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 Innenumfangsflache des Stellrades und die Außenumfangsflache 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.

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.

Derartige Linearstellantriebe und Motor-Generatoranordnungen sind bekannt aus der nachveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 006168.7. In dieser Patentanmeldung ist ein Linearstellantrieb beschrieben, der geeignet ist, koaxial auf die Rotorwelle einer elektrischen Maschine montiert zu werden, um ein dort vorgesehenes, schaltbares Planetengetriebe zu schalten, insbesondere wahlweise entweder dessen Sonnenrad oder dessen Steg drehfest mit der Rotorwelle zu koppeln. Der bekannte

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.

Als vorteilhafte Anwendung eines derartigen Linearstellantriebs wird in besagter

Patentanmeldung eine gattungsgemäße Motor-Generatoranordnung angegeben.

Nachteilig bei dem bekannten Linearstellantrieb ist insbesondere die aufwändige Fertigung der Igelräder. Zudem hat die Praxis gezeigt, dass insbesondere der Zahneingriff zwischen den Igelrädern und den Verzahnungsabschnitten des Stellringes zu Verspannungen neigt, die nur mit einem hohen Lösemoment, welches das Antriebsritzel aufzubringen hat, lösbar sind. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen gattungsgemäßen Linearstellantrieb und entsprechend eine gattungsgemäße Motor-Generatoranordnung mit vereinfachter Herstellung und verbesserter Betriebssicherheit vorzuschlagen.

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.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.

Es zeigen:

Figur 1 eine Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform

erfindungsgemäßen Linearstellantriebs,

Figur 2 eine Schnittdarstellung durch den Linearstellantrieb von Figur 1 im

Zusammenbauzustand,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Linearstellantriebs von Figur 1 im

Zusammenbauzustand,

Figur 4 eine perspektivische Darstellung des Stellrades des Linearstellantriebs von

Figur 1 ,

Figur 5 eine Schnittdarstellung des Stellrades von Figur 4,

Figur 6 eine schematische Darstellung der Nutführung im Stellrad von Figur 4,

Figur 7 eine Explosionsdarstellung von Stellring, Schiebemuffe und weiteren

Elementen des Linearstellantriebs von Figur 1 , Figur 8: drei Schnittdarstellungen des Linearstellantriebs von Figur 1 im Zusammenbauzustand zur Illustration der drei Schaltstellungen,

Figur 9: eine Explosionsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines

erfindungsgemäßen Linearstellantriebs,

Figur 10: eine Schnittdarstellung des Linearstellantriebs von Figur 9 im

Zusammenbauzustand,

Figur 1 1 : eine perspektivische Darstellung des Linearstellantriebs von Figur 9 im

Zusammenbauzustand,

Figur 12: eine perspektivische Darstellung des Stellrades des Linearstellantriebs von

Figur 9,

Figur 13: eine Schnittdarstellung des Stellrades von Figur 12,

Figur 14: eine Explosionsdarstellung von Stellrad, Stellring, Schiebemuffe und weiteren

Elementen des Linearstellantriebs von Figur 9,

Figur 15: eine perspektivische Darstellung der Komponenten von Figur 14 im

Zusammenbauzustand,

Figur 16: eine Explosionsdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Stellrades.

Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.

Die Figuren 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 Figur 1 , wobei der Fachmann durch Vergleich der Bezugszeichen die entsprechenden Elemente in den Detailansichten der Figuren 2 bis 7 problemlos wiederfindet. Auf diese soll lediglich punktuell eingegangen werden. Zur Erläuterung der unterschiedlichen

Schaltstellungen soll auf Figur 8 jedoch eingehender eingegangen werden. Analoges gilt für die Figuren 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 Figuren 9-15 verwendeten, gestrichenen Bezugszeichen (χ') entsprechen den funktional äquivalenten Elementen mit nummerisch gleichen Bezugszeichen in den Figuren 1 -8.

Der Linearstellantrieb 10 von Figur 1 ist, wie besonders in Figur 3 erkennbar, als ein eigenständiges Modul aufgebaut, welches durch das 2-teilig ausgebildete Gehäuse, bestehend aus den Gehäuseschalen 12a und 12b nach außen begrenzt ist. Dieses Gehäuse ist im bevorzugten Anwendungsfall, bei dem der Linearstellantrieb 10 zur Schaltung eines auf der Rotorwelle einer elektrischen Maschine angeordneten Planetengetriebes eingesetzt wird, statorfest angeordnet.

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.

In seiner Innenumfangsfläche 142 weist das Stellrad 14 drei Führungsnuten 143 auf, die gleichförmig, jedoch azimutal gegeneinander, nämlich um 120°, versetzt angeordnet sind. Eine Detaildarstellung der Führungsnuten 143 findet sich in den Figuren 4-6, wobei Figur 6 eine schematische Abwicklung der Innenumfangsfläche 142 des Stellrades 14 darstellt. Man erkennt hier gut die grundsätzliche Gleichförmigkeit und den Azimutalversatz der

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.

