DE4411516B4

DE4411516B4 - Spielfreies Kurvengetriebe

Info

Publication number: DE4411516B4
Application number: DE4411516A
Authority: DE
Inventors: Uwe Weber
Original assignee: Carl Zeiss AG
Current assignee: Carl Zeiss AG
Priority date: 1994-04-02
Filing date: 1994-04-02
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2014-04-03
Also published as: DE4411516A1; JP3501424B2; US5586467A; JPH0850224A

Abstract

Spielfreies Kurvengetriebe mit Führungskurve (1) mit beidseitigen Führungsbahnen (11, 12) und einem Mitnehmer (3) mit zwei Andruckrollen (21, 24), die gegeneinander federnd an je eine Führungsbahn (11, 12) angedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (3) zusätzlich ein normalerweise nicht die Führungsbahnen (11, 12) berührendes Teil (23) aufweist, welches bei Schlag mit Wirkkomponente senkrecht zu den Führungsbahnen (11, 12) eine Führungsbahn (11, 12) berührt und welches im Bereich der Berührung (231) elastisch weicher ist als das Material der Führungsbahnen (11, 12).

Description

Die Erfindung betrifft ein spielfreies Kurvengetriebe mit Führungskurve mit beidseitigen Führungsbahnen und einem Mitnehmer mit zwei Andruckrollen, die federnd an je eine Führungsbahn angedrückt werden.

Aus US 4 322 151 sowie DE 15 35 088 sind gattungsgemäße Kurvengetriebe bekannt.

Aus US 4 272 160 ist für spielfreie Kurvengetriebe das Problem bekannt, dass Stöße Deformationen von Führungsflächen verursachen. Die spielfreie Führung wird durch elastische Körper oder durch Federbelastung übernommen. Für den Fall von Stößen sind zusätzliche Stift/Führungs-Paarungen damit verbunden, bei denen die Deformation dieser zusätzlichen Führung durch Stöße bewusst akzeptiert wird. Bei Stößen in einer Vorzugsrichtung ist die eigentliche Führungsfläche des Kurvengetriebes so geschützt.

Aus US 4 688 902 ist für spielfreie Kurvengetriebe die axial versetzte Anordnung von zwei Mitnehmerrollen bekannt, die an den gegenüberliegenden Seiten der Kurvenführung anliegen. Eine Rolle kann mit einem elastischen Ring versehen sein, der durch elastische Kompression den Anpressdruck für die zweite Rolle erzeugt. Zum Verhalten bei Stößen ist nichts ausgesagt.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, für ein gattungsgemäßes spielfreies Kurvengetriebe, das auch für schwere Objektivteile geeignet sein soll und wegen der einfachen Zerspanung und des geringen Gewichts auch für Führungsbahnen aus dem wenig harten Aluminium geeignet sein soll, eine allseitig wirksame Stoßsicherung anzugeben, die keine zusätzlichen Führungsbahnen beansprucht und radial kompakt aufgebaut ist.

Gelöst wird diese Aufgabe für ein gattungsgemäßes Kurvengetriebe dadurch, dass der Mitnehmer zusätzlich ein normalerweise nicht die Führungsbahnen berührendes Teil aufweist, welches bei Schlag mit Wirkkomponente senkrecht zu den Führungsbahnen eine Führungsbahn berührt und welches im Bereich der Berührung elastisch weicher ist als das Material der Führungsbahnen.

Während die Andruckrollen für die eigentliche getriebliche Wechselwirkung in Linienkontakt zu den Führungsbahnen stehen, greift somit bei einem Stoß eine Flächenpressung mit progressiv wachsender Fläche durch das elastische Verformen des elastisch weichen zusätzlichen Teils des Mitnehmers. Eine plastische Verformung der Führungsbahn wird dadurch zuverlässig ausgeschlossen, jedenfalls bei Stoßbeschleunigungen, welche die gesamte Struktur des Getriebes bzw. des Objektivs noch verkraften kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen besonders hinsichtlich der Anordnung in einem Objektiv sind Gegenstand der Unteransprüche 2–7.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand der Zeichnung.
Es zeigen
1 eine schematische Aufsicht auf die Führungskurve mit den daran befindlichen Andruckrollen und dem zusätzlichen elastisch weichen Teil des Mitnehmers;
2a eine schematische Darstellung, im Längsschnitt, des Kurvengetriebes in normalem Betrieb, eingebaut in ein Objektiv;
2b das gleiche bei Stoß von links;
2c das gleiche bei Stoß von rechts;
3a eine für ein Objektiv geeignete Ausführungsform des Kurvengetriebes, welche aus Ringen aufgebaut ist, in axialer Richtung im teilweisen Schnitt;
3b das gleiche im teilweisem Längsschnitt durch die senkrechte Mittelebene A-A, ohne die Führungskurve;
3c das gleiche im teilweisen Längsschnitt durch eine senkrechte Ebene B-B.
Die Aufsicht der 1 zeigt einen Ausschnitt einer Führungskurve (1) mit beidseitigen Führungsbahnen (11) und (12) zwischen denen zwei Andruckrollen (21, 22) – ausgeführt als Rollenlager – angeordnet sind. Bei normaler Getriebefunktion liegt die Andruckrolle (21) an der Führungsbahn 1 an und diese Paarung führt die getriebliche Abtastbewegung durch. Ähnlich wie bei US 4 322 151 liegt die Andruckrolle (22) an der gegenüberliegenden Führungsbahn (12) an und ist gegen die Andruckrolle (21) federnd verspannt, so daß eine spielfreie Führung der Andruckrolle (21) an der Führungsbahn (11) erreicht wird. Zwischen den Andruckrollen (21, 22) ist als zusätzliches Teil (23) