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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schrittmechanik mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Verstellvorrichtung für einen Fahrzeugsitz mit der Schrittmechanik.
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Schrittgetriebe setzen eine kontinuierliche Drehbewegung in eine intermittierende Drehbewegung um. Somit steht der Getriebeausgang zwischen den einzelnen Schritten still, bis der nächste Schritt beginnt. Derartige Schrittgetriebe finden beispielsweise bei Fahrzeugsitzen zur Verstellung des Sitzes Anwendung.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 022 722 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt eine formschlüssige, beidseitig wirkende Schrittmechanik, insbesondere für eine Sitzverstellung in einem Kraftfahrzeug, mit einem um eine Achse rotierbaren Abtriebselement, mit einem um die Achse schwenkbaren Antriebselement, mit einem nicht rotierbaren Gehäuseteil, sowie mit zwei mit dem Antriebselement beweglich gekoppelten, mit einer Verzahnung des Abtriebselementes in Eingriff bringbaren Klinken, wobei die Klinken als parallel zueinander angeordnete, relativ zum Antriebselement linear bewegliche, mit einer Innenverzahnung des Abtriebselementes zusammenwirkende Schieber ausgebildet sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schrittmechanik vorzuschlagen, welche kostengünstig in der Herstellung ist und zugleich ein verbessertes Betriebsverhalten aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schrittmechanik mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Verstellvorrichtung für einen Fahrzeugsitz mit der Schrittmechanik mit dem Merkmal des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Schrittmechanik, welche insbesondere für eine Verstellvorrichtung eines Fahrzeugsitzes ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Schrittmechanik kann als eine Schrittmechanikeinrichtung oder -anordnung etc. ausgebildet sein.
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Die Schrittmechanik weist eine Abtriebseinheit und eine Antriebseinheit auf, wobei die Antriebseinheit und die Abtriebseinheit um eine gemeinsame Hauptdrehachse verdrehbar sind. Insbesondere ist die Abtriebseinheit vollständig um die Hauptdrehachse rotierbar und die Antriebseinheit um die Hauptdrehachse begrenzt verschwenkbar. Durch ein Verschwenken der Antriebseinheit kann die Abtriebseinheit schrittweise um die Hauptdrehachse rotiert werden.
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Die Abtriebseinheit weist ein Abtriebselement auf. Das Abtriebselement ist bevorzugt als ein Abtriebstopf ausgebildet. Insbesondere weist das Abtriebselement an einem Innenumfang bzw. einer Mantelinnenfläche eine Innenverzahnung auf. Die Antriebseinheit weist zur Übertragung eines Antriebsmoments auf das Abtriebselement, eine erste und eine zweite Klinke auf. Die beiden Klinken dienen insbesondere zur Herstellung einer drehmomentübertragenen Verbindung zwischen der Antriebseinheit und der Abtriebseinheit. Hierzu weisen die erste und die zweite Klinke jeweils eine Außenverzahnung auf. Bevorzugt sind die Außenverzahnung und die Innenverzahnung als eine richtungsorientierte und/oder richtungsabhängige Verzahnung ausgebildet. Besonders bevorzugt sind die Außenverzahnung und die Innenverzahnung als eine sägezahnförmige Verzahnung ausgebildet. Insbesondere sind die erste und die zweite Klinke radial innerhalb des Abtriebselements angeordnet. Die beiden Klinken sind vorzugsweise spiegelsymmetrisch ausgebildet.
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Die erste Klinke weist einen ersten Steuerstift und die zweite Klinke einen zweiten Steuerstift auf. Insbesondere sind die beiden Steuerstifte parallel zu der Hauptdrehachse ausgerichtet. Bevorzugt sind die beiden Steuerstifte in axialer Richtung gleichgerichtet. Die Steuerstifte sind unmittelbar mit den Klinken verbunden. Bevorzugt sind die Steuerstifte fest mit den Klinken verbunden, sodass eine direkte Kraftübertragung von den Steuerstiften auf die Klinken realisiert ist.
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Ferner weist die Antriebseinheit eine Klinkenführungsplatte auf, wobei die Klinken in der Klinkenführungsplatte zwischen einer Eingriffsstellung und einer Neutralstellung geführt sind. Zur Aufnahme der Klinken weist die Klinkenführungsplatte jeweils eine Klinkenaufnahme auf. Insbesondere sind die Klinkenaufnahmen jeweils als eine längliche Öffnung oder Nut ausgebildet, wobei die beiden Klinken in den Klinkenaufnahmen lineargeführt sind. Insbesondere ist die Klinkenführungsplatte auf einer Welle drehbar gelagert. Beispielsweise ist die Klinkenführungsplatte axial mit einem Sicherungselement, beispielsweise ein Starlock oder ein Sprengring etc., gegen eine Verschiebung in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse gesichert.
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In der Eingriffsstellung ist die erste und/oder die zweite Klinke in die Innenverzahnung eingesteuert. Insbesondere steht in der Eingriffsstellung die Außenverzahnung der ersten und/oder der zweiten Klinke mit der Innenverzahnung des Abtriebselements in Eingriff. Somit ist die erste bzw. die zweite Klinke in der Eingriffsstellung aktiv, sodass das Antriebsmoment über mindestens eine der beiden Klinken übertragbar ist. In der Neutralstellung ist die erste und/oder die zweite Klinke aus der Innenverzahnung ausgesteuert. Insbesondere steht in der Neutralstellung die Außenverzahnung der ersten und/oder der zweiten Klinke mit der Innenverzahnung des Abtriebselements außer Eingriff. Somit ist die die erste und/oder die zweite Klinke in der Neutralstellung inaktiv.
