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Bewegungsübertragungsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine
Bewegungsübertragungsvorrichtung mit mehreren in einem Träger gelagerten Gewinderollen
und einer drehbaren Antriebsspindel, mit der diese Gewinderollen in Eingriff stehen.
Jede dieser Gewinderollen ist mit Zapfen, deren Achse zur Antriebsspindelachse parallel
läuft, und mit radial vorstehenden wulstförmigen Teilen versehen, und mindestens
eine dieser Gewinderollen wird durch eine elastische Vorrichtung radial einwärts
nach der Antriebsspindelachse zu gedrückt. Durch diese Vorrichtung kann entweder
eine Drehung in eine geradlinig fortschreitende Bewegung oder eine geradlinig fortschreitende
Bewegung in eine Drehung umgewandelt werden.
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Das Problem, eine Drehbewegung in eine gerad- i linig fortschreitende
Bewegung umzuwandeln oder die umgekehrte Umwandlung vorzunehmen, ist schon von verschiedenen
Erfindern mit wechselndem Erfolg zu lösen versucht worden. Beispielsweise ist bereits
eine Übertragungsvorrichtung bekannt, bei der eine ; mit Gewinde versehene Zug-
und Druckspindel durch drei oder mehr Spindelmuttern geführt wird, die als Walzen
mit dem Spindelgewinde entsprechenden, in senkrechten Achsschnitten liegenden Querrillen
ausgeführt sind, wobei die Walzenlängsachsen derart s schräg zur Spindelachse verlaufen,
daß sie zur Ebene des Spindelgewindes senkrecht stehen. Bei dieser Ausführung einer
B.ewegungsübertragungsvorrichtung ist jedoch bei der Montage bei nicht ganz genauer
Einstellung des Winkels zwischen Gewindespindelführungen und Gewindespindel die
Möglichkeit von Verklemmungen gegeben, ferner besteht ein ziemlich großer Raumbedarf
der Vorrichtung infolge Schrägstellung der Spindelführungen. Bei einer anderen bekannten
Vorrichtung greifen radial zur Spindelachse bewegliche, von einer Druckfeder gegen
die Spindel gedrückte Bolzen in die Gewindegänge derselben ein. Auch hierbei besteht
jedoch infolge der Notwendigkeit, für die einen Teil der Vorrichtung bildenden Mutternsegmentstücke
einen Lagerkörper vorzusehen, sowie infolge des Platzbedarfs der radial zur Gewindespindel
liegenden Schraubenfedern zum Andrücken der Mutternsegmente der Nachteil eines erhöhten
Raumbedarfs. Ferner ist ebenso wie bei der erstgenannten Übertragungsvorrichtung
wegen der q Schwierigkeit der Herbeiführung der richtigen Lage der Vorrichtungsteile
zur Gewindespindel die Ausführung sehr sorgfältiger Dreh-, Bohr- und Fräsarbeiten
notwendig. Bei diesen Arbeiten läßt es sich, insbesondere bei einer Massenfertigung,
kaum ohne 5 Bohrlehren, Meßkaliber usw. auskommen. Außerdem ist infolge der Anordnung
ruhender, eine Gleit-Bewegung ausführender Mutternsegmente mit einem ziemlich schweren
Gang der Vorrichtung zu rechnen. Die bereits in einer USA.-Patentschrift behandelte
Vorrichtung weist eine zentral angeordnete Spindel und gleichmäßig um sie herum
verteilte, mit ihren Achsen einen Winkel zur Spindelachse einschließende Elemente
auf, deren zahnradähnliche Abschnitte in die zentrale Gewindespindel eingreifen.
