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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rotations-Translationswandler mit Wälzkörperumlauf, aufweisend eine Spindel, an deren Außenumfang ein erster Teil einer Laufrille ausgebildet ist, eine Mutter, an deren Innenumfang ein zweiter Teil der Laufrille ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Wälzelementen, die in der Laufrille angeordnet sind, und einen Rückführkanal, der entgegengesetzte Enden der Laufrille miteinander verbindet, um die Wälzelemente umlaufen lassen zu können, wobei der Rückführkanal durch die Spindel hindurch ausgebildet ist.
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Ein derartiger Rotations-Translationswandler in Form eines Kugelgewindetriebs ist allgemein bekannt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Aktuatoranordnung zum axialen Versetzen eines Betätigungsgliedes mittels einer Antriebskraft, die von einer elektrischen Maschine erzeugt wird, insbesondere für eine Schaltkupplungsanordnung eines Stufenwechselgetriebes, wobei das Betätigungsglied in Bezug auf eine Drehwelle axial verschieblich gelagert ist, wobei die elektrische Maschine einen gehäusefesten Stator und einen Rotor aufweist, der mit dem Betätigungsglied gekoppelt und koaxial zu dem Betätigungsglied angeordnet ist.
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Eine derartige Aktuatoranordnung ist bekannt aus dem Dokument
DE 101 03 664 A1 .
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Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Schaltkupplungsanordnung für ein Stufenwechselgetriebe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Führungsmuffe, die an einer Drehwelle festgelegt ist und eine Führungsmuffenverzahnung aufweist, mit einer Schaltmuffe, die eine Schaltmuffenverzahnung aufweist, die mit der Führungsmuffenverzahnung in Eingriff steht, so dass die Schaltmuffe in Bezug auf die Drehwelle drehfest und axial verschieblich gelagert ist, und mit einem Kupplungskörper, der an einem Losrad festgelegt ist, das an der Drehwelle drehbar gelagert ist, und der eine Kupplungskörperverzahnung aufweist, in die die Schaltmuffenverzahnung eingeschoben werden kann, um das Losrad drehfest mit der Drehwelle zu verbinden, wobei die Schaltmuffe mittels einer Aktuatoranordnung axial verschiebbar ist.
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Aus dem Dokument
DE 100 21 368 A1 ist ein mechatronischer Aktuator bekannt, bei dem ein Rotor eines Elektromotors als Hohlrad, als Planetenträger oder integriert in die Planetenräder eines Planetenradsatzes ausgebildet ist. Ein Sonnenrad des Planetenradsatzes ist als Spindel für einen Linearantrieb ausgebildet.
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Eine elektromechanisch betätigbare Scheibenbremse ist aus dem Dokument
DE 195 11 287 B4 bekannt. Ein Rotor ist als Hohlwelle ausgebildet und umgibt ein Untersetzungsgetriebe in Form eines Rollengewindetriebs, dessen Ausgangsglied als Betätigungsglied für die Scheibenbremse dient. Zwischen den Rotor und den Rollengewindetrieb kann ein Planetengetriebe geschaltet sein.
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Das Dokument
DE 10 2004 013 450 B4 betrifft eine Schalteinrichtung für ein Stufenwechselgetriebe. Schalt- und Synchronisierungsvorgänge werden elektromagnetisch realisiert. Ein Losrad und eine Führungsmuffe sind zur Führung eines magnetischen Flusses ausgelegt, der von einem Stator erzeugt wird. An der Führungsmuffe sind Schaltstifte axial verschieblich gelagert, die zur Herstellung eines Formschlusses mit einem Losrad dienen.
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Aus dem Dokument
DE 199 47 405 A1 ist ein Stufenwechselgetriebe in Vorgelegebauweise bekannt, bei dem eine Schaltmuffe einer Synchronschaltkupplung mittels eines elektrischen Linear-Schrittmotors betätigbar ist. Der Schrittmotor kann als Reluktanzmotor ausgebildet und in dem Getriebegehäuse aufgenommen sein.
