DE3750508T2

DE3750508T2 - Fahrzeugfensterantriebssystem.

Info

Publication number: DE3750508T2
Application number: DE3750508T
Authority: DE
Inventors: Magarino D Antonio Romero
Original assignee: Dispositivos de Accesorios de Puertas SA
Current assignee: Dispositivos de Accesorios de Puertas SA
Priority date: 1986-06-19
Filing date: 1987-06-17
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2007-06-18
Also published as: DE3750508D1; EP0278199A2; EP0278199A3; EP0278199B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung, die zum Beispiel in Kombination mit Fahrzeugfensterantriebssystemen verwendbar ist. Auf diesem Gebiet ist es wichtig, daß das Starten oder Blockieren eines Drehmoments stufenlos ausgeführt wird, so daß das Übertragungselement und der Motor während des Betriebs keinen Schaden nehmen, wenn eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn ausgeführt wird.
Bei herkömmlichen, für diesen Einsatzzweck bekannten Mechanismen werden gewöhnlich spiralförmige Druckfedern oder auch elastische Elemente aus Naturkautschuk oder synthetischem Gummi zur Regulierung der Dämpfung der Drehbewegung verwendet. Bei diesen Mechanismen war der Winkelbereich innerhalb dessen die Dämpfung erfolgte jedoch ohne größere Bedeutung, und ein ruhiges Anlaufen der Elemente konnte nicht ermöglicht werden.
Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist das US-Patent A-3,984,998 Rokagos, das eine Feder und ein Zahnrad auf der Hauptwelle der Anordnung vorsieht.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung, die in beide Richtungen drehbar ist, die sehr ruhige Anlaufeigenschaften aufweist und die im Falle des Blockierens im Übertragungssystem selbst hohe Drehmomente dämpfen kann, ohne daß dabei nachteilige Auswirkungen auf die Welle in axialer Richtung hervorgerufen werden. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach Anspruch 1 gelöst.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen großen Bereich zu übertragender Drehmomente abzudecken, von Hochleistungsübertragungssystemen bis hin zu Mikromechanismen.
Die Übertragung basiert auf einem einfachen Mechanismus, der in der Lage ist, ein vorbestimmtes Drehmoment im Zusammenhang mit der anfänglichen Spannung einer speziellen spiralförmigen Feder zu übertragen, wobei die Spannung der Feder vorher in Abhängigkeit vom beim Betrieb zu entwickelnden Drehmoment berechnet wird. Die Übertragungsvorrichtung kann auch ein Ansteigen des Drehmoments kompensieren, das entweder durch zu abruptes Starten bzw. Anlaufen hervorgerufen werden kann oder durch ein Objekt, das die Drehbewegung der Anordnung hindert, so daß sie als Dämpfungselement unverzichtbar wird.
Die Erfindung besteht im wesentlichen aus einer Zahnscheibe, beispielsweise einem Kupplungsflansch für eine Antriebseinheit, eine Antriebsscheibe oder eine gezahnte Riemenscheibe, ein Antriebskegelrad oder Kettenrad etc., wobei der hohle innere Bereich dieser Zahnscheibe einen integrierenden kreisförmigen Ring aufweist, der in diesen inneren Bereich hineinragt, wobei dieser Ring einen Mitnehmersektor mit variierbarem Winkel aufweist, welcher sich über eine bestimmte Länge zum Mittelpunkt des Rades hin erstreckt. Zur genaueren Erklärung der Erfindung wird dieser variierbare Winkel des Mitnehmersektors mit a bezeichnet.
Zwei Gleitschuhe in Form eines Kreisbogens liegen mit ihren Außenflächen am kreisrunden Ring der Zahnscheibe an und mit jeweils einem Ende an den Seiten des Mitnehmersektors. Die beiden Gleitschuhe nehmen nicht den ganzen kreisrunden Ring ein, so daß die jeweiligen anderen Enden, die nicht am Mitnehmersektor anliegen, einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen.
Der innere Bereich der Gleitschuhe nimmt eine kreisförmige Feder auf, wobei die Enden des Vorsprungs in Ausnehmungen dieses inneren Bereiches eingelagert sind. Die Feder tendiert natürlich dazu, die Gleitschuhe mit einer Kraft zu beaufschlagen, so daß die Gleitschuhe am Mitnehmersektor anliegen und die anderen Enden der Gleitschuhe aufgrund der Federkraft in einem bestimmten Abstand voneinander vorliegen, der mit b bezeichnet wird.
