the adjusting wheel and the outer peripheral surface (163, 163') of the adjusting ring (16, 16 ') form two interacting guide surfaces having a plurality of guide bodies (161, 161') comprising, mechanical guide structures, by means of which a rotational movement of the adjusting wheel (14, 14 ') in an axial displacement of the adjusting ring (16, 16 ') is convertible. The invention is characterized in that the guide structures further comprise a plurality of uniform, azimuthally staggered guide grooves (143, 143 '), which are introduced into a first of the guide surfaces (142, 142') and these spiral around and in which ever one of the over the circumference of the other of the guide surfaces (163, 163 ') distributed, each in the radial direction a circular cross-section having guide body (161, 161') is guided.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Linearstellantrieb, umfassend

– ein Stellrad, das als ein rotierbar in einem Gehäuse gelagertes Hohlrad ausgebildet ist,
– einen mit dem Stellrad gekoppelten Stellantrieb zur rotatorischen Einstellung des Hohlrades in definierten Winkelstellungen,
– einen koaxial innerhalb des Stellrades angeordneten, durch Rotation des Stellrades axial verschieblichen Stellring, und
– eine koaxial innerhalb des Stellringes angeordnete, axial fest und drehentkoppelt mit dem Stellring verbundene Schiebemuffe,

wobei die Innenumfangsfläche des Stellrades und die Außenumfangsfläche des Stellringes zwei miteinander wechselwirkende Führungsflächen bilden, die mechanische Führungsstrukturen aufweisen, welche eine Mehrzahl von Führungskörpern umfassen und mittels derer eine Rotationsbewegung des Stellrades in eine Axialverschiebung des Stellringes wandelbar ist. 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,
- A coaxially disposed within the setting wheel, by rotation of the setting wheel axially displaceable collar, and
A coaxially arranged within the adjusting ring, axially fixed and rotatably coupled to the adjusting ring sliding sleeve,

wherein the inner peripheral surface of the setting wheel and the outer peripheral surface of the adjusting ring form two mutually interacting guide surfaces having mechanical guide structures comprising a plurality of guide bodies and by means of which a rotational movement of the setting wheel is convertible into an axial displacement of the adjusting ring.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Motor-Generatoranordnung, umfassend

– einen Elektromotor mit einem außenliegenden Stator und einem innenliegenden Rotor,
– einen radial innerhalb des Rotors angeordneten Planetensatz mit einem statorfesten Hohlrad, einem Sonnenrad und einem Steg mit darauf drehbar gelagerten 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, dessen Gehäuse drehfest mit dem Stator verbunden ist, drehfest mit dem Rotor verbindbar sind. The invention further relates to a motor-generator arrangement comprising

An electric motor with an external stator and an internal rotor,
A planetary gear set arranged radially inside the rotor with a stator-fixed ring gear, a sun gear and a bridge with planet gears rotatably mounted thereon, which mesh 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 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 . Such linear actuators and motor-generator arrangements are known from the post-published German patent application 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 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 Stellringes ist an wenigstens drei definierten Stellen mit einem axial ausgerichteten Verzahnungsabschnitt versehen. Die Verzahnungsrichtungen der einzelnen 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 Innenverzahnung des Stellrades als auch mit den senkrecht dazu ausgerichteten 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. 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 its sun gear or its web rotatably coupled to the rotor shaft. The known 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 adjusting ring is provided at least three defined locations with an axially aligned toothing section. The toothing directions of the individual toothed sections of the adjusting ring are thus perpendicular to the circumferentially oriented 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-axis of rotation and groups in axially aligned and evenly over the hedgehog Circumferentially distributed rows are arranged on the hedgehog wheel surface. This hedgehog toothing is thus able to mesh both with the internal toothing of the setting wheel and with the toothing sections of the adjusting ring aligned perpendicular thereto. 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 Patentanmeldung eine gattungsgemäße Motor-Generatoranordnung angegeben. As an advantageous application of such a linear actuator, a generic motor-generator arrangement is specified in said patent application.