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Die Antriebseinheit kann eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung eines Antriebsmoments aufweisen. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung als ein Elektromotor oder ein manueller Hebel ausgebildet sein. Die Klinkenführungsplatte ist vorzugsweise mit der Antriebseinrichtung antriebstechnisch verbunden. Insbesondere weist die Klinkenführungsplatte zur Anbindung an die Antriebseinrichtung mindestens einen, vorzugsweise genau zwei Hebelzapfen auf, welche fest mit der Klinkenführungsplatte verbunden sind. Vorzugsweise wird das Antriebsmoment auf die Hebelzapfen eingeleitet, welches somit direkt auf die Klinkenführungsplatte übertragen wird.
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Optional ergänzend weist die Antriebseinheit mindestens eine, vorzugsweise genau zwei Federeinrichtungen auf. Besonders bevorzugt sind die beiden Klinken jeweils über eine der Federeinrichtungen mit einer Federkraft beaufschlagt. Die Federeinrichtungen sind jeweils in einer der Klinkenaufnahmen angeordnet. Die Federeinrichtungen stützen sich vorzugsweise einerseits an der Klinkenführungsplatte und andererseits an der jeweiligen Klinke ab. Insbesondere ist die Federkraft in Richtung der Innenverzahnung gerichtet, sodass die Klinken durch die Federeinrichtungen eingesteuert werden. Vorzugsweise sind die Klinken über die Federeinrichtungen derart in der Innenverzahnung gehalten, sodass das Antriebsmoment auf das Abtriebselement übertragen werden kann, ohne dass eine der Klinken dabei aussteuert. Besonders bevorzugt sind die Federeinrichtungen als Torsionsfedern, insbesondere als Druckfedern, ausgebildet.
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Im Rahmen der Erfindung weist die Antriebseinheit einen Kipphebel zum Aussteuern mindestens einer der beiden Klinken auf. Der Kipphebel ist vorzugsweise um eine Drehachse verschwenkbar. Prinzipiell kann die Drehachse zusammen mit der Hauptdrehachse eine gemeinsame Achse bilden. Bevorzugt verläuft die Drehachse jedoch parallel beabstandet zu der Hauptdrehachse. Insbesondere liegt der Drehpunkt des Kipphebels auf der Drehachse. Der Kipphebel ist besonders bevorzugt in Umlaufrichtung zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerstift angeordnet.
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Bei einer Verdrehung der Klinkenführungsplatte um die Drehachse verkippt der Kipphebel relativ zu der Klinkenführungsplatte, sodass mindestens einer der Steuerstifte an dem Kipphebel anliegt und die zugehörige Klinke ausgesteuert wird. Insbesondere weist der Kipphebel in Umlaufrichtung einen ersten und einen zweiten Anlageabschnitt auf. Bei Verkippung des Kipphebels in Richtung des ersten Steuerstifts, kann der erste Anlageabschnitt zur Anlage an den ersten Steuerstift gebracht werden. Bei Verkippung des Kipphebels in Richtung des zweiten Steuerstifts, kann der zweite Anlageabschnitt zur Anlage an den zweiten Steuerstift gebracht werden.
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Insbesondere weisen die beiden Anlageabschnitte einen rampenförmigen Verlauf auf. Vorzugsweise ist der rampenförmige Verlauf in Umlaufrichtung in Bezug auf die Drehachse zumindest annähernd in mindestens oder genau eine Drehrichtung ansteigend ausgebildet. Bei Anlage des ersten Steuerstifts an dem ersten Anlageabschnitt folgt der erste Steuerstift dem rampenförmigen Verlauf, wobei bei steigender Verkippung die erste Klinke ausgesteuert wird. Bei Anlage des zweiten Steuerstifts an dem zweiten Anlageabschnitt folgt der zweite Steuerstift dem rampenförmigen Verlauf, wobei bei steigender Verkippung die zweite Klinke ausgesteuert wird. Dabei wird der erste oder der zweite Steuerstift vorzugsweise mit einer Kraft beaufschlagt, welche zumindest annähernd radial in Richtung der Drehachse gerichtet ist, sodass die Klinke von der Eingriffsstellung in die Neutralstellung überführt wird. Vorzugsweise folgt zugleich der andere der beiden Steuerstifte einem abfallenden Rampenverlauf oder ist von dem Kipphebel beabstandet, sodass die zugehörige Klinke einsteuert oder in der Engriffstellung verbleibt.
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Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch den Kipphebel ein besonders zuverlässiges Aussteuern der Klinken realisiert ist, wodurch das Betriebsverhalten der Schrittmechanik deutlich verbessert wird. Insbesondere akustische Auffälligkeiten, welche beispielsweise durch ein unvollständiges Aussteuern der Klinken auftreten, sind durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung stark reduziert bzw. ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den Kipphebel eine besonders robuste Schrittmechanik umgesetzt ist, welche zugleich kostengünstig in der Herstellung ist.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Kipphebel drehbar auf der Klinkenführungsplatte angeordnet. Insbesondere ist der Kipphebel zwischen den beiden Klinkenaufnahmen auf der Klinkenführungsplatte befestigt. Der Kipphebel kann flächig an der Klinkenführungsplatte anliegen. Alternativ ist der Kipphebel mit einem geringen axialen Spiel in Bezug auf die Hauptdrehachse zu der Klinkenführungsplatte beabstandet angeordnet. Bei der Verdrehung der Klinkenführungsplatte in einer Drehrichtung verkippt der Kipphebel relativ zu der Klinkenführungsplatte entgegen der Drehrichtung. Insbesondere ist bei Verdrehung des Kipphebels entgegen der Drehrichtung die nacheilende Klinke aussteuerbar, wobei insbesondere die voreilende Klinke eingesteuert oder ausgesteuert ist.