Die vorgenannte Zahnscheibe weist auf beiden Seiten des kreisrunden Ringes und des Mitnehmersektors Nuten auf, worin zwei miteinander verbundene kreisförmige Körper aufgenommen werden, derart, daß die Zahnscheibe frei zwischen den beiden ähnlichen Körpern drehbar ist, da die drei Elemente in Relation zu einer einzigen Welle angeordnet sind, so daß jeder der beiden kreisförmigen Körper in die entsprechende Nut der Zahnscheibe auf beiden Seiten des kreisrunden Ringes paßt.
Die kreisförmigen Körper weisen in ihrem Umfang wiederum Ausnehmungen oder Nuten auf, die in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, jedoch aufeinander ausgerichtet sind, so daß sie, wenn sie von den Nuten der Zahnscheibe aufgenommen werden, einander genau gegenüberliegen, wobei sie einen inneren Hohlraum bilden, in dem sich der kreisförmige Ring, die kreisförmige Feder und die beiden Gleitschuhe befinden. Beide Nuten der zylindrischen Körper weisen außerdem rechteckige Vorsprünge auf, deren Basis exakt dem Mitnehmersektor der Zahnscheibe entspricht, an der die Gleitschuhe anliegen.
Abgesehen davon sind die beiden kreisförmigen Körper, wie bereits erwähnt, aufeinander abgestimmt. Einer der kreisförmigen Körper weist einen hohlen axialen Vorsprung auf, auf dem die kreisförmige Feder sitzt und der in einem konischen Bereich endet, der entlang des ganzen Umfangs in axialer Richtung teilweise geschlitzt ist.
Der andere zylindrische Körper erstreckt sich, ebenfalls in axialer Richtung, in einen Bereich, der den Vorsprung des anderen Körpers aufnimmt, mit einer Wand, die auf die Vorderseite des anderen Körpers trifft und einem kreisförmigen Gehäuse, das dessen konischen Bereich aufnimmt, so daß auf diese Weise die beiden kreisförmigen Körper fest miteinander verbunden werden.
Die bereits erwähnte kreisförmige Feder kann aus einer oder mehreren Windungen aus Stahldraht bestehen, wobei die Enden nach der Außenseite der Spirale und die einzelnen Windungen in Achsrichtung und nach innen ausgerichtet sind, so daß die Federkraft senkrecht zur Drehachse wirkt, ohne daß eine Belastung in Achsrichtung auftritt. Die Windungen könnten jedoch auch radial nach außen gerichtet sein.
Durch die anfänglich ausgeübte Spannkraft der Feder werden die Gleitschuhe und der Mitnehmersektor der Zahnscheibe eng miteinander verbunden, und diese anfängliche Spannung bestimmt das zu übertragende anfängliche Minimaldrehmoment, wobei die Enden der Feder in einem Winkel b auseinandergehalten werden.
Ausgehend von einem Zustand, in dem die beiden zylindrischen Körper befestigt sind, werden diese Körper bei Drehung der Zahnscheibe in beide Richtungen einem minimalen Zugdrehmoment ausgesetzt, das dem von der Feder vorgegebenen entspricht, so daß die Bewegung ausgeführt werden kann, ohne daß der Winkel b der Feder verändert wird.
Wenn jedoch ein größeres anfängliches Drehmoment erforderlich ist, zum Beispiel beim Starten, kann die zusätzliche Energie der Feder bis zu einem maximalen Wert genützt werden, bei dem der Winkel b gleich null ist.
Bei diesen Bewegungen wird einer der Gleitschuhe durch die rechteckigen Vorsprünge der beiden zylindrischen Teile blockiert, während der andere Gleitschuh entlang der darin befindlichen Nuten gleitet, wobei es keine Rolle spielt, ob die Bewegung nach rechts oder nach links ausgeführt wird.
Gleiche Effekte werden erzielt, wenn die Übertragungsvorrichtung im Laufe einer normalen Drehbewegung auf ein Hindernis trifft, was zum Beispiel in Form einer Überlastung am Lastende etc. auftreten könnte.
Offensichtlich erfolgt die Dämpfung in Kreisebene immer innerhalb des zwischen den Enden der Feder gebildeten Winkels b, dessen Wert abhängt vom Winkel a, der vom Mitnehmersektor der Zahnscheibe gebildet wird, und vom Winkel c, der von den Gleitschuhen selbst gebildet wird.
In der Praxis kann der Winkel b gegenüber derzeit verwendeten Mechanismen, bei denen spiralförmige Druckfedern oder auch elastische Elemente aus Naturkautschuk oder synthetischem Gummi eingesetzt werden, einen beträchtlichen Wert erreichen.