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Ferner offenbart das oben genannte Dokument
DE 101 03 664 A1 eine Synchronisiereinrichtung, bei der die Schaltmuffe als Teil des elektrischen Antriebs ausgebildet ist. Dabei kann der Antrieb als Linearmotor oder als rotatorischer Antrieb ausgebildet sein. Im letzteren Fall ist die Schaltmuffe über Wälz- oder Gleitlager gegenüber einer Spindel drehbar, aber mit dieser verschiebbar gelagert. Die Spindel trägt eine elektromotorische Komponente und bildet mit zwei sich am Gehäuse abstützenden Spindelmuttern einen Rotations-Translationswandler.
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Aus dem Dokument
DE 10 2005 017 026 A1 ist eine Aktuatoranordnung für eine Schaltkupplungsanordnung bekannt, die eine zu einer Drehachse konzentrisch angeordnete elektrische Maschine mit einem gehäusefesten Stator und einem Rotor beinhaltet. Der Rotor ist über einen Stift und eine Schraubenfeder mit einem Ringbauteil gekoppelt. Das Ringbauteil ist durch geeignete Maßnahmen axial gegenüber dem Stator verschiebbar, jedoch nicht verdrehbar. Das Ringbauteil weist am Innenumfang einen Ringvorsprung auf, der in eine Umfangsnut einer Schaltmuffe der Schaltkupplungsanordnung greift. Hierbei wird der Rotor nur dann angetrieben, wenn ein Axialversatz der Schaltmuffe gewünscht ist.
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Die Druckschrift
DE 33 23 345 A1 offenbart ein Kugelumlauf-Schraubgetriebe klassischer Bauart. Die
DE 33 23 347 A1 offenbart ein ähnliches Kugelumlauf-Schraubgetriebe, bei dem ein biegsames Band Kugeln gegen Herausfallen aus einem Kanal sichert.
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Ferner ist es aus dem Dokument
DE 103 33 909 A1 bekannt, den Rückführkanal eines Kugelgewindetriebs durch ein Umlenkstück zu realisieren, das die Wälzkörper nach etwas weniger als einem Umlauf vom Endpunkt zum Ausgangspunkt zurückführt und in der axialen Projektion etwa auf dem durch die Laufrille gebildeten Kreisprofil liegt. Hierdurch wird in radialer Richtung Platz gespart. Dabei ist jedoch in der Mutter eine Mehrzahl solcher Umläufe mit jeweiligem Umlenkstück vorgesehen.
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Die Verbindung von Endpunkten einer Laufrille mit mehreren Umläufen erfolgt hingegen im Stand der Technik über einen Rückführkanal, der außerhalb der Laufrille angeordnet ist, insbesondere radial außerhalb in einem speziellen Rückführkanal der Mutter. Ein solcher Rückführkanal liegt in der axialen Projektion außerhalb des durch die Laufrille gebildeten Kreisprofils.
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Aus der
DE 101 282 52 A1 ist ein Gewindetrieb bekannt, der eine Gewindemutter, eine Gewindespindel, tragende Wälzkörper, die als in Gewinderillen der Gewindemutter als auch der Gewindespindel umlaufende Kugeln ausgebildet sind, sowie einen Rücklaufbereich für die Kugeln aufweist. Um die Herstellungskosten, insbesondere durch spanlose Fertigung der Gewindemutter deutlich zu reduzieren, und durch eine Vergleichsmäßigung des Traganteils des Gewindetriebs eine höhere Leistungsdichte zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Gewindemutter aus einem spiralförmig gewickelten Profilmaterial besteht.