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. 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.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gattungsgemäßen Linearstellantrieb und entsprechend eine gattungsgemäße Motor-Generatoranordnung mit vereinfachter Herstellung und verbesserter Betriebssicherheit vorzuschlagen. 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 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 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. 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 for example from the DE 10 2013 002 382 A1 known. In the known actuator, the thumbwheel is designed as the ring-ie hollow-wheel-shaped rotor designed as an internal rotor electrical machine. As a collar acts a hollow spindle whose outer thread engages in a corresponding internal thread of the rotor acting as a spindle nut. 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 document proposes to form the hollow spindle as a ball screw, but this is mandatory with a ball return channel in the spindle nut, that is connected in the rotor, which is structurally complex and which also causes the electrical flow in the elektischen machine is disturbed.

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, i. In the circumferential direction mutually offset guide grooves are basically comparable to the gears a multi-thread. Unlike the multi-start thread but engage in these 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" are possible in the course of the guide grooves, wherein, of course, all grooves at the corresponding point have 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 Führungsnuten eingreifen, eine weitere geringfügige Rotation des Stellrades nicht zu einer weiteren Axialverstellung des Stellrings führt. Es ist daher sinnvoll, bevorzugte Axialstellungen des Stellringes, die beispielsweise bestimmten Schaltstellungen eines mit dem Linearstellantrieb gekoppelten Getriebes entsprechen, den Abschnitten 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 Führungskörper in den Übergangsabschnitten geführt sind, ergibt sich eine 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 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 Maximalgeschwindigkeit durchlaufen werden, d.h. der eigentliche axiale Stellvorgang kann mit Maximalgeschwindigkeit erfolgen, was zu reduzierten Schaltzeiten führt. 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. It will be appreciated by those skilled in the art that if the guide bodies engage zero in the associated guide grooves in areas of spiral pitch, further slight rotation of the thumbwheel does not result in further axial adjustment of the control ring. It therefore makes sense to associate preferred axial positions of the adjusting ring, which correspond, for example, to certain switching positions of a gear coupled to the linear actuator, to the sections of 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-disappearing spiral pitch of the guide grooves, which are to be referred to here as transition sections. If the setting wheel rotates while the guide bodies are guided in the transition sections, an axial displacement of the adjusting ring results. 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, during the transition from one switching position to the other, ie during rotation of the setting wheel, so that the guide body are guided by a parking area via a transfer area to another parking area to drive the wheel at high speed, with a deceleration after reaching the desired axial position of the adjusting ring must be initiated. 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 to be traversed, ie 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 Führungskugeln, fixieren sie jedoch an der zugeordneten Position relativ zum Gehäuse. However, as with non-ball-shaped guide bodies, it is also necessary in the case of the guide balls to fix them azimuthally. It is preferably provided for this purpose that the guide balls are fixed azimuthally in the annular groove by slot-like, fixed to the housing templates. These templates allow any rotation of the guide balls, but fix them in 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 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. 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 the case of guide bodies which are fixed to the adjusting ring a rotation lock is 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 Außenverzahnung aufweist, mit der ein von einem Stellmotor rotierend antreibbares 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 Erfordernis einer winkelgenauen Montage des Stellrades darstellt. To drive the setting wheel, it is preferably provided that the setting wheel has an external toothing, with which a drive pinion, which can be driven in rotation by a servomotor, 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 drawback that is the requirement of a precise angle mounting of the setting wheel.

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 is mounted on a plurality of rolling elements against a corresponding ring fixed to the housing. 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:

1: eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearstellantriebs, 1 FIG. 4: an exploded view of a first embodiment of a linear actuator according to the invention, FIG.

2: eine Schnittdarstellung durch den Linearstellantrieb von 1 im Zusammenbauzustand, 2 : a sectional view through the linear actuator of 1 in the assembled state,

3: eine perspektivische Ansicht des Linearstellantriebs von 1 im Zusammenbauzustand, 3 : a perspective view of the linear actuator of 1 in the assembled state,

4: eine perspektivische Darstellung des Stellrades des Linearstellantriebs von 1, 4 : A perspective view of the adjusting wheel of the linear actuator of 1 .

5: eine Schnittdarstellung des Stellrades von 4, 5 : a sectional view of the adjusting wheel of 4 .

6: eine schematische Darstellung der Nutführung im Stellrad von 4, 6 : a schematic representation of the groove guide in the wheel of 4 .

7: eine Explosionsdarstellung von Stellring, Schiebemuffe und weiteren Elementen des Linearstellantriebs von 1, 7 : An exploded view of the collar, sliding sleeve and other elements of the linear actuator of 1 .