Radial innerhalb des Stellrades 14 ist ein Stellring 16 angeordnet. Eine Detaildarstellung des Stellringes 16 findet sich in Figur 7. Der Stellring 16 zeichnet sich insbesondere durch drei im Profil runde Führungsstifte 161 aus, die in entsprechenden Halterungen, ausgebildet als radiale Bohrungen 162 in der Außenumfangsfläche 163 des Stellrings 16, fixiert sind. Bei der dargestellten Ausführungsform sind sie eingepresst, sodass sie vollständig fixiert sind, denkbar ist jedoch auch eine um die jeweilige Radialachse drehbare Lagerung. Die

Führungsstifte 161 sind gleichmäßig, d.h. bei der gezeigten Ausführungsform um je einen Winkel von 120°, über den Umfang des Stellringes 16 verteilt. Im zusammengebauten Zustand greifen sie, wie insbesondere in Figur 2 erkennbar, in die Führungsnuten 143 des Stellrades 14 ein. Jeder Führungsstift 161 greift dabei als einziger in die ihm jeweils zugeordnete Führungsnut 143 ein. Bei gleichem Azimutalversatz der Führungsstifte 161 und der Führungsnuten 143, wie bei der gezeigten Ausführungsform können die

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.

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. Folglich wird eine Rotation des Stellrades 14 gemäß dem oben erläuterten Mechanismus stets zu einer stufenartigen Axialverschiebung des drehgesicherten Stellringes 16 führen.

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.

Weiter in Figur 1 dargestellt sind ein Stützring 26 und ein Fixierring 28, deren Funktionen der Fachmann ohne weiteres erkennen wird, die jedoch für den prinzipiellen Aufbau des erfindungsgemäßen Linearstellantriebs nicht von Bedeutung sind.

In Figur 8 sind die mit dem erfindungsgemäßen Stellantrieb erzielbaren drei Schaltstufen separat dargestellt. In Teilfigur 8a ist eine Position dargestellt, in der die Führungsstifte 161 in einen ersten randständigen Parkabschnitt 144 der Führungsnuten 143 des Stellrades 14 eingreifen. In dieser Stellung ist der Stellring 16 und mit ihm die Schiebemuffe 24 maximal nach links verschoben. Durch Rotation der Stellrades 14 wandern die Führungsstifte 161 in den benachbarten Übergangsbereich 145 der Führungsnuten 143, was eine

Axialverschiebung des Stellringes 16 und mit ihm der Schiebemuffe 24 zur Folge hat. Erst bei Erreichen des zentralen Parkabschnitts 144 der Führungsnuten 143 kommt diese Axialbewegung zum Stillstand. Diese Position ist in Figur 8b gezeigt. Eine weitere gleichgerichtete Rotation des Stellrades 14 trägt die Führungsstifte 161 in den zweiten Übergangsbereich 145 der Führungsnuten 143, was zu einer weiteren Rechtsverschiebung des Stellringes 16 und mit ihm der Schiebemuffe 24 zur Folge hat. Diese Axialverschiebung kommt zum Stillstand, sobald die Führungsstifte 161 den zweiten randständigen

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.

Zur Erläuterung der zweiten Ausführungsform der Erfindung, d.h. eines

Linearstellantriebs 10', wie in den Figuren 9-15 gezeigt, kann grundsätzlich auf das oben Gesagte bezuggenommen werden. Im Folgenden sollen lediglich die wesentlichen

Unterschiede zum Linearstellantrieb 10 der Figuren 1-8 Stellung genommen werden.

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.

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.

Im Übrigen kann vollumfänglich auf das oben zur ersten Ausführungsform gesagte verwiesen werden. Figur 16 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stellrades 14", die anhand ihrer Unterscheide zu dem sehr ähnlich aufgebauten Stellrad 14 der Figuren 4 bis 6 diskutiert werden soll. Figur 16 zeigt der besseren Erkennbarkeit halber die Einzeilteile des Stellrades 14", die im Montageendzustand eine gemeinsame Schweißgruppe bilden, in

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 Figuren 4 bis 6 weisen die Führungsnuten 143" des Stellrades 14" von Figur 16 jeweils drei Parkabschnitte 144" (zwei endständige und einen zentralen) sowie dazwischen liegende Übergangsabschnitte 145" auf. Die einzelnen Führungsnuten 143" sind bei der Ausführungsform von Figur 16 jedoch kürzer ausgebildet als die Führungsnuten 143 bei der Ausführungsform der Figuren 4 bis 6, sodass sie sich mit ihren Enden nicht überlappen, bei entsprechend steilerer Spiralsteigung der

Übergangsabschnitte 145" kann jedoch bei geringerem Rotationswinkel die gleiche Linearverschiebung eines in Figur 16 nicht dargestellten Stellringes erzielt werden.

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.

Bezugszeichenliste

10, 10' Linearstellantrieb

12a, 12a' Gehäuseschale

12b, 12b' Gehäuseschale

14, 14', 14" Stellrad

141 , 141 ', 141 " Außenverzahnung

142, 142', 142" Innenumfangsfläche

143, 143', 143" Führungsnut

144, 144', 144" Parkabschnitt

145, 145', 145" Übergangsabschnitt

146' Lagerring

147" Trägerring

148" Innenring

15, 15' Antriebsritzel

16, 16' Stellring

161 Führungskörper (Führungsstift)

161 ' Führungskörper (Führungskugel)

162 Halterung (Radialbohrung)

162' Halterung (Ringnut)

163, 163' Außenumfangsfläche

164 Ausnehmung in 16

17 Führungsritzel

17' Lagerkugel

18, 18' Momentenstütze

181 ' Axialschlitz in 18'

20 Momentenstützen-Gegenstück

22, 22' Kugellager

24, 24' Schiebemuffe

241 , 241 ' Innensteckverzahnung

242, 242' Außenverzahnung

26, 26' Stützring

28, 28' Fixierring