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In einer weiteren Konkretisierung liegt der Kipphebel einerseits radial an dem Abtriebselement an und ist andererseits drehbar an der Klinkenführungsplatte angelenkt. Vorzugsweise ist der Kipphebel über ein Befestigungsmittel an der Klinkenführungsplatte angelenkt. Das Befestigungsmittel kann als ein Schraubmittel oder ein Niet oder ein Bolzen ausgebildet sein. Alternativ kann der Kipphebel jedoch auch auf einem zylinderförmigen Aufnahmeabschnitt der Klinkenführungsplatte angeordnet sein. Beispielsweise ist der Aufnahmeabschnitt einstückig, z.B. aus einem gemeinsamen Kunststoffspritzguss, mit der Klinkenführungsplatte verbunden.
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Insbesondere liegt der Kipphebel reibschlüssig in radialer Richtung und/oder in Umlaufrichtung an dem Abtriebselement an. Somit ist eine Reibkraft zwischen dem Kipphebel und Abtriebselement erzeugt, sodass der Kipphebel bei der Verdrehung der Klinkenführungsplatte an dem Abtriebselement fixiert ist. Insbesondere wird bei der Verdrehung der Klinkenführungsplatte der Drehpunkt in der Drehrichtung verschoben, wobei der Kipphebel an seinem radialen äußeren Ende stationär zu dem Abtriebselement verbleibt. Somit ergibt sich ein Kippwinkel, welcher seinen Ursprung radial im Anlagebereich des Kipphebels an dem Abtriebselement aufweist.
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In einer konstruktiven Umsetzung weist der Kipphebel einen gefederten Stützabschnitt auf. Bevorzugt ist der Stützabschnitt einstückig mit einem Grundkörper des Kipphebels verbunden. Der Kipphebel weist beispielsweise einen Einschnitt auf, wodurch insbesondere ein Federarm, als der Stützabschnitt, gebildet ist. Der Stützabschnitt ist somit in radialer Richtung von dem Grundkörper getrennt oder beabstandet und randseitig über einen schmalen Steg mit dem Grundkörper verbunden. Insbesondere ist der Stützabschnitt in radialer Richtung elastisch verformbar, sodass die Federung realisiert ist.
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Der Stützabschnitt liegt mit einer Vorspannung an dem Abtriebselement an, sodass die Reibkraft erzeugt ist. Insbesondere weist der Kipphebel in radialer Richtung ein Übermaß auf, sodass der Stützabschnitt leicht eingefedert ist und die Vorspannung erzeugt ist. Beispielsweise beträgt das Übermaß mehr als 0,1 mm, vorzugsweise mehr als 0,5 mm.
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In einer weiteren Umsetzung ist der Kipphebel zwischen zwei Relativpositionen verschwenkbar, wobei in der ersten Relativposition die erste Klinke und in der zweiten Relativposition die zweite Klinke ausgesteuert ist. Insbesondere ist der Kipphebel beim Erreichen der ersten oder der zweiten Relativposition anschließend durch die Klinkenführungsplatte in der Drehrichtung mitnehmbar. Bevorzugt weisen die beiden Klinken jeweils einen Anschlag auf, welcher die Neutralstellung der ersten bzw. der zweiten Klinke definiert. Vorzugsweise ist der Anschlag als ein Zapfen oder Steg ausgebildet. Der Anschlag erstreckt sich bevorzugt innerhalb der Federeinrichtung in Richtung der Klinkenführungsplatte, sodass die Federeinrichtung nur begrenzt einfederbar ist. In der ersten Relativposition liegt die erste Klinke an dem ersten Anschlag und in der zweiten Relativposition liegt die zweite Klinke an dem zweiten Anschlag an, sodass die erste bzw. die zweite Klinke maximal ausgesteuert ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Schrittmechanik ein Gehäuse zur Aufnahme der Antriebs- und der Abtriebseinheit auf. Das Gehäuse ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Gehäusebauteil einen Befestigungsflansch und das zweite Gehäusebauteil einen Gehäusedeckel bildet. Das erste oder das zweite Gehäusebauteil kann eine feststehende Welle zur Aufnahme der Antriebeinheit aufweisen. Das Gehäuse weist eine Führungskulisse auf, wobei die beiden Steuerstifte in der Führungskulisse geführt sind. Insbesondere ist die Führungskulisse in die Innenseite des Gehäuses eingeprägt. Alternativ kann die Führungskulisse jedoch auch als ein kulissenförmiger Durchbruch realisiert sein. Bevorzugt ist die Führungskulisse kreisbogenförmig ausgebildet.
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Die Führungskulisse weist einen Mittenabschnitt sowie zwei Randabschnitte auf. Die beiden Randabschnitte schließen sich insbesondere unmittelbar in Umlaufrichtung beidseitig an den Mittenabschnitt an. Vorzugsweise sind die beiden Randabschnitte in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse breiter als der Mittenabschnitt ausgeführt. Somit bildet der Mittenabschnitt eine, vorzugsweise radial nach innen gerichtete, Verschmälerung der Führungskulisse. Bei einer Anordnung des ersten und/oder des zweiten Steuerstifts in dem Mittenabschnitt ist die erste bzw. die zweite Klinke ausgesteuert. Bei einer Anordnung des ersten und/oder des zweiten Steuerstifts in einem der Randabschnitte ist die zugehörige Klinke eingesteuert.