8: drei Schnittdarstellungen des Linearstellantriebs von 1 im Zusammenbauzustand zur Illustration der drei Schaltstellungen, 8th Three sectional views of the linear actuator of 1 in the assembled state to illustrate the three switch positions,

9: eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Linearstellantriebs, 9 FIG. 4: an exploded view of a second embodiment of a linear actuator according to the invention, FIG.

10: eine Schnittdarstellung des Linearstellantriebs von 9 im Zusammenbauzustand, 10 : a sectional view of the linear actuator of 9 in the assembled state,

11: eine perspektivische Darstellung des Linearstellantriebs von 9 im Zusammenbauzustand, 11 : A perspective view of the linear actuator of 9 in the assembled state,

12: eine perspektivische Darstellung des Stellrades des Linearstellantriebs von 9, 12 : A perspective view of the adjusting wheel of the linear actuator of 9 .

13: eine Schnittdarstellung des Stellrades von 12, 13 : a sectional view of the adjusting wheel of 12 .

14: eine Explosionsdarstellung von Stellrad, Stellring, Schiebemuffe und weiteren Elementen des Linearstellantriebs von 9, 14 : An exploded view of the adjusting wheel, adjusting ring, sliding sleeve and other elements of the linear actuator of 9 .

15: eine perspektivische Darstellung der Komponenten von 14 im Zusammenbauzustand, 15 : a perspective view of the components of 14 in the assembled state,

16: eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Stellrades. 16 : An exploded view of another 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 1–8 zeigen eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearstellantriebs 10 in unterschiedlichen Darstellungen zur Illustration unterschiedlicher Aspekte. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich primär auf die vollständige Darstellung in 1, wobei der Fachmann durch Vergleich der Bezugszeichen die entsprechenden Elemente in den Detailansichten der 2 bis 7 problemlos wiederfindet. Auf diese soll lediglich punktuell eingegangen werden. Zur Erläuterung der unterschiedlichen Schaltstellungen soll auf 8 jedoch eingehender eingegangen werden. Analoges gilt für die 9–15, die eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Linearstellantriebs 10' zeigen, wobei hier jedoch auf eine explizite Darstellung der unterschiedlichen Schaltstellungen verzichtet wurde. Die in den 9–15 verwendeten, gestrichenen Bezugszeichen (x') entsprechen den funktional äquivalenten Elementen mit nummerisch gleichen Bezugszeichen in den 1–8. The 1 - 8th show a first embodiment of the linear actuator according to the invention 10 in different representations to illustrate different aspects. The following description refers primarily to the complete illustration in FIG 1 By comparing the reference numerals, the person skilled in the art, the corresponding elements in the detail views of 2 to 7 easily finds again. These should be addressed only selectively. To explain the different switching positions should 8th but will be discussed in more detail. The same applies to the 9 - 15 , Which is a second embodiment of the linear actuator according to the invention 10 ' show, but here was waived an explicit representation of the different switching positions. The in the 9 - 15 used, painted reference numerals (x ') correspond to the functionally equivalent elements with numerically the same reference numerals in the 1 - 8th ,

Der Linearstellantrieb 10 von 1 ist, wie besonders in 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 from 1 is how special in 3 recognizable, constructed as an independent module, which by the 2-part housing formed, consisting of the housing shells 12a and 12b is limited to the outside. This housing is in the preferred application, in which the linear actuator 10 is used for switching a arranged on the rotor shaft of an electric machine planetary gear, statorfest arranged.

Innerhalb des Gehäuses 12a, b ist das Stellrad 14 rotierbar gelagert. Es weist eine Außenverzahnung 141 auf, welche seinem Rotationsantrieb und bei der gezeigten Ausführungsform auch seiner Lagerung im Gehäuse 12a, b dient. So kämmt die 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 Stellrades 14 zu erzeugen. Inside the case 12a , b is the thumbwheel 14 rotatably mounted. It has an external toothing 141 on which its rotational drive and in the embodiment shown also its storage in the housing 12a , b serves. This meshes with the external toothing of the adjusting wheel 14 with a rotatable in the housing shells 12a . 12b stored drive pinion 15 whose shaft is connected to a servomotor, not shown. By the servomotor, the drive pinion 15 be precisely rotated, resulting in a corresponding rotation of the setting wheel 14 leads. To its storage are two guide pinions 17 provided, which also in the housing shells 12a . 12b rotatably mounted and also with the external teeth 141 of the adjusting wheel 14 comb. The guide pinions 17 and the drive pinion 15 are even, ie at a distance of 120 °, over the circumference of the housing 12a , b distributed to a uniform bearing of the setting wheel 14 to create.