Ebenso sind bei einer in einer französischen Patentschrift erläuterten Vorrichtung
Eingriffselemente mit zahnradartigem Profil vorgesehen, die jedoch parallel zur
Spindelachse gelagert sind. Bei einer Bewegungsübertragung mit zahnradartig geformten
Elementen sind jedoch Bewegungsverhältnisse erforderlich, bei denen der Teilkreis
der Zahnräder auf der (gedachten) Spindelzahnebene abrollt, weil sonst bei Abnutzung
der ineinander eingreifenden Teile und Nachstellen der verstellbar vorgesehenen
die Gefahr von Verklemmungen besteht. Bei einem anderen Vorschlag wird eine zentral
liegende Gewindespindel mit gleichmäßig um sie herum verteilten Bewegungsübertragungsrollen
mit wulstförmigen Abschnitten beschrieben, die in einer Tragvorrichtung geführt
sind und mit ihren Wulsten in die Gewindegänge der Spindel eingreifen. Obwohl hier
schon verschiedene Forderungen an eine gut funktionierende und leicht herzustellende
Bewegungsübertragungsvorrichtung erfüllt sind, besteht doch keine Möglichkeit, den
Verschleiß der Rollen bei längerem Gebrauch in zufriedenstellender Weise zu kompensieren.
Die
gestellte Aufgabe wird darin gesehen, eine Bewegungsübertragungsvorrichtung zu schaffen,
die wenig Raum beansprucht, billig und ohne Beachtung enger Toleranzen, also gegebenenfalls
ohne große Kosten, in Massenfertigung hergestellt werden kann, einen leichten Gang
aufweist und den bei ihr mit der Zeit auftretenden Verschleiß selbsttätig korrigiert.
Das erwähnte Problem wird dadurch gelöst, daß die als Eingriffselemente dienenden,
an ihren Enden mit Zapfen im Träger geführten Rollkörper in Richtung auf die Spindelachse
drückende elastische Vorrichtungen, wie z. B. eine sich im Träger abstützende Blattfeder
aufweist, deren Kraft auf die beiden Zapfen eines Eingriffselements wirkt, wodurch
dieses Element - Gewinderolle -, unter gleichzeitiger Beibehaltung seiner Längsachsenrichtung,
senkrecht zur SpindeIachse verschoben werden kann. Zur Übertragung des Federdrucks
dient eine Druckverteilungsvorrichtung, die derart zwischen die Feder und die Gewinderolle
geschaltet ist, daß sie die Spannkraft der Blattfeder gleichmäßig auf die beiden
Zapfen der Gewinderolle verteilt. Die Druckverteilungsvorrichtung hat dabei die
Form eines Sattels mit Schenkeln, die sich auf die Zapfen des genannten Elements
- Gewinderolle - auflegen, und einem eingebuchteten Teil, mit dem die Feder derart
in Verbindung steht, daß sie die Gewinderolle gegen die drehbare Antriebsspindel
drückt. Auf diese Weise wird bei auftretendem Verschleiß die unter der Wirkung der
Blattfeder stehende Gewinderolle selbsttätig von dieser unter Beibehaltung ihrer
Achsenlage näher an die Spindel herangedrückt und kann sich, mit ihren Wülsten immer
den Gewindekopf beiderseits umfassend, tiefer in die konkaven Teile des Spindelgewindes
hineinlegen, ohne daß es hierbei zu Verklemmungen zu kommen braucht: es findet somit
eine selbsttätige Verschleißkompensierung statt, wie sie bei bisherigen Konstruktionen
auf diesem Gebiet noch nicht hatte erzielt werden können. Durch die Ausführung der
Eingriffselemente als Rollkörper wird die gleitende Reibung bisheriger Konstruktionen
durch eine rollende ersetzt und damit ein leichterer Gang der Vorrichtung erzielt,
durch die einfache Gestaltung der wirkenden Teile der Vorrichtung (Gewinderollkörper
mit beiderseitigen Lagerungszapfen und Doppelwulst, Blattfeder und brückenförmiges
Druckübertragungsmittel) eine billige, sich zur Massenfertigung eignende Konstruktion
erreicht. Schließlich wird auch dadurch, daß die Achsen der Rollkörper zur Achse
der Gewindespindel parallel liegen, der Raumbedarf der Vorrichtung gegenüber Konstruktionen
mit schräg zur Gewindespindel liegenden Übertragungsteilen verringert. Derartige
Bewegungsübertragungsvorrichtungen lassen sich zu den verschiedensten Zwecken verwenden,
beispielsweise zum Bewegen der Fenster von Kraftfahrzeugen oder zum Ein- und Ausfahren
von Antennen.