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In einer weiteren Ausführung ist die Antriebseinheit zwischen einer Mittelposition und mindestens oder genau einer Endposition verdrehbar. Insbesondere ist die Antriebseinheit ausgehend von der Mittelposition im Uhrzeigersinn bis zu einer ersten Endposition und/oder gegen den Uhrzeigersinn bis zu einer zweiten Endposition verschwenkbar. Die Endpositionen sind vorzugsweise durch einen ersten und einen zweiten Endanschlag definiert. Beispielsweise ist der mindestens eine Hebelzapfen hierzu in einer weiteren Kulisse geführt, wobei die beiden Endanschläge durch die beiden Gegenflächen der Kulisse gebildet ist. Bevorzugt ist jeder der Hebelzapfen in einer separaten Kulisse geführt. Insbesondere sind die Antriebseinheit und/oder die Abtriebseinheit in der Mittelposition um 0 Grad um die Drehachse verdreht. Insbesondere ist die Antriebseinheit und/oder die Abtriebseinheit in der Endposition um +/- 30 Grad um die Drehachse verdreht
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Bei einer Verdrehung der Antriebseinheit von der Mittelposition in die Endposition liegt der erste oder der zweite Steuerstift an dem Mittenabschnitt an, sodass mindestens eine der beiden Klinken dauerhaft ausgesteuert ist. Insbesondere sind in der Mittelposition die beiden Steuerstifte innerhalb der Randabschnitte, vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des Mittenabschnitts, angeordnet. Bevorzugt sind die beiden Klinken in der Mittelposition der Antriebseinheit eingesteuert. Vorzugsweise wird bei einer Verdrehung der Antriebseinheit von der Mittelposition in Richtung der Endposition einer der beiden Steuerstifte durch den Mittenabschnitt ausgesteuert, wobei vorzugsweise die andere Klinke einsteuert oder eingesteuert bleibt.
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Insbesondere wird dabei zugleich über mindestens eine der beiden Klinken das Antriebsmoment auf das Abtriebselement übertragen. Dies erfolgt solange bis der Hebelzapfen an dem ersten oder dem zweiten Endanschlag des Gehäuses anschlägt.
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In einer weiteren Realisierung ist bei einer Rückführung der Antriebseinheit in Richtung der Mittelposition eine der beiden Klinken über den Kipphebel und die andere der beiden Klinken über den Mittenabschnitt ausgesteuert, sodass bei der Rückführung ein Leerhub der Antriebseinheit erzeugt ist. Prinzipiell kann die Drehrichtung jederzeit in Richtung der Mittelstellung umgekehrt werden. Bevorzugt jedoch wird die Antriebseinheit bei Erreichen der Endposition rückgeführt. Bei einer Umkehrung der Drehrichtung verkippt der Kipphebel entgegen der Drehrichtung in die erste oder die zweite Relativposition. Im Speziellen kann der Kipphebel von der einen Relativposition in die andere Relativposition verkippen. Ist eine der beiden Relativpositionen erreicht, geht die Haftreibung zwischen dem Kipphebel und dem Abtriebselement in eine Gleitreibung über, sodass der Kipphebel in der Drehrichtung durch die Klinkenführungsplatte mitgenommen wird.
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Bevorzugt wird bei der Rückführung der Klinkenführungsplatte die eingesteuerte Klinke durch den Kipphebel ausgesteuert, wobei die andere bereits ausgesteuerte Klinke weiter am Mittenabschnitt anliegt und am Einsteuern gehindert ist. Somit ist die Antriebseinheit vorzugsweise von der Abtriebseinheit vollständig entkoppelt, wobei die Antriebseinheit ohne das Abtriebselement in die Mittelstellung zurückgeführt werden kann und beide Klinken in der Mittelstellung wieder einsteuern können. Dieser Leerhub wird benötigt um eine schrittförmige Drehbewegung auf das Abtriebselement zu gewährleisten. Prinzipiell kann der erfindungsgemäße Klinkenabhebemechanismus für jede beliebige Schrittmechanik ausgebildet und/oder geeignet sein.
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In einer konkreten Ausgestaltung weist die Schrittmechanik ein Bremselement auf, wobei das Bremselement einerseits an dem Abtriebselement und andererseits an dem Gehäuse anliegt. Das Bremselement kann als ein Zwischenring, beispielsweise ein C-Ring, ausgebildet sein. Zwischen dem Abtriebselement und dem Gehäuse ist eine weitere Reibkraft erzeugt, sodass das Abtriebselement in Umlaufrichtung in Bezug auf die Hauptdrehachse gebremst ist. Insbesondere ist die weitere Reibkraft größer als die Reibkraft zwischen dem Kipphebel und dem Abtriebselement. Somit wird bei der Rückführung der Antriebseinheit eine Mitnahme des Abtriebselements durch den Kipphebel verhindert. Prinzipiell kann das Bremselement hierzu einen Reibbelag aufweisen oder als ein Reibbelag ausgebildet sein. Bevorzugt jedoch weist der Zwischenring ein Übermaß in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse auf. Der Zwischenring stützt sich insbesondere dabei einerseits an dem Abtriebselement und andererseits an dem Gehäuse ab, sodass durch das Übermaß die weitere Reibkraft erzeugt ist.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für einen Fahrzeugsitz mit der Schrittmechanik nach einem der vorhergehenden Ansprüche beziehungsweise wie diese zuvor beschrieben wurde. Die Verstellvorrichtung dient dabei insbesondere zur Verstellung der Sitzposition des Fahrzeugsitzes. Beispielsweise ist die Verstellvorrichtung als ein Sitzhöhenversteller ausgebildet. Die Verstellvorrichtung kann als eine elektrische oder eine mechanische Verstellvorrichtung ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
- 1 eine Schrittmechanik in einer Explosionsdarstellung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 ein zweites Gehäusebauteil der Schrittmechanik in einer dreidimensionalen Ansicht aus 1;
- 3 bis 9 die Schrittmechanik aus 1 in einer axiale Ansicht in verschiedenen Betriebszuständen.