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 4–6, wobei 6 eine schematische Abwicklung der Innenumfangsfläche 142 des Stellrades 14 darstellt. Man erkennt hier gut die grundsätzliche Gleichförmigkeit und den Azimutalversatz der 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. In its inner peripheral surface 142 has the wheel 14 three guide grooves 143 on, the uniform, but azimuthal against each other, namely offset by 120 °, are arranged. A detailed representation of the guide grooves 143 is found in the 4 - 6 , in which 6 a schematic development of the inner peripheral surface 142 of the adjusting wheel 14 represents. One recognizes here well the fundamental uniformity and the azimuthal offset of the guide 143 , In the embodiment shown, they have the inner peripheral surface 142 basically spirally encircling guide grooves 143 in each case three sections of vanishing spiral pitch and in each case two sections of constant spiral pitch joining these sections to one another. The sections of disappearing spiral pitch are to be referred to below as park sections 144 be addressed while the intervening sections of constant spiral pitch as transitional sections 145 to be addressed. 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 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 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 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 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 Übergangsabschnitte 145 der Führungsnuten 143 eingreifen. Im Gegensatz dazu führt eine Relativrotation von Stellrad 14 und Stellring 16 dann nicht zu einer relativen Axialverschiebung, wenn die Führungsstifte 161 gerade in Parkabschnitte 144 der Führungsnuten 143 eingreifen. Auf die funktionale Bedeutung dieses Zusammenhangs soll weiter unten noch weiter eingegangen werden. Radial inside the setting wheel 14 is a collar 16 arranged. A detail of the adjusting ring 16 can be found in 7 , The collar 16 is characterized in particular by three round guide pins in the profile 161 made in corresponding brackets, designed as radial bores 162 in the outer peripheral surface 163 of the adjusting ring 16 , are 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 guide pins 161 are uniform, ie in the embodiment shown by an angle of 120 °, over the circumference of the adjusting ring 16 distributed. When assembled, they attack, as in particular 2 recognizable, in the guide grooves 143 of the adjusting wheel 14 one. Every guide pin 161 engages as the only one in each assigned to him guide 143 one. With the same azimuthal offset of the guide pins 161 and the guide grooves 143 As in the embodiment shown, the guide pins 161 in the same, perpendicular to the axis of the linear actuator 10 oriented level. The person skilled in the art will recognize that a relative rotation of the setting wheel 14 to the collar 16 to a relative axial displacement of collar 16 and thumbwheel 14 leads - at least when the guide pins 161 straight into transitional sections 145 the guide grooves 143 intervention. In contrast, a relative rotation of Stellrad leads 14 and collar 16 then not to a relative axial displacement when the guide pins 161 straight into park sections 144 the guide grooves 143 intervention. 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 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. Next is the collar 16 in the embodiment shown by axialnutartige recesses 164 in its outer peripheral surface 163 out. These serve to prevent rotation of the adjusting ring 16 in the case 12a , b. The anti-rotation device is provided by angular torque supports 18 realized on the housing shell 12b are fixed, the entire case 12a , b and in particular the recesses 164 of the adjusting ring 16 prevail and with on the housing shell 12a fixed counterparts 20 are connected.

Folglich wird eine Rotation des Stellrades 14 gemäß dem oben erläuterten Mechanismus stets zu einer stufenartigen Axialverschiebung des drehgesicherten Stellringes 16 führen. Consequently, a rotation of the setting wheel 14 according to the above-explained mechanism always to a step-like axial displacement of the rotation-secured adjusting ring 16 to lead.

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 Schiebemuffe mit entweder dem Sonnenrad oder dem Steg eines nicht dargestellten Planetengetriebes dient. In the inner circumference of the adjusting ring 16 is a ball bearing 22 pressed. It serves for the rotational decoupling of the adjusting ring 16 from a sliding sleeve 24 that are radially inside the adjusting ring 16 is arranged. In the embodiment shown, the sliding sleeve has an internal spline 241 on, with the rotationally fixed but axially displaceable on the rotor shaft, not shown, an electric machine can be fixed. Axial is the sliding sleeve 43 in the assembled state via the housing shell 12b out and carries in this area an external toothing 242 which serves the optional rotational fixation of the sliding sleeve with either the sun gear or the web of a planetary gear, not shown.