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An Hand der Zeichnungen soll nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben werden. In den Zeichnungen ist F i g. 1 eine teilweise geschnittene
Ansicht einer für Fahrzeugfenster bestimmten Hubvorrichtung mit der erwähnten Bewegungsübertragungsvorrichtung,
F i g. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1, F i g. 3 ein Teilschnitt nach
Linie 3-3 der F i g. 1, F i g. 4 ein Teilschnitt nach Linie 4-4 der F i g. 2, F
i g. 5 ein Teilschnitt nach Linie 5-5 der F i g. 2, und F i g. 6 ist eine auseinandergezogene
schaubildliche Darstellung der Bewegungsübertragungsvorrichtungen nach F i g. 1
bis 5.
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In F i g. 1 ist ein Fahrzeugteil dargestellt, und zwar eine Tür 10
mit einer inneren Türbekleidung 11 und einer äußeren Türbekleidung 12. Die
äußere Türbekleidung arbeitet mit der inneren Bekleidung 11
zusammen, um eine
lotrecht bewegliche Fensterscheibe 14 zu führen.
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An gegenüberliegenden Seiten der Fensterscheibe 14 befinden
sich Wetterstreifen 15, die von den Türbekleidungen 11 und 12 getragen werden.
Die äußere Türbekleidung 12 hat einen nach innen gerichteten Flansch 16, der ein
Lager 17 trägt, das das obere Ende einer drehbaren, Außengewinde tragenden Antriebsspindel
18 drehbar aufnimmt. Ein Mittelabschnitt der Gewindespindel 18 wird von einer
Bewegungsübertragungsvorrichtung 20 umgeben, die auf einem Flansch
19 aufgesetzt ist, der den Antriebsteil eines Fensterscheibenbetätigungsaufbaues
bildet, welcher aus der Fensterscheibe 14, ferner aus einer am Trageisen
22 der Fensterscheibe 14 befestigten oberen Hängekonsole 21 und aus
einer unteren Tragkonsole 24 besteht, die die Bewegungsübertragungsvorrichtung 20
unmittelbar auf dem nach oben weisenden Flansch 19 trägt. Obere Hängekonsole
21 und untere Tragkonsole 24 sind über Drehzapfen 23 miteinander verbunden.
Bei der Drehung der Gewindespindel 18 wird die Bewegungsübertragungsvorrichtung
oder -umwandlungsvorrichtung 20 in lotrechter Richtung längs der Spindel
18 verschoben, um die Fensterscheibe 14 zu heben oder zu senken und eine
in der Tür 10 vorhandene Ventilationsöffnung zu schließen oder zu öffnen.
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Die Bewegungsumwandlungsvorrichtung 20 (F i g. 2 und 4) weist
einen Träger auf, der aus zwei übereinanderliegenden ebenen Platten 30 und 31 gebildet
wird. Jede Platte hat einen mittleren, in lotrechter Richtung verlagerten Abschnitt
32 bzw. 33, der mit dem übrigen Teil der Platte durch schrägliegende Verbindungsstege
34 bzw. 35 verbunden ist. Die Platten 30, 31 sind beispielsweise über Niete 36 miteinander
verbunden, so daß die versetzten oder gekröpften Abschnitte 32 und 33 übereinanderliegen
und zwischen den Platten 30, 31 einen Hohlraum 37 (F i g. 4) bilden. Der Hohlraum
37 (F i g. 2 und 4) liegt in der Plattenmitte. Die Platte 30 hat in der Mitte
ihres erhöhten Mittelabschnittes 32 eine Öffnung 38, während Platte 31 in der Mitte
ihres vertieften Mittelabschnittes 33 eine ähnliche Öffnung 39 hat. Die Öffnung
38 und 39 fluchten miteinander und nehmen die Antriebsspindel 18 (F i g.