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Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine Schrittmechanik 1 in einer Explosionsdarstellung, welche beispielsweise zur Verstellung der Sitzposition eines Fahrzeugsitzes ausgebildet ist. Die Schrittmechanik 1 weist ein Gehäuse 2, eine Abtriebseinheit 3 und eine Antriebseinheit 4 auf. Die Abtriebseinheit 3 und die Antriebseinheit 4 sind in dem Gehäuse 2 aufgenommen. Das Gehäuse 2 ist zweiteilig ausgebildet, wobei ein erstes Gehäusebauteil 2a einen Befestigungsflansch, z.B. zur Befestigung an einem Fahrzeugsitz, bildet. Das erste Gehäusebauteil 2a weist eine gehäusefeste Welle 5 auf, wobei die Welle 5 mit ihrer Längsachse eine Hauptdrehachse H definiert. Ein zweites Gehäusebauteil 2b bildet einen Deckel, wobei die Abtriebseinheit 3 und die Antriebseinheit 4 koaxial und/oder konzentrisch in Bezug auf die Hauptdrehachse H zwischen den beiden Gehäusebauteilen 2a, b angeordnet und/oder in dem Gehäuse 2 aufgenommen sind.
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Die Abtriebseinheit 3 weist ein Abtriebselement 6 auf, welches als ein sogenannter Abtriebstopf ausgebildet ist. Das Abtriebselement 6 ist drehbar in dem ersten Gehäusebauteil 2a aufgenommen bzw. gelagert, wobei das Abtriebselement 6 vollständig um die Hauptdrehachse H rotieren kann.
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Die Abtriebseinheit 3 weist ein Bremselement 7 auf, welches als ein C-Ring ausgebildet ist. Das Bremselement 7 ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H zwischen dem ersten Gehäuseabschnitt 2a und dem Abtriebselement 6 angeordnet. Das Bremselement 7 kann beispielsweise mit einem Übermaß gefertigt sein, sodass das Bremselement 7 an dem ersten Gehäusebauteil 2a bzw. dem Abtriebselement 6 reibt. Dadurch kann das Abtriebselement 6 in Umlaufrichtung relativ zu dem Gehäuse 2 gebremst werden.
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Die Antriebseinheit 4 weist eine Klinkenführungsplatte 8 auf, wobei die Klinkenführungsplatte 8 drehbar auf der Welle 5 angeordnet ist. Die Antriebseinheit 4 weist ein Sicherungsmittel 9 und ein Distanzmittel 10 auf, welche endseitig auf der Welle 5 angeordnet sind. Das Distanzmittel 10 ist in axialer Richtung in Bezug auf die Hauptdrehachse H zwischen dem Sicherungsmittel 9 und der Klinkenführungsplatte 8 angeordnet, sodass das Sicherungsmittel 9 in axialer Richtung beabstandet von der Klinkenführungsplatte 8 angeordnet ist. Über das Sicherungsmittel 9 ist die Klinkenführungsplatte 8 gegen ein Rutschen in axialer Richtung gesichert. Beispielsweise ist das Sicherungsmittel 9 als ein Starlock und das Distanzmittel 10 als ein Distanzring ausgebildet.
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Die Antriebseinheit 4 weist ferner einen Kipphebel 11 auf, welcher über ein Befestigungsmittel 12 drehbar auf der Klinkenführungsplatte 8 angeordnet ist. Beispielsweise ist das Befestigungsmittel 12 als ein Niet ausgebildet und definiert eine Drehachse D. Die Drehachse D ist parallel beabstandet zu der Hauptdrehachse H angeordnet. Der Kipphebel 11 ist somit in axialer Richtung durch das Befestigungsmittel 12 gesichert und relativ zu der Klinkenführungsplatte 8 in Umlaufrichtung in Bezug auf die Drehachse D verkippar, wobei der Drehpunkt auf der Drehachse D liegt. Die Klinkenführungsplatte 8 ist in dem Abtriebselement 6 aufgenommen, wobei der Kipphebel 11 radial an dem Abtriebselement 6 anliegt.
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Die Klinkenführungsplatte 8 weist zwei Klinkenaufnahmen 13a, b auf, welche jeweils als längliche Öffnungen ausgebildet sind. Die Antriebseinheit 4 weist außerdem eine erste und eine zweite Klinke 14a, b auf, wobei die erste Klinke 14a in der ersten Klinkenaufnahme 13a und die zweite Klinke 14b in der zweiten Klinkenaufnahme 13b aufgenommen ist.
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Ferner weist die Antriebseinheit 4 eine erste und eine zweite Federeinrichtung 15a, b sowie einen ersten und einen zweiten Steuerstift 16a, b auf. Die beiden Steuerstifte 16a, b sind als Zylinderstifte ausgebildet. Dabei ist jeweils einer der Steuerstifte 16a, b beispielsweise formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder reibschlüssig und/oder stoffschlüssig mit einer der Klinken 14a, b fest verbunden. Die beiden Federeinrichtungen 15a, b sind als Druckfedern ausgebildet, wobei die erste Federeinrichtung 15a in der ersten Klinkenaufnahme 13a und die zweite Federeinrichtung 15b in der zweiten Klinkenaufnahme 13b angeordnet ist. Die Federeinrichtungen 15a, b sind radial zwischen der Klinkenführungsplatte 8 und den Klinken 14a, b angeordnet, sodass die beiden Klinken 14a, b mit einer Federkraft beaufschlagt werden, welche zumindest annähernd radial nach außen gerichtet ist.