Weiter in 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 in 1 shown 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 to the basic structure of the linear actuator of the present invention.

In 8 sind die mit dem erfindungsgemäßen Stellantrieb erzielbaren drei Schaltstufen separat dargestellt. In Teil8a 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 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 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 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 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. In 8th the achievable with the actuator according to the invention three switching stages are shown separately. In part 8a is shown a position in which the guide pins 161 in a first marginal park section 144 the guide grooves 143 of the adjusting wheel 14 intervention. In this position is the collar 16 and with him the sliding sleeve 24 maximally shifted to the left. By rotation of the adjusting wheel 14 wander the guide pins 161 in the adjacent transition area 145 the guide grooves 143 what an axial displacement of the adjusting ring 16 and with him the sliding sleeve 24 entails. Only when reaching the central park section 144 the guide grooves 143 this axial movement comes to a standstill. This position is in 8b shown. Another rectified rotation of the setting wheel 14 carries the guide pins 161 in the second transition area 145 the guide grooves 143 , resulting in a further right shift of the collar 16 and with him the sliding sleeve 24 entails. This axial displacement comes to a halt as soon as the guide pins 161 the second edge parking area 144 the guide grooves 143 achieved. 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 should be ensured that the setting wheel 14 Precisely comes to a halt, so that either only a slow movement between the single stop position or an early initiated deceleration of the rotational movement would be required. Due to the special design of the guide 143 with park sections 144 on the one hand and transitional sections 145 On the other hand, it is possible, the setting wheel 14 To drive in the transitional phases very quickly and the deceleration after reaching the next parking area 144 initiate because then during the deceleration process is not to be expected 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 Linearstellantriebs 10', wie in den 9–15 gezeigt, kann grundsätzlich auf das oben Gesagte bezuggenommen werden. Im Folgenden sollen lediglich die wesentlichen Unterschiede zum Linearstellantrieb 10 der 1–8 Stellung genommen werden. To explain the second embodiment of the invention, ie a linear actuator 10 ' as in the 9 - 15 basically, the above can be referred to. The following are merely the essential differences from the linear actuator 10 of the 1 - 8th Commented.

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 Stellringes 16' umlaufende Nut 162' ausgebildet. Um eine Drehsicherung der 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 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. A first essential difference is the design of the guide body, ie those elements which are in the guide 143 ' of the adjusting wheel 14 ' intervention. In the second embodiment of the invention, these are as guide balls 161 ' educated. The corresponding holder in the adjusting ring 16 ' is therefore as a the outer circumference of the adjusting ring 16 ' circumferential groove 162 ' educated. To prevent rotation of the guide balls 161 ' to reach, are the moment supports 18 ' compared to the first embodiment modified and have in particular axial slots 181 ' in which the guide balls 161 ' lie. Axial are the guide balls 161 ' therefore through the groove 164 ' of the adjusting ring 16 ' fixed; They are azimuthal through the slits 181 ' the moment supports 18 ' secured. A special anti-rotation lock of the adjusting ring 16 ' is not provided in the embodiment shown, but readily possible. In particular, the moment supports can be 18 ' modify so that they both the guide balls 161 ' as well as the collar 16 ' self-locking.

Eine weitere Besonderheit der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Lagerung des Stellrades 14'. Diese erfolgt hier durch eine innere Kugellagerung. Hierzu weist das 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. 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 setting wheel 14 ' radially between its outer circumference and its inner circumference a guide surface protruding on both sides of its wheel surface 146 ' on, on the corresponding bearing balls 147 ' to run. The bearing balls 147 ' are in corresponding, housing-fixed support rings 26 ' against stored.

Im Übrigen kann vollumfänglich auf das oben zur ersten Ausführungsform gesagte verwiesen werden. For the rest, reference may be made in full to what has been said above for the first embodiment.