Andererseits wirkt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Gleitreibung der Gleitschuhe auf die Nuten oder Schlitze derart, daß die Übertragung der Drehbewegung gleichmäßig und daher ohne Oszillation ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehmomentübertragung;
Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung, wobei der Schnitt entlang der mit XX bezeichneten Linie der Darstellung gemäß Fig. 1 entspricht;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zur Drehmomentübertragung.
Nach den Fig. 1 bis 3 ist eine Zahnscheibe 1, mit beispielsweise einem Kupplungsflansch für eine Antriebseinheit, eine Riemenscheibe, ein Zahnrad etc. vorgesehen, welche eine kreisförmigen Rippe oder einen Ring 10 im hohlen inneren Bereich aufweist, wobei dieser Ring 10 eine Gleitbahn 9 bildet und an beiden Seiten zwei Nuten 11 und 11' vorgesehen sind.
Dieser Ring ist von einem Mitnehmersektor 3 unterbrochen, der sich zur geometrischen Mitte der Zahnscheibe 1 hin erstreckt, mit einem Winkel a, dessen Größe je nach Verwendungszweck variiert. An diesem Mitnehmersektor 3, insbesondere an dessen Enden, liegen die beiden Gleitschuhe 4 und 4' in Form eines Kreisbogens mit dem Winkel c an, wobei diese Gleitschuhe an der Innenseite 13 die Feder 8 aufnehmen, deren Enden 16 und 16' geeigneterweise von den Bereichen 14 und 15 der Gleitschuhe aufgenommen werden.
Die beiden Enden 16 und 16' der Feder 8 liegen selbstverständlich in axialer Richtung vor, so daß sie perfekt in die Gleitschuhe 4 und 4' passen. Die äußeren Oberflächen der Segmente gleiten geeigneterweise auf der Gleitbahn 9, nachdem die Segmente die Feder 8 im Inneren aufgenommen haben, wobei die Enden 16 und 16' der Feder 8 im Winkel b auseinandergehalten werden.
Die Nuten 11 und 11' der Zahnscheibe 1 nehmen, wie in Fig. 2 dargestellt, die Vorsprünge 17 und 17' der beiden zylindrischen Körper 2 und 2' auf. Der Vorsprung 17 des Körpers 2 weist im Inneren eine Ausnehmung 7 auf, in welcher ein rechteckiger Vorsprung 6 vorgesehen ist, dessen Winkel dem des Mitnehmersektors 3 der Zahnscheibe 1 entspricht. Der Vorsprung 17' des Teils 2' weist eine Ausnehmung 7' auf, in der ebenfalls ein Vorsprung 6' versehen ist, dessen Winkel dem des Mitnehmersektors 3 der Zahnscheibe 1 entspricht.
Wie ersichtlich, greifen die zwei zylindrischen Körper 2 und 2' in geeigneter Weise ineinander, was durch das Einführen des gezahnten konischen Vorsprungs 5 des Körpers 2 in den inneren Bereich des Körpers 2' sowie durch das Einführen des Vorsprungs 5 des Körpers 2 in die Ausnehmungen 12 des Körpers 2' geschieht.
Aus Fig. 2 wird ersichtlich, wie der vorspringende Bereich der Zahnscheibe, definiert durch den Mitnehmersektor 3 und die Gleitbahn 9, die Lücke schließt, die zwischen den beiden Teilen 2 und 2' und über der Zahnscheibe 1 entsteht, und in der die Zahnscheibe zwischen den besagten zylindrischen Teilen frei drehbar ist.
Die Gleitschuhe liegen am Mitnehmersektor 3 und an den anderen Vorsprüngen 6 und 6' mit dem den beiden zylindrischen Körpern entsprechenden Winkel an, was durch die anfängliche Spannung der Feder 8 bedingt ist, die, wie bereits erwähnt, das zu übertragende anfängliche Minimaldrehmoment bestimmt, wobei ein Winkel b zwischen den Enden der Feder freibleibt, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in der die Gleitschuhe am Mitnehmersektor 3 und an den Vorsprüngen 6 und 6' der zylindrischen Teile 2 und 2', die einen Winkel a bilden, anliegen.
Das Ausmaß der Dämpfung hängt von diesem Winkel a und von dem den Gleitschuhen entsprechenden Winkel c ab, wobei diese Winkel abgeändert werden können, um die Charakteristik der Anordnung unter Beibehaltung der Feder zu variieren. Die Eigenschaften der Feder 8 können wiederum verändert werden, um zusätzliche Variationen der Regulierung zu ermöglichen.
Im Zusammenhang mit Fig. 2 wird außerdem darauf hingewiesen, daß die beiden Ausnehmungen 7 und 7' der zylindrischen Körper symmetrisch zur Linie XX in dieser Figur vorliegen.
Die beiden vorstehenden Enden 16 und 16' der Feder werden von zwei nicht dargestellten Ausnehmungen an den Positionen 14 und 15 der Gleitschuhe aufgenommen, und zwar so, daß ein sicherer Halt gewährleistet ist.