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Aus der
DE 24 51 665 A1 ist ein Kugelumlauf-Schraubgetriebe zur Umwandlung einer Drehbewegung in eine fortschreitende Bewegung oder umgekehrt bekannt, mit mindestens einem im Wesentlichen innerhalb der Schraube fortlaufenden Kugelrücklaufkanal, wobei die Schraube eine koaxiale Bohrung hat, in die ein Bolzen eingesetzt ist, dessen Mantelfläche einen schraubförmig verlaufenden Kugelrücklaufkanal mit einem den freien Durchlauf der Kugeln ermöglichenden Querschnitt aufweist, wobei die Länge des Kugelrücklaufkanals geringer ist als die des Umlaufkanals zwischen Schraube und Mutter, und wobei die Schraube im Bereich der Endabschnitte des Kugelrücklaufkanals im Wesentlichen radial verlaufende Bohrungen hat, die eine Verbindung zwischen dem Kugelumlaufkanal und dem Kugelrücklaufkanal herstellen, und dass im Bereich der Bohrungen Führungselemente angeordnet sind, die einen Zwangslauf der Kugeln zwischen dem Kugelumlaufkanal und dem Kugelrücklaufkanal sicherstellen.
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Aus der
DE 101 00 878 A1 ist eine Überbrückungskupplungsanordnung für eine hydrodynamische Kopplungseinrichtung, insbesondere Drehmomentwandler oder Fluidkupplung bekannt, zur wahlweise Herstellung einer Drehmomentübertragungsverbindung zwischen einer Gehäuseanordnung und einem Turbinenrad, die umfasst eine zur gemeinsamen Drehung mit der Gehäuseanordnung ausgebildete erste Reibflächenanordnung, eine zur gemeinsamen Drehung mit dem Turbinenrad ausgebildete zweite Reibflächenanordnung, welche zur Herstellung der Drehmomentübertragungsverbindung in Reibwechselwirkung mit der ersten Reibflächenanordnung bringbar ist, eine im Bereich wenigstens einer der Reibflächenanordnungen vorgesehene Fluidströmungskanalanordnung, einen Fluideintrittsbereich, über welchen in der Gehäuseanordnung vorhandenes Arbeitsfluid in die Fluidströmungskanalanordnung eintreten kann, einen Fluidaustrittsbereich, über welchen in der Fluidströmungskanalanordnung vorhandenes Arbeitsfluid aus dieser austreten kann. Dabei ist vorgesehen, dass die reibmäßig miteinander in Wechselwirkung stehenden Reibflächenanordnungen keine direkte Fluiddurchtrittsverbindung vom Fluideintrittsbereich zum Fluidaustrittsbereich über die Fluidströmungskanalanordnung vorgesehen oder herstellbar ist.
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Aus der
DE 10 2006 014 051 A1 ist eine Rollenumlaufspindel bekannt, dessen Rücklaufkanal aus einem Geradenabschnitt und zwei Rücklaufabschnitten besteht. Die für die Laufbahn und umlaufenden Rollen benötigte Krümmung wird auf die beiden Rücklaufelemente verteilt, um die beiden Rücklaufabschnitte zu bilden. Die Rücklaufelemente sind im Spritzgussverfahren oder Gussverfahren aus einem Stück gefertigt, wobei der Geradenabschnitt als Aussparung auf der Schraubenmutter ausgeführt ist, in die eine Deckelplatte eingreift. Die beiden Rücklaufelemente lassen sich mit der Deckplatte befestigen, was für eine einfache Herstellung und Montage des Rücklaufkanals sorgt. Außerdem befindet sich der Geradenabschnitt des Rücklaufkanals in der Schraubenmutter, während die beiden Rücklaufabschnitte die beiden Enden des Geradenabschnitts und der Spiralrille verbindet, um einen Kanal zu bilden, dessen vorderes und hinteres Ende miteinander verbunden sind. Auf diese Weise kann die Strecke des Rücklaufkanals verkürzt werden, wobei die Kontur des Querschnitts des Rücklaufkanals aufrechterhalten wird, was eine Erhöhung der Beweglichkeit der Rollen beim Rücklauf bewirkt.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Rotations-Translationswandler anzugeben, der insbesondere für eine Aktuatoranordnung verwendbar ist.