2 und 4) auf.
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Mehrere Gewinderollen 40 sind innerhalb des Hohlraumes.37 um den Umfang
der Antriebsspindel 18 herum angeordnet. Der Eingriff dieser Gewinderollen ist in
den F i g. 4 und 6 zu erkennen, während die Verteilung auf dem Umfange der Antriebsspindel
aus F i g. 2 zu ersehen ist. Die Gewinderollen 40 (F i g. 4) sind einzeln um lotrechte
Achsen mittels der Zapfen 41 drehbar, die sich an die Platten 30 und
31 in der nachstehend beschriebenen Weise anlegen. Zwischen den Zapfen 41 haben
die Gewinderollen zwei auf Abstand voneinander stehende wulstförmige Gewindeeintrittsflächen
- Teile 42 -, die über einen im Durchmesser verkleinerten konkaven Abschnitt 43
miteinander verbunden sind.
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Die Antriebsspindel 18 ist vorzugsweise durch Auswalzen hergestellt,
so daß sie radial verbreiterte
Gewindeköpfe 18 a und dazwischenliegende,
die Gewindeköpfe 18 a verbindende konkave Abschnitte 18 b hat. Die Wulstabschnitte
- Teile 42 - der Gewinderolle 40 haben eine kleinere Längsabmessung als die
konkaven Abschnitte 18 b der Antriebsspindel 18, so daß die konvexen Außenflächen
der Wulstabschnitte - Teile 42 - an den konkaven Verbindungsabschnitten
18 b der Antriebsspindel 18 anliegen. Die konkaven Abschnitte 43 haben einen
so stark verminderten Durchmesser, daß die Gewindeköpfe 18 a zwischen den Wulstabschnitten
- Teilen 42 - einen freien Raum haben, während die Wulstabschnitte 42 an benachbarten
konkaven Abschnitten 18 b auf beiden Seiten des in Frage stehenden Gewindekopfes
18 a anliegen. Ein Radialschnitt durch den Teil 42 einer Gewinderolle 40
hat einen kreisringförmigen Umriß, während ein parallel zur Drehachse der Gewinderolle
40 gelegter Schnitt an den Gewindeeingriffsstellen der Wulstteile 42 einen elliptischen
Umriß hat.
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Die Gewinderollen 40 werden in dem Träger dadurch gelagert, daß sich
die Zapfen 41 der Gewinderollen 40 an die Platten 30, 31 anlegen. Zum Halten der
Gewinderolle 40 an ihrer Stelle haben die gekröpften Abschnitte 32, 33 der
Platten 30, 31 Vertiefungen 45, die die Zapfen 41 aufnehmen. Eine dieser Vertiefungen
45 a (F i g. 2, 4 und 6) ist zur Achse der Antriebsspindel 18 verlängert, so daß
sich die zugehörende Gewinderolle 40 radial mit Bezug auf das Gewinde zur Spindelachse
hin und von der Spindelachse weg bewegen kann. Die beiden anderen drehbaren Gewinderollen
40 werden von ihren Vertiefungen so aufgenommen, daß die beiden Gewinderollen 40
gehalten werden und der axialen oder radialen Bewegung der beweglichen Gewinderolle
entgegenwirken. Die lange Vertiefung 45 a ermöglicht nur eine radiale Bewegung der
zugehörenden Gewinderolle 40, hält jedoch die Gewinderolle 40 von einer axialen
Bewegung ab. Wie aus. den F i g. 4 und 6 zu erkennen ist, haben die gekröpften Abschnitte
32, 33 der Platten 30, 31 eine weitere Kröpfung 46, so daß die drehbaren Gewinderollen
40 in Axiahichtung der Antriebsspindel 18 richtig eingesetzt werden können
und ein einwandfreier Eingriff mit den Gewindegängen der Antriebsspindel 18 erfolgt.