Claims

1. Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung mit einer Spiralfeder (8) und einer Zahnscheibe (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnscheibe innen hohl ist und auf der inneren Oberfläche einen Ring (10) trägt, von dem ein in einem variierbaren Winkel (a) vorliegender, zum Mittelpunkt der Zahnscheibe hin ausgerichteter Mitnehmersektor (3) vorspringt, daß beidseits dieses kreisrunden Rings zwei laterale Nuten (11, 11') vorgesehen sind, welche die Köpfe zweier wie Zylinderstift und -hülse ineinandergreifender, zylindrischer Hohlkörper (2, 2') koaxial zur Zahnscheibe aufnehmen, wobei die beiden Köpfe dieser Körper symmetrisch gegenüberliegende Ausnehmungen (7, 7') über dem Ring der Zahnscheibe aufweisen, von welchen aus Vorsprünge (6, 6') mit rechteckigem Querschnitt und mit dem Mitnehmersektor (3) der Zahnscheibe entsprechenden Abmessungen vorspringen, daß der einem Zylinderstift entsprechende zylindrische Körper (2) einen in Richtung des anderen Körpers vorspringenden Hals (12) aufweist, welcher in einem breiten, verzahnten, konischen Bereich (5) endet, der im entsprechenden Hals des anderen Körpers (2') aufgenommen wird, wobei der Hals (12) stumpf an einer Fläche eines ringförmigen Absatzes anliegt und in der diesem benachbarten kreisförmigen Ausnehmung aufgenommen ist, so daß die Zahnscheibe (1), die Köpfe der beiden zylindrischen Körper und der vorspringende Hals des einer Zylinderhülse entsprechenden Körpers zusammen einen Hohlraum bilden, in dem sich zwei Gleitschuhe (4) befinden, die in Form eines Kreisringsektors mit bestimmtem Winkel vorliegen, sowie eine kreisförmige Feder (8), deren vorspringende Enden von den beiden Enden der Gleitschuhe aufgenommen werden und einen bestimmten Winkel (b) einschließen, während die anderen Enden der Gleitschuhe am Mitnehmersektor (3) der Zahnscheibe und an den rechteckigen Vorsprüngen der zylindrischen Körper anliegen, wobei die Gleitschuhe entlang der Nuten der zylindrischen Körper und des kreisförmigen Rings der Zahnscheibe gleiten können, und daß der kreisförmige Ring und der Mitnehmersektor der Zahnscheibe von den beiden zylindrischen Körpern aufgenommen werden und darin frei drehbar sind, wobei bei der Drehung in beide Richtungen und ohne axiale Auswirkungen auf die umlaufende Welle ein elastisches Drehmoment entsteht.

2. Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Köpfe der zylindrischen Körper symmetrisch zu einer Ebene vorliegen, die senkrecht zur durch den Mittelbereich des kreisförmigen Rings (10) der Zahnscheibe (1) laufenden Welle der Anordnung vorliegt.

3. Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (8), die vorzugsweise aus Stahldraht hergestellt ist, mindestens eine Windung aufweist, wobei ihre Enden vorzugsweise zum äußeren Bereich der Windung hin ausgerichtet sind, und wobei die Schlaufen in axialer Richtung vorliegen und sich zum inneren Bereich der Feder hin erstrecken.

4. Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelabstand (b) zwischen den Enden der Feder (8) an sich und außerdem durch Änderung des Winkels (a) des Mitnehmersektors und des Winkels (c) der Gleitschuhe variierbar ist.

5. Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmersektor (3) der Zahnscheibe (1) und die rechteckigen Vorsprünge der beiden zylindrischen Körper einen variierbaren Winkel (a) einschließen.

6. Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (c) der beiden Gleitschuhe variierbar ist.

7. Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Drehmoment in beide Richtungen und ohne axiale Auswirkungen auf die umlaufende Welle ausgeführt wird.

8. Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Feder (8) vom Mittelpunkt aus radial nach außen gerichtet sind.