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Die obige Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Rotations-Translationswandler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, dass der Rückführkanal als gerader Kanal durch die Spindel hindurch ausgebildet ist, der in einer Axialprojektion auf die Spindel dem Verlauf einer Sekante folgt, kann die Spindel auch in Form einer Hohlspindel in radialer Richtung kompakt ausgebildet werden.
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Dadurch, dass der Rückführkanal weitgehend geradlinig von einem am Außenumfang der Spindel befindlichen Ende der Laufrille zu einem anderen, ebenfalls am Außenumfang der Spindel befindlichen Ende der Laufrille verbunden wird können die Herstellungskosten vereinfacht werden.
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Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Mutter in axialer Richtung länger ist als die Spindel.
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Hierbei wird das Prinzip eines Kugelgewindetriebs umgekehrt, indem die Mutter länger ist als die Spindel und sich folglich die innere Spindel an der Mutter entlang bewegt. Hierbei ist es möglich, die Spindel in axialer Richtung kompakt auszubilden, so dass sie sich insbesondere zur Verwendung in einer Aktuatoranordnung für eine Schaltkupplungsanordnung eignet.
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Vorteilhaft ist auch, wenn der Rückführkanal durch die Spindel hindurch außerhalb der kreisförmigen Projektion der Laufrille angeordnet ist, um auf diese Weise mehr als einen Umlauf der Laufrille zu überbrücken. Hierdurch kann die Spindel auch in axialer Richtung kompakt ausgebildet werden.
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Im günstigsten Fall kann der Rückführkanal als Bohrung ausgebildet werden, die den Körper der Spindel durchsetzt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Spindel und der Mutter eine Mehrzahl von Laufrillen mit jeweils einem zugeordneten Rückführkanal ausgebildet.
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Obgleich eine Laufrille mit einem Gang für die Anwendung in einer Aktuatoranordnung für eine Schaltkupplung in der Regel hinreichend ist, ist es natürlich gegebenenfalls auch denkbar, den Rotations-Translationswandler mehrgängig auszuführen. Die Rückführkanäle müssen nicht jeweils in der selben Laufrille enden. Vielmehr können die Wälzkörper auch in eine andere Laufrille (einen anderen Gang) geführt werden, so dass die Wälzkörper dann mehrere Laufrillen bzw. Gänge nacheinander durchlaufen.
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Insgesamt ist es vorteilhaft, wenn die Wälzelemente Kugeln sind.
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Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass die Wälzelemente jeweils als zylinderförmige Rollen ausgebildet sind, die im Folgenden der Einfachheit halber als Zylinder bezeichnet werden.
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Im letzteren Fall sind die Zylinderachsen benachbarter Zylinder in der Laufrille dabei vorzugsweise jeweils um einen Winkel größer Null gegeneinander verschränkt bzw. gegeneinander versetzt. Hierdurch können Axialkräfte effizient auf die Spindel (bzw. die Mutter) übertragen werden.
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Von besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die Zylinder abwechselnd um 90° verschränkt in der Laufrille angeordnet sind.
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Generell lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Rotations-Translationswandler eine reibungsarme Wandlung einer Drehbewegung in eine axiale Bewegung zum Betätigen einer Aktuatoranordnung bzw. einer Schaltkupplung umwandeln, beispielsweise zum Verstellen einer Schaltmuffe mittels eines Hohlläufer-Elektromotors in einem Fahrzeuggetriebe.
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Generell ist der Einsatz in allen automatisierten Schaltgetrieben und Doppelkupplungsgetrieben denkbar, die über schaltbare Kupplungen an den Übersetzungsstufen verfügen. Besonders interessant ist hierbei die Anwendung für ein automatisiertes Schaltgetriebe bzw. Doppelkupplungsgetriebe oder Stufenautomatikgetriebe, das dabei ohne Hydrauliksystem ausgebildet sein kann.