Die drehbaren Gewinderollen 40 liegen also in verschiedenen Ebenen in Längsrichtung
der Spindel, so daß ein sicherer und einwandreier Eingriff zwischen den Gewinderollen
und der Antriebsspindel gesichert ist.
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Die in der langen Vertiefung 45 (F i g. 2, 4 und 6) liegende
Gewinderolle wird zur Achse der Gewindespindel nachgiebig federnd gedrückt, um erstens
eine innige Berührung zwischen Spindel und den Rollen herbeizuführen, zweitens jeden
Verschleiß auszugleichen, der an der Spindel oder an den Gewinderollen 40 erfolgt,
drittens jede Abweichung der Spindel 18 und der Rollen auszugleichen, wie
sie z. B. bei der Herstellung einer Türbekleidung erfolgt, beispielsweise der Tür
10, und viertens ein Geräusch dadurch zu dämpfen, daß eine innige und verschleißfeste
Berührung zwischen Spindel und Rolle erfolgt.
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Die Vorrichtung, die die eine Rolle 40 zur Spindel 1.8 federnd
nachgiebig drückt, hat eine nachgiebige Blattfeder 50, die von dem Träger getragen
wird und einen federnden Druck in einer radial zur Spindel 18 gerichteten Ebene
ausübt. Die Blattfeder 50 wird auf dem Träger von zwei Lappen 51 gehalten, die aus
den ebenen Außenabschnitten der Platten 30 und 31 so ausgestanzt sind, daß sie sich
im wesentlichen senkrecht zu den Platten erstrecken, wie F i g. 5 zeigt. Die Enden
der Blattfeder 50 haben Ausschnitte 52 (F i g. 5) zur Aufnahme der Platten
30, 31, wobei die Ausschnitte 52 begrenzende Federansätze der Feder 50 an
den Lappen 51 anliegen.
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Eine Druckverteilungsvorrichtung 55 ist zwischen Blattfeder 50 und
diejenige Gewinderolle 40 eingeschaltet, die in den langen Vertiefungen
45a gelagert ist. Diese Druckverteilungsvorrichtung 55 hat die Form eines
Sattels mit einem Steg 56, der in breiter Flächenberührung mit der Innenfläche der
Blattfeder 50 steht, und mit senkrecht auf Abstand stehenden Schenkeln 57, die sich
in Radiahichtung der Spindel 18 erstrecken und an den Zapfen 41 der
in Frage stehenden drehbaren Gewinderolle 40 anliegen. Die Innenenden der Schenkel
57 weisen Außenabschnitte 58 auf, die eine seitliche Relativbewegung zwischen dem
Sattel der Druckverteilungsvorrichtung 55 und der benachbarten drehbaren Gewinderolle
40 verhüten.
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Die Blattfeder 50 übt einen Druck in einer radial zur Spindel
18 gerichteten Ebene aus. Dieser Druck wird über den Sattel der Druckverteilungsanordnung
55 auf die Zapfen der Rolle 40 übertragen und verteilt, so daß ein
gleichförmiger Druck auf diese Gewinderolle 40 übertragen wird. Die Zurückhaltung
der Blattfeder 50 von den aus den Tragplatten 30, 31 ausgestanzten Lappen 51 sichert
den leichten Zusammenbau der Vorrichtung und die sichere Verriegelung des Elements
55 und der Blattfeder 50 in ihrer Stellung durch die der Blattfeder innewohnende
Federungskraft.