16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stellrades 14'', die anhand ihrer Unterscheide zu dem sehr ähnlich aufgebauten Stellrad 14 der 4 bis 6 diskutiert werden soll. 16 zeigt der besseren Erkennbarkeit halber die Einzeilteile des Stellrades 14'', die im Montageendzustand eine gemeinsame Schweißgruppe bilden, 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 Ausführungsform des Stellrades 14 der 4 bis 6 weisen die Führungsnuten 143'' des Stellrades 14'' von 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 16 jedoch kürzer ausgebildet als die Führungsnuten 143 bei der Ausführungsform der 4 bis 6, sodass sie sich mit ihren Enden nicht überlappen. bei entsprechend steilerer Spiralsteigung der Übergangsabschnitte 145'' kann jedoch bei geringerem Rotationswinkel die gleiche Linearverschiebung eines in 16 nicht dargestellten Stellringes erzielt werden. 16 shows a further embodiment of a setting wheel 14 '' , the basis of their differences to the very similarly constructed wheel 14 of the 4 to 6 should be discussed. 16 shows the better recognizability half the Einzeilteile the setting wheel 14 '' , which form a common welding group in the final assembly state, in an exploded view. A carrier ring 147 '' forms the basic structure of the setting wheel 14 '' , On its outer surface is an external gear segment 141 '' mounted, in which engage an unillustrated drive pinion and can cause a rotational movement of the setting wheel. On its insides carries the carrier ring 147 '' an inner ring 147 '' , which in turn supports the inner peripheral surface 142 '' is, in which the spiraling, azimuthally offset guide grooves 143 '' are buried. As with the embodiment of the setting wheel 14 of the 4 to 6 have the guide grooves 143 '' of the adjusting wheel 14 '' from 16 three parking sections each 144 '' (two terminal and one central) and intermediate transition sections 145 '' on. The individual guide grooves 143 '' are in the embodiment of 16 however, shorter than the guide grooves 143 in the embodiment of the 4 to 6 so they do not overlap with their ends. at a correspondingly steeper spiral pitch of the transition sections 145 '' However, at a lower rotation angle, the same linear displacement of a 16 Not shown adjusting ring can be achieved.

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. In the light of the disclosure herein, those skilled in the art will be offered a wide range of possible variations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10,10' 10.10 ': Linearstellantrieb Linear Actuator
12a,12a' 12a, 12a ': Gehäuseschale shell
12b, 12b' 12b, 12b ': Gehäuseschale shell
14, 14', 14'' 14, 14 ', 14' ': Stellrad thumbwheel
141, 141', 141'' 141, 141 ', 141' ': Außenverzahnung external teeth
142, 142', 142'' 142, 142 ', 142' ': Innenumfangsfläche Inner circumferential surface
143, 143', 143'' 143, 143 ', 143' ': Führungsnut guide
144, 144', 144'' 144, 144 ', 144' ': Parkabschnitt Park section
145, 145', 145'' 145, 145 ', 145' ': Übergangsabschnitt Transition section
146' 146 ': Lagerring bearing ring
147'' 147 '': Trägerring support ring
148'' 148 '': Innenring inner ring
15, 15' 15, 15 ': Antriebsritzel pinion
16, 16' 16, 16 ': Stellring collar
161 161: Führungskörper (Führungsstift) Guide body (guide pin)
161' 161 ': Führungskörper (Führungskugel) Guide body (guide ball)
162 162: Halterung (Radialbohrung) Bracket (radial bore)
162' 162 ': Halterung (Ringnut) Bracket (ring groove)
163, 163' 163, 163 ': Außenumfangsfläche Outer circumferential surface
164 164: Ausnehmung in 16 Recess in 16
17 17: Führungsritzel guide wheel
17' 17 ': Lagerkugel bearing ball
18, 18' 18, 18 ': Momentenstütze torque support
181' 181 ': Axialschlitz in 18' Axial slot in 18 '
20 20: Momentenstützen-Gegenstück Support moments counterpart
22, 22' 22, 22 ': Kugellager ball-bearing
24, 24' 24, 24 ': Schiebemuffe sliding sleeve
241, 241' 241, 241 ': Innensteckverzahnung Internal splines
242, 242' 242, 242 ': Außenverzahnung external teeth
26, 26' 26, 26 ': Stützring support ring
28, 28' 28, 28 ': Fixierring fixing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102013006168 [0003]
DE 102013002382 A1 [0010]