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Als Wälzkörper können, wie gesagt, Kugeln oder andere Wälzkörper wie Zylinder verwendet werden. Es versteht sich, dass zwischen den Wälzkörpern Distanzkörper wie z. B. Distanzkugeln angeordnet sein können. Die Laufrillen können im Querschnitt kreisförmig ausgebildet sein oder auch mit anderen Formen, um je nach Bedarf einen möglichst flächigen oder möglichst punktuellen Kontakt zwischen den Wälzkörpern und der Laufrille zu erzielen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Schaltkupplungsanordnung;
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2 eine stark schematisierte Längsschnittansicht durch eine weitere Schaltkupplungsanordnung;
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3 eine perspektivische, teilweise weggebrochene Ansicht eines Teils einer Schaltkupplungsanordnung mit einem Rotations-Translationswandler;
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4 eine Draufsicht auf einen Schaltring in Form einer Spindel eines erfindungsgemäßen Rotations-Translationswandlers;
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5 eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI der 4.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform einer Aktuatoranordnung generell mit 10 bezeichnet.
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Die Aktuatoranordnung 10 dient zur Betätigung einer Schaltkupplungsanordnung 12 eines Stufenwechselgetriebes 13.
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Die Schaltkupplungsanordnung 12 ist einer Drehwelle 14 zugeordnet. Auf gegenüberliegenden Seiten der Schaltkupplungsanordnung 12 sind ein erstes Losrad 16 und ein zweites Losrad 18 angeordnet, die drehbar an der Drehwelle 14 gelagert sind.
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Die Schaltkupplungsanordnung 12 weist eine Führungsmuffe 20 mit einer nicht näher bezeichneten äußeren Führungsmuffenverzahnung auf. Die Führungsmuffe 20 ist drehfest an der Drehwelle 14 festgelegt. Ferner weist die Schaltkupplungsanordnung 12 eine Schaltmuffe 22 mit einer inneren Schaltmuffenverzahnung auf. Die Schaltmuffenverzahnung steht mit der Führungsmuffenverzahnung in Eingriff, derart, dass die Schaltmuffe 22 in Bezug auf die Drehwelle 14 drehfest und axial verschieblich gelagert ist. Die Schaltmuffe 22 ist in an sich bekannter Form außenumfänglich mit einer Umfangsnut versehen. Ein Schaltglied in Form eines Schaltringes 23 ist mittels der Aktuatoranordnung 10 in axialer Richtung versetzbar und greift in diese Nut ein. Der Schaltring 23 ist in Bezug auf das Gehäuse 34 drehfest gelagert.
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An dem ersten Losrad 16 ist ein erster Kupplungskörper 24 festgelegt, der eine äußere Kupplungskörperverzahnung aufweist. In entsprechender Weise ist an dem zweiten Losrad 18 ein zweiter Kupplungskörper 26 festgelegt, der eine entsprechende äußere Kupplungskörperverzahnung aufweist.
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Die Schaltmuffe 22 kann axial so verschoben werden, dass die Schaltmuffenverzahnung in jeweils eine der Kupplungskörperverzahnungen eingeschoben wird, um so das jeweils zugeordnete Losrad 16, 18 drehfest mit der Drehwelle 14 zu verbinden.
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Die zum axialen Verschieben der Schaltmuffe 22 erforderliche Axialkraft 27 wird von einer elektrischen Maschine erzeugt, die nachstehend beschrieben werden wird.
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Die Schaltkupplungsanordnung 12 kann eine beliebige herkömmliche Synchronisierung beinhalten, beispielsweise mit einem Synchronring (der in 1 nicht dargestellt ist), kann jedoch auch als Klauenkupplung (ohne Synchronisierung) ausgebildet sein.
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In 1 ist bei 28 ein Kugel-Feder-Rastiersystem gezeigt, wie es auch in Kegelsynchronisierungen generell verwendet wird.
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Ferner ist bei 30 in 1 eine Drehachse der Drehwelle 14 dargestellt.