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Die Platten 30, 31 (F i g. 3) sind am Flansch 19 mit Hilfe einer Kautschukbuchse
60 befestigt, die eine Umfangsnut 61 hat, in die der Flansch 19 eingreift, wobei
die Buchse innerhalb einer Flanschöffnung 19 a liegt. Der zylindrische Mittelabschnitt
62 der Buchse hat eine Mittelöffnung zur Aufnahme eines langen Nietes 63, der die
Platten 30 und 31 mit der Buchse 60 verbindet. Auf diese Weise wird der Träger oder
der Halter der Bewegungsübertragungsvorrichtung 20 mit dem von der Fensterscheibe
14 getragenen Flansch 19 verbunden, wobei eine Relativbewegung durch Verformung
der Buchse 60 möglich ist.
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Die Arbeitsweise der beschriebenen Vorrichtung ist zwar aus der vorstehenden
Beschreibung ohne weiteres verständlich, doch wird nachstehend eine kurz zusammengefaßte
Beschreibung der Arbeitsweise gegeben.
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Die Antriebsspindel 18 wird über eine Vorrichtung beispielsweise vom
Fahrer des Fahrzeugs von Hand oder mittels eines Elektromotors gedreht. Bei der
Drehung der Spindel 18 bewirken die Gewinderollen 40, die sich in Eingriff mit den
Gewindegängen der Gewindespindel 18 befinden, eine Bewegung der Trägerplatten 30,
31, und der von den Platten getragenen Fensterscheibe 14, wobei die Bewegungsrichtung
von der Drehrichtung der Spindel 18 abhängt.
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Die Blattfeder 50 und der Sattel der Druckverteilungsvorrichtung 55
sind in erster Linie eingebaut, um den Verschleiß auszuschalten, ohne daß die Leistungsfähigkeit
der Bewegungsübertragung gestört wird. Die Federkraft, die die eine Eingriffsrolle
40 fest an die Antriebsspinde118 anlegt, kompensiert
alle durch
Verschleiß bewirkten Abmessungsänderungen. Der Sattel 50 drängt ferner den oberen
Zapfen und auch den unteren Zapfen 41 der Rolle 40 zur Achse der Spindel 18, so
daß sich also die Rolle 40 stets um eine Achse dreht, die im wesentlichen parallel
zur Achse der Spindel 18 gerichtet ist.
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Wenn irgendeine wesentliche Abweichung der Lage der Spindelachse in
bezug auf die Lage der Rollen 40 erfolgt, was beispielsweise einen Verschleiß, ein
Kippen oder Verkanten der Spindel beim Arbeiten oder eine Ungenauigkeit beim Zusammenbau
zur Ursache haben kann, so wird die federnd nachgiebige Buchse 60 so weit verformt,
daß die Achsparallelität wiederhergestellt wird. Die Druckfeder 50 übt einen ziemlich
großen Druck auf die eine Gewinderolle 40 aus, die eine Radialbewegung in den langen
Vertiefungen 45 a ausführen kann. Infolge der breiten Berührung zwischen
Druckfeder 50 und Sattel der Druckverteilungsvorrichtung 55 wird gleichzeitig diese
Wirkung stets in einer zur Spindel 18 senkrechten Richtung ausgeübt. Die Druckkraft
der Feder 50 führt also den Träger in seine Normalstellung zurück. wobei die federnd
nachgiebige Buchse 60 etwas verformt wird, damit eine derartige Bewegung des Trägers
stattfinden kann.
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Mit der beschriebenen Einrichtung wird also eine vorteilhafte Bewegungsübertragungs-
und/oder Bewegungsumwandlungsvorrichtung geschaffen, mit der eine Drehbewegung in
eine geradlinige Bewegung umgewandelt wird oder eine geradlinige Bewegung in eine
Drehbewegung umgewandelt werden kann, und zwar in solcher Weise, daß eine Parallelität
zwischen mehreren Gewinderollen und einer Gewindespindel aufrechterhalten werden
kann, ohne Rücksicht auf den Verschleiß der gegenseitig beweglichen Bauteile der
Vorrichtung und ohne Rücksicht auf kleine Ungenauigkeiten oder Abweichungen, die
bei der Massenherstellung entstehen, beispielsweise bei Kraftfahrzeugzubehörteilen,
bei denen die Vorrichtung verwendet wird.