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Die Antriebseinheit 4 weist zwei Hebelzapfen 17a, b auf, wobei der erste Hebelzapfen 17a in einer ersten Hebelzapfenaufnahme 18a und der zweite Hebelzapfen 17b in einer zweiten Hebelzapfenaufnahme 18b der Klinkenführungsplatte 8 angeordnet ist. Beispielsweise können die Hebelzapfen 17a, b formschlüssig und/oder reibschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig über die Hebezapfenaufnahmen 18a, b mit der Klinkenführungsplatte 8 verbunden sein. Die beiden Hebelzapfen 17a, b sind mit einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung antriebstechnisch verbunden, wobei über die Antriebseinrichtung ein Antriebsmoment auf die Hebelzapfen 17a, b übertragen werden kann. Beispielsweise ist die Antriebseinrichtung als ein mechanischer Hebel oder ein Elektromotor etc. ausgebildet.
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Das zweite Gehäusebauteil 2b weist eine erste und eine zweite kreisbogenförmige Kulisse 18a, b, welche in Bezug auf die Drehachse spiegelsymmetrisch in das zweite Gehäusebauteil 2b eingebracht sind. Der erste Hebelzapfen 17a ist in der ersten Kulisse 18a und der zweite Hebelzapfen 17b in der zweiten Kulisse 18b aufgenommen bzw. geführt. Die beiden Kulissen 18a, b sind in Umlaufrichtung begrenzt, sodass jeweils ein Endanschlag für die Hebelzapfen 17a, b gebildet ist.
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Die Antriebseinheit 4 weist eine weitere Federeinrichtung 19 sowie ein Unterlegmittel 20 auf. Die weitere Federeinrichtung 19 kann dazu dienen um beispielsweise Toleranzen innerhalb der Schrittmechanik 1 auszugleichen. Die weitere Federeinrichtung 19 liegt einerseits an dem zweiten Gehäusebauteil 2b und andererseits an dem Unterlegmittel 20 an, wobei das Unterlegmittel 20 an der Klinkenführungsplatte 8 anliegt. Somit stützt sich die weitere Federeinrichtung 19 mittelbar über das Unterlegmittel 20 an der Klinkenführungsplatte 8 ab.
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2 zeigt eine Innenansicht des zweiten Gehäusebauteils 2b aus der 1. Das zweite Gehäusebauteil 2b weist eine kreisbogenförmige Führungskulisse 21 auf, wobei die Führungskulisse 21 zur Führung der beiden Steuerstifte 16a, b ausgebildet ist. Die Führungskulisse 21 weist einen Mittenabschnitt 21a sowie einen ersten und einen zweiten Randabschnitt 21b, c auf, welche sich jeweils unmittelbar an den Mittenabschnitt 21a in Umlaufrichtung anschließen. Die beiden Randabschnitte 21b, c sind in radialer Richtung breiter ausgeführt als der Mittenabschnitt 21a, sodass ein schmaler radial nach innen gerichteter Steg gebildet ist. Die Führungskulisse 21 ist beispielsweise in die Innenseite des zweiten Gehäusebauteils 2b eingeprägt.
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Ferner weist das zweite Gehäusebauteil 2b an seiner Innenseite eine zylinderförmige Aufnahmekontur 22 auf, wobei diese zur Aufnahme der weiteren Federeinrichtung 19 sowie des Unterlegmittels 10 ausgebildet ist.
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Die 3 bis 9 zeigen die Schrittmechanik 1 aus der 1 in einem zusammengebauten Zustand in einer axialen Ansicht in Bezug auf die Hauptdrehachse H in verschiedenen Betriebszuständen. Die beiden Klinken 14a, b weisen jeweils an einer dem Abtriebselement 6 radialen zugewandten Seite eine Außenverzahnung 23 auf. Das Abtriebselement 6 weist an seinem Innenumfang eine umlaufende Innenverzahnung 24 auf, wobei die Außenverzahnung 23 mit der Innenverzahnung 24 in Eingriff bringbar ist. Die Antriebseinheit 4, insbesondere die Klinkenführungsplatte 8, ist in einer ersten Drehrichtung D1 im Uhrzeigersinn und in einer zweiten Drehrichtung D2 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Hauptdrehachse D verschwenkbar. Beispielsweise sind die Außenverzahnung 23 und die Innenverzahnung 24 als eine in der zweiten Drehrichtung D2 gerichtete sägezahnartige Verzahnung ausgebildet. Somit können die erste und/oder die zweite Klinke 14a, b in der ersten Drehrichtung D1 das Antriebsmoment übertragen und in der zweiten Drehrichtung D2 gegeneinander abgleiten.