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Wie oben erwähnt, wird die Antriebskraft 27 mittels einer elektrischen Maschine 33 erzeugt, die einen Stator 32 und einen Rotor 36 aufweist.
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Der Stator 32 ist an einem Gehäuse 34 des Stufenwechselgetriebes festgelegt.
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Die elektrische Maschine 33 ist als rotatorische Maschine konzentrisch zu der Drehachse 30 ausgebildet. Die elektrische Maschine 33 kann beispielsweise eine bürstenlose Maschine mit permanent erregtem Rotor oder einem Läufer ähnlich einer Drehstrom-Asynchronmaschine sein.
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Die elektrische Maschine 33 ist radial um die Schaltkupplungsanordnung 12 herum angeordnet. Der Stator 32 beinhaltet elektrisch bestromte Spulen (Feldspulen) 38, die auf ein Ständerpaket 37 gewickelt sind und beispielsweise durch das Gehäuse 34 hindurch elektrisch angeschlossen sein können.
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Der Rotor 36 ist in axialer Richtung generell mit dem Stator 32 ausgerichtet und ist zu diesem Zweck axial gelagert. Dies kann über Gleit-, vorzugsweise über Wälzlager erfolgen.
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Zwischen dem Rotor 36 und dem Schaltring 23 ist ein Rotations-Translationswandler 40 vorgesehen, beispielsweise in Form eines Gewindetriebs, einer Kulissenführung, eines Kugelgewindetriebs oder Ähnlichem.
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Der Rotations-Translationswandler 40 setzt eine von der elektrischen Maschine 33 erzeugte Drehbewegung des Rotors 36 in eine Axialbewegung des Schaltringes 23 um. Der Schaltring 23 greift, wie gesagt, in eine Umfangsnut der Schaltmuffe 22 und betätigt folglich hierdurch die Schaltkupplungsanordnung 12. Hierdurch wird entweder das Losrad 16 oder das Losrad 18 drehfest mit der Drehwelle 14 verbunden, um in dem Schaltgetriebe 13 beispielsweise eine bestimmte Gangstufe einzulegen oder Ähnliches.
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Die Aktuatoranordnung 10 weist zur axialen Lagerung des Rotors 36 einen ersten Ringsteg 42 und einen zweiten Ringsteg 44 auf, die als Radialstege ausgebildet sind und den Rotor 36 zwischen sich aufnehmen. Genauer gesagt ist zwischen dem Rotor 36 und dem ersten Ringsteg 42 ein erstes Axiallager 46 angeordnet, beispielsweise ein Wälzlager. Zwischen dem entgegengesetzten Ende des Rotors 36 und dem zweiten Ringsteg 44 ist ein zweites Axiallager 48 angeordnet, das identisch ausgebildet sein kann wie das erste Axiallager 46.
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Die Ringstege 42, 44 nehmen zwischen sich ferner das Ständerpaket 37 des Stators 32 auf, und die Feldwicklungen 38 des Stators sind außen um die Ringstege 42, 44 herum gewickelt. Mit anderen Worten durchsetzen die Ringstege 42, 44 den Stator 32. Hierdurch kann insgesamt eine kompakte Anordnung der Ringstege 42, 44 erzielt werden.
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An den radial innenliegenden Enden der Ringstege 42, 44 sind Führungsstifte 50 vorgesehen (im vorliegenden Fall beispielsweise drei oder mehr Führungsstifte), die sich zwischen den Enden der zwei Ringstege 42, 44 erstrecken. Die Führungsstifte 50 sind über den Umfang der Aktuatoranordnung 10 verteilt angeordnet und dienen dazu, den Schaltring 23 in axialer Richtung zu führen und gegenüber einer Verdrehung zu sichern.