Claims

Linear actuator, comprising - a thumbwheel ( 14 . 14 ' ), which is designed as a rotatably mounted in a housing ring gear, - one with the setting wheel ( 14 . 14 ' ) coupled actuator for rotational adjustment of the ring gear in defined angular positions, - coaxially within the setting wheel ( 14 . 14 ' ), by rotation of the adjusting wheel ( 14 . 14 ' ) axially displaceable adjusting ring ( 16 . 16 ' ), and - a coaxial within the collar ( 16 . 16 ' ), axially fixed and rotatably coupled with the adjusting ring ( 16 . 16 ' ) connected sliding sleeve ( 24 . 24 ' ), wherein the inner circumferential surface ( 142 . 142 ' ) of the setting wheel and the outer circumferential surface ( 163 . 163 ' ) of the adjusting ring ( 16 . 16 ' ) form two interacting guide surfaces having mechanical guide structures comprising a plurality of guide bodies ( 161 . 161 ' ) and by means of which a rotational movement of the setting wheel ( 14 . 14 ' ) in an axial displacement of the adjusting ring ( 16 . 16 ' ) Is changeable, characterized in that the guide structure further comprises a plurality (of uniform azimuthally staggered guide grooves 143 . 143 ' ), which in a first of the guide surfaces ( 142 . 142 ' ) are introduced and these rotate spirally and in which each one of the circumference of the other of the guide surfaces ( 163 . 163 ' ), in each case in the radial direction a round cross-section having guide body ( 161 . 161 ' ) is guided.

Linear actuator according to claim 1, characterized in that the guide body ( 161 . 161 ' ) are arranged in a common, perpendicular to the axial direction guide plane.

Linear actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the spiral pitch of the guide grooves ( 143 . 143 ' ) is sectionally different, with one or more sections having a spiral pitch of zero.

Linear actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the guide body as a radially extending guide pins ( 161 ) are formed, each in a holder ( 162 ) in which the guide grooves ( 143 ) not having guide surface ( 163 ) are held.

Linear actuator according to claim 4, characterized in that the guide pins ( 161 ) with their brackets ( 162 ) are firmly connected.

Linear actuator according to claim 4, characterized in that the guide pins are rotatably mounted in their holders about their respective radial pin axis.

Linear actuator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the guide body as in an annular groove ( 162 ' ) in which the guide grooves ( 143 ' ) not having guide surface ( 163 ' ) guided guide balls ( 161 ' ) are formed.

Linear actuator according to claim 7, characterized in that the guide balls ( 161 ' ) by slit-like, fixed to the housing stencils ( 18 ' ) azimuthally in the annular groove ( 162 ' ) are fixed.

Linear actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting ring ( 16 ) on the housing fixed, recesses of the adjusting ring ( 16 ) Axially comprehensive torque supports ( 18 ) is rotationally secured.

Linear actuator according to claims 8 and 9, characterized in that in each case a torque support and a template are formed integrally together.

Linear actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the setting wheel ( 14 . 14 ' ) an outer toothing ( 141 . 141 ' ), with which one of a servomotor rotationally driven drive pinion ( 15 . 15 ' ) combs.

Linear actuator according to claim 11, characterized in that the setting wheel ( 14 ) on the drive pinion ( 15 ) and a plurality of azimuthal to the drive pinion ( 15 ), with the external toothing ( 141 ) of the adjusting wheel ( 14 ) meshing guide pinions ( 17 ) is stored.

Linear actuator according to claim 11, characterized in that the external toothing spans only an angular range of less than 180 °, in particular of less than 90 °.

Linear actuator according to one of claims 1 to 11, characterized in that the setting wheel ( 14 ' ) between its outer circumference and its inner circumference a bearing surface protruding on both sides of its wheel surface (US Pat. 146 ' ), which via a plurality of rolling elements ( 17 ' ) against a corresponding housing-fixed ring ( 26 ' ) is stored.

Motor-generator assembly, comprising - an electric motor with an outer stator and an inner rotor, - a radially arranged inside the rotor planetary gear set with a statorfesten ring gear, a sun gear and a bridge with rotatable thereon mounted planet gears, which mesh 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 ' ), whose housing is rotatably connected to the stator, rotatably connected to the rotor, characterized in that the linear actuator as a linear actuator ( 10 . 10 ' ) is designed according to one of the preceding claims.