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Der Kipphebel 11 umfasst einen Grundkörper 11a, einen Stützabschnitt 11b sowie einen ersten und einen zweiten Anlageabschnitt 11c, d. Der Grundkörper 11a ist über das Befestigungsmittel 12 drehbar an der Klinkenführungsplatte 8 angelenkt. Der Stützabschnitt 11b ist als ein Federarm gebildet, welcher in radialer Richtung in Bezug auf die Drehachse D federnd ist. Der Stützabschnitt 11b liegt mit einem geringen Übermaß, von z.B. 0.5 mm, an einem Innenumfang des Abtriebselements 6 an, welcher frei von der Innenverzahnung 24 ist. Aufgrund des Übermaßes ist der Stützabschnitt 11b gegen Das Abtriebselement 6 vorgespannt, sodass eine Reibkraft zwischen dem Kipphebel 11 und dem Abtriebselement 6 erzeugt ist. Der erste und der zweite Ablageabschnitt 11c, d ist durch eine rampenförmige Außenkontur des Kipphebels 11 gebildet. Der erste Anlageabschnitt 11c weist einen in der ersten Drehrichtung D1 ansteigenden Rampenverlauf und der zweite Anlageabschnitt 11d einen in der zweiten Drehrichtung D2 ansteigenden Rampenverlauf auf.
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Die 3 zeigt die Schrittmechanik 1 aus einer axialen Ansicht ohne das zweite Gehäusebauteil 2b. Die Antriebseinheit 3 ist in einer Mittelposition dargestellt, wobei die beiden Klinken 14a, b in einer Eingriffsstellung eingesteuert sind. Dabei bedeutet eingesteuert, dass die Außenverzahnung 23 der beiden Klinken 14a, b mit der Innenverzahnung 24 in Eingriff steht. Hierzu sind die beiden Klinken 14a, b in Richtung der Innenverzahnung 24 mit der Federkraft beaufschlagt. Der erste Anlageabschnitt 11c liegt dabei in der ersten Drehrichtung D1 formschlüssig an dem ersten Steuerstift 16c an. Der zweite Anlageabschnitt 11d liegt in der zweiten Drehrichtung D2 formschlüssig an dem zweiten Steuerstift 16b an. Zur Verstellung der Schrittmechanik 1 wird auf die beiden Hebelzapfen 17a, b das Antriebsmoment eingeleitet, wobei die Klinkenführungsplatte 8 hierzu mit einer Antriebsraft F beaufschlagt wird und so eine Verdrehung der Klinkenführungsplatte 8 um die Hauptdrehachs H erfolgt.
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4 zeigt die Schrittmechanik 1, wie bereits in 4 beschrieben, in der Mittelposition. In der gezeigten Darstellung ist die Schrittmechanik 1 mit dem zweiten Gehäusebauteil 2b dargestellt. In der Mittelposition erstreckt sich der Mittenabschnitt 21a zwischen den beiden Steuerstiften 16a, b, wobei die beiden Steuerstifte 16a, b innerhalb der Randabschnitte 21b, c unmittelbar in Nähe des Mittenabschnitts 21a angeordnet sind.
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5 zeigt die Schrittmechanik 1 mit dem zweiten Gehäusebauteil 2b, wobei die Klinkenführungsplatte 8 in der ersten Drehrichtung D1 um die Hauptdrehachse H um beispielsweise 3 Grad verschwenkt ist. Bei einer Verdrehung der Klinkenführungsplatte 8 in der ersten Drehrichtung D1 sind die beiden Steuerstifte 16a, b in der Führungskulisse 21 geführt, wobei über den Mittenabschnitt 21a, je nach Drehrichtung, der erste oder zweite Steuerstift 16a, b aussteuerbar ist. In der gezeigten Darstellung ist der erste Steuerstift 16a weiterhin in dem ersten Randabschnitt 21b und der zweite Steuerstift 16b in dem Mittenabschnitt 21a angeordnet.
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6 zeigt die Schrittmechanik 1, wie bereits in 5 beschrieben, ohne das zweite Gehäusebauteil 2b. Die erste Klinke 14a ist weiterhin eingesteuert, sodass das Antriebsmoment über die erste Klinke 14a auf das Abtriebselement 6 übertragbar ist. Die zweite Klinke 14b ist in einer Neutralstellung ausgesteuert. Dabei bedeutet in diesem Fall ausgesteuert, dass die Außenverzahnung 23 der zweiten Klinke 14b mit der Innenverzahnung 24 außer Eingriff steht. Das Abtriebselement 6 ist somit in der gezeigten Darstellung in der ersten Drehrichtung D1 um die 3 Grad mitgenommen, wobei die zweite Klinke 14b vollständig ausgesteuert ist.
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7 zeigt die Schrittmechanik 1 mit dem zweiten Gehäusebauteil 2b, wobei die Klinkenführungsplatte 8 weiter in der ersten Drehrichtung D1 um die Drehachse D verschwenkt in einer Endposition dargestellt ist. In der Endposition liegen die beiden Hebelzapfen 17, b in Umlaufrichtung an den Kulissen 18a, b an, sodass der Endanschlag gebildet ist. Während der gesamten Verdrehung der Klinkenführungsplatte 8 sind die beiden Steuerstifte 16a, b entlang Führungskulisse 21 geführt. Dabei liegt der zweite Steuerstift 16b dauerhaft an dem Mittenabschnitt 21a und/oder und der erste Steuerstift 16a dauerhaft an dem ersten Randabschnitt 21b an. Beispielsweise ist die Klinkenführungsplatte 8 in der Endposition um 30 Grad um die Hauptdrehachse verschwenkt. Während der gesamten Verdrehung der Klinkenführungsplatte 8 bleibt die erste Klinke 14a dauerhaft eingesteuert, sodass das Abtriebselement 6 in der ersten Drehrichtung D1 ebenfalls um die 30 Grad verdreht bzw. das Antriebsmoment auf das Abtriebselement 6 übertragen wird.