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Ferner können die Ringstege 42, 44 als Axialanschläge für den Schaltring 23 ausgebildet werden, so dass eine Ansteuerung des elektrischen Motors 33 entsprechend einfach ausgestaltet werden kann. In 1 ist der Schaltring 23 in einer Position gezeigt, bei der er die Schaltmuffe 22 so weit nach links mitgenommen hat, dass die Schaltmuffenverzahnung in die Verzahnung des Kupplungskörpers 24 des Losrades 16 eingetreten ist, um auf diese Weise die Drehwelle 14 drehfest mit dem Losrad 16 zu verbinden.
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Es ist generell denkbar, dass sich der Rotor 36 an Ringstegen in axialer Richtung abstützt, die (beispielsweise über entsprechende Ausnehmungen in der Schaltmuffe 22) an der Führungsmuffe 20 festgelegt sind und nicht an dem Gehäuse 34.
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Die Aktuatoranordnung 10 und die mit dieser angesteuerte Schaltkupplungsanordnung 12 lassen sich bei allen Stufenwechselgetrieben 13 verwenden, insbesondere bei automatisierten Schaltgetrieben, bei Doppelkupplungsgetrieben etc. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, dass eine Hydraulik generell überhaupt nicht mehr notwendig ist. Dies kann insbesondere dann von Vorteil sein, wenn beispielsweise auch die zugeordnete Anfahrkupplung (oder Doppelkupplung) nicht hydraulisch sondern elektromotorisch verstellt wird.
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Bei der Aktuatoranordnung 10 der 1 ist es ferner zu Montagezwecken vorteilhaft, wenn der Rotor 36 und/oder der Stator 32 geteilt ausgebildet sind.
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In dem Stufenwechselgetriebe 13 ist vorzugsweise für jede Schaltkupplungsanordnung 12 eine eigene Aktuatoranordnung 10 vorgesehen. Demzufolge ist es auch möglich, die unterschiedlichen Schaltkupplungsanordnungen 12 zugeordneten Gänge in überschneidender Art und Weise zu betätigen.
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Die Wegsteuerung kann entweder über Sensoren erfasst und dann geregelt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Wegsteuerung ohne Wegerfassung durchzuführen, indem die Schaltmuffe 22 in ihren Endpositionen gegen Anschläge gefahren wird. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Rotor 36 immer im Feldbereich des Stators 32 bleibt.
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Die Endanschläge können jedoch auch durch Sensoren abgetastet werden.
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2 zeigt allgemein in sehr schematischer Form eine alternative Aktuatoranordnung 10 II. Die Aktuatoranordnung 10 II entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Aktuatoranordnung 10 der 1. Gleiche Elemente sind daher auch durch gleiche Bezugsziffern angegeben. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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So ist in 2 die oben beschriebene vormontierte Einheit durch Strichpunktlinien angedeutet und mit 61 bezeichnet. Der in 2 dargestellte Rotations-Translationswandler 40 II ist schematisch als Kugelgewindetrieb angedeutet.
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3 zeigt allgemein eine weitere Aktuatoranordnung 10 III, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Aktuatoranordnung 10 der 1 entspricht. Gleiche Elemente sind daher auch durch gleiche Bezugsziffern angegeben. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede eingegangen.
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3 zeigt insbesondere Details eines Rotations-Translationswandlers 40 III wie er für die Aktuatoranordnung 10 III (und auch für die zuvor beschriebenen Aktuatoranordnungen) verwendbar ist.
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Der Rotations-Translationswandler 40 III ist als Kugelgewindetrieb ausgebildet und beinhaltet eine Spindel in Form des Schaltringes 23 III und eine Mutter in Form des Rotors 36 III. Es versteht sich, dass der Rotations-Translationswandler 40 III auch mit anderen Arten von Spindeln und Muttern ausgebildet werden kann. Aus Gründen einer einfacheren Darstellung werden diese Elemente jedoch nachstehend durchgehend mit Rotor bzw. Schaltring bezeichnet.
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So weist der Schaltring 23 III an seinem Außenumfang einen ersten Teil 62 einer Laufrille 66 auf. Der Rotor 36 III weist an seinem Innenumfang einen zweiten Teil 64 der Laufrille 66 auf. Genauer gesagt sind diese Teile durch annähernd halbrunde, schraubenförmig umlaufende Nuten gebildet, die gemeinsam die Laufrille 66 bzw. den Gewindegang bilden. In die Laufrille 66 ist eine Mehrzahl von Wälzkörpern in Form von Kugeln 68 eingesetzt. Ferner ist ein Ende der Laufrille 66 über einen an dem Schaltring 23 III vorgesehenen Rückführkanal 70 mit dem entgegengesetzten Ende der Laufrille 66 verbunden. Der Rotations-Translationswandler 40 III verfügt folglich über einen Wälzkörperumlauf. Die Wälzkörper können unmittelbar aneinanderliegend in die Laufrille 66 eingeführt sein, oder es können Distanzkugeln zwischengelegt werden. Auch ist es möglich, die Kugeln zu einer Kugelkette zusammenzufassen, die einteilig oder endlos ausgeführt sein kann. Der Querschnitt der Laufrille 66 ist zum einen so auszulegen, dass Kräfte in axialer Richtung übertragbar sind und zum anderen die Wälzkörper und gegebenenfalls die Distanzstücke (oder Verbindungsglieder der Kugelkette) möglichst reibungsarm durch diese Laufrille 66 geführt werden können.
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Die Distanzelemente können dabei beispielsweise in Form von Kugeln oder auch als Elemente mit beidseitig konkaven Ausnehmungen ausgebildet sein. Die Distanzelemente üben bevorzugt keinen Druck auf die Gewindeflanken der Laufrille 66 aus und unterliegen daher nicht dem Zwang, mitzulaufen bzw. abzuwälzen.
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In 3 ist ferner zu erkennen, dass die Laufrille 66 annähernd zwei Umdrehungen um den Umfang herum beinhaltet. Der Rückführkanal 70 kann, wie dargestellt, außen an dem Schaltring 23 III ausgebildet sein oder innerhalb des Schaltringes 23 III.
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Der Schaltring 23 III in axialer Richtung kürzer ausgebildet als der Rotor 36 III. Die axiale Länge des Schaltringes 23 III ist in 3 mit L2 bezeichnet, die axiale Länge des Rotors 36 III mit L1. Da L2 < L1, ist der Rückführkanal 70 bevorzugt an dem Schaltring 23 III ausgebildet.
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Die axiale Länge L2 des Schaltringes 23 III entspricht dabei bevorzugterweise der axialen Länge L3 einer Ringnut 72 einer Schaltmuffe 22 III einer Schaltkupplungsanordnung, wie sie weiter oben beschrieben worden ist.
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4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines eine Spindel für einen erfindungsgemäßen Rotations-Translationswandler bildenden Schaltringes 23 IV, der beispielsweise bei dem Rotations-Translationswandler 40 III der 3 verwendet werden kann. Es ist zu erkennen, dass der Rückführkanal 70 IV als Bohrung durch den Schaltring 23 IV hindurch ausgebildet ist, und zwar in der in 4 gezeigten Axialprojektion als Sekante. 5, die einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in 4 zeigt, lässt erkennen, dass der Rückführkanal 70 IV als gerade Bohrung ausgebildet ist und sich etwas schräg zu einer Längsachse 30 erstreckt, um die entgegengesetzten Enden der Laufrille 66 IV miteinander zu verbinden.
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In 4 ist ferner gezeigt, dass der Schaltring 23 IV drei über den Umfang verteilte Axialbohrungen 74 aufweist, durch die hindurch die Führungsstifte 50 der erfindungsgemäßen Aktuatoranordnung geführt werden können.
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Bei den Aktuatoranordnungen kann eine Energierückgewinnung beim Abbremsen des Rotors erfolgen. Ferner kann die elektrische Maschine 33, je nach Ausgestaltung des Rotations-Translationswandlers 40, kritische Synchronvorgänge unterstützen.