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8 zeigt eine Rückführung der Antriebseinheit 4 in Richtung der Mittelposition. Die erste und die zweite Klinke 14a, b weisen jeweils einen Anschlag 25a, b auf. Der erste und der zweite Anschlag 25a, b ist dabei jeweils als ein länglicher Zapfen ausgebildet. Der erste Anschlag 25a ist mit der ersten Klinke 14a verbunden und erstreckt sich zumindest teilweise innerhalb der ersten Federeinrichtung 15a in Richtung der ersten Klinkenaufnahme 13a. Der zweite Anschlag 25b ist mit der zweiten Klinke 14b verbunden und erstreckt sich zumindest teilweise innerhalb der zweiten Federeinrichtung 15b in Richtung der zweiten Klinkenaufnahme 13b. Durch die beiden Anschläge 25a, b ist die Neutralstellung der zugehörigen Klinke 14a, b definiert, wobei in der Neutralstellung die entsprechende Klinke 14a, b mit dem Anschlag 15a, b an der Klinkenführungsplatte 8 anliegt, sodass eine weitere Einfederung der ersten bzw. der zweiten Federeinrichtung 15a, b verhindert ist. Ferner können die Anschläge 25a, b zusätzlich beispielsweise zur Führung der Feder dienen.
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Der Kipphebel 11 ist um die Drehachse D zwischen zwei Relativpositionen verkippbar, wobei in der ersten Relativposition die erste Klinke 14a in der Neutralstellung und in der zweiten Relativposition die zweite Klinke 14b in der Neutralstellung angeordnet ist. Bei der Rückführung der Klinkenführungsplatte 8 in der zweiten Drehrichtung D2 verkippt der Kipphebel 11 in die erste Drehrichtung D1. Dies wird aufgrund der reibschlüssigen Verbindung zwischen dem Stützabschnitt 11b und dem Abtriebselement 6 ermöglicht. Zu Beginn der Rückführung gleitet, aufgrund der sägezahnförmigen Verzahnung, die Außenverzahnung 23 der noch eingesteuerten ersten Klinke 14a solange entlang der Innenverzahnung 24 bis die erste Klinke 14a durch den Kipphebel 11 ausgesteuert wird, wobei das Abtriebselement 6 stationär in der Endposition verbleibt.
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In der gezeigten Darstellung ist der Kipphebel 11 in die erste Relativposition verkippt, wobei der erste Anlageabschnitt 11c an dem ersten Steuerstift 16a anliegt und die erste Klinke 16a ausgesteuert ist. Somit wirkt der Kipphebel 11 entgegen der Federkraft der ersten Federeinrichtung 15a auf die erste Klinke 14a, sodass die erste Klinke 11a ebenfalls ausgesteuert ist. Dabei bedeutet in diesem Fall ausgesteuert, dass die Außenverzahnung 24 der ersten Klinke 11a mit der Innenverzahnung 25 außer Eingriff steht.
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9 zeigt die Schrittmechanik 1, wie bereits in 8 beschrieben, mit dem zweiten Gehäusebauteil 2b. Bei der Rückführung der Klinkenführungsplatte 8 in die Mittelposition, wird der erste Steuerstift 16a somit über den Kipphebel 11 und der zweite Steuerstift 16b durch den Mittenabschnitt 21a dauerhaft in der Neutralstellung gehalten, sodass diese am Einsteuern gehindert sind. Somit sind beide Klinken 14a, b ausgesteuert, sodass ein Leerhub erzeugt ist und die Antriebseinheit 4 von der Abtriebseinheit 3 entkoppelt ist. Durch den erzeugten Leerhub kann somit die Klinkenführungsplatte 8 in die Mittelposition zurückgeführt werden, wobei das Abtriebselement 6 in der Endposition verbleibt. Somit kann eine schrittförmige Drehbewegung des Abtriebselements 6 um die Hauptdrehachse H gewährleistet werden.
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Dabei verhindert das Bremselement 7, wie bereits in 1 beschrieben, bei der Rückführung ein Mitnehmen des Abtriebselements 6 durch den reibschlüssig anliegenden Kipphebel 11. Das dadurch erzeugte Reibmoment des Bremselements 7 ist dabei größer als das durch den Stützabschnitt 11b erzeugte Reibmoment. Somit wird sichergestellt, dass bei der Rückführung der Klinkenführungsplatte 8 das Abtriebselement 6 in seiner aktuellen Position verbleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schrittmechanik
- 2
- Gehäuse
- 2a
- erstes Gehäusebauteil
- 2b
- zweites Gehäusebauteil
- 3
- Abtriebseinheit
- 4
- Antriebseinheit
- 5
- Welle
- 6
- Abtriebselement
- 7
- Bremselement
- 8
- Klinkenführungsplatte
- 9
- Sicherungsmittel
- 10
- Distanzmittel
- 11
- Kipphebel
- 11a
- Grundkörper
- 11b
- Sützabschnitt
- 11c, d
- Anlageabschnitte
- 12
- Befestigungsmittel
- 13a, b
- Klinkenaufnahmen
- 14a, b
- Klinken
- 15a, b
- Federeinrichtungen
- 16a, b
- Steuerstifte
- 17a, b
- Hebelzapfen
- 18a, b
- Kulissen
- 19
- weiteres Federmittel
- 20
- Unterlegmittel
- 21
- Führungskulisse
- 21a
- Mittenabschnitt
- 21b
- erster Randabschnitt
- 21c
- zweiter Randabschnitt
- 22
- Aufnahmekontur
- 23
- Außenverzahnung
- 24
- Innenverzahnung
- 25a, b
- Anschläge
- D
- Drehachse
- D1
- erste Drehrichtung
- D2
- zweite Drehrichtung
- F
- Antriebskraft
- H
- Hauptdrehachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005022722 A1 [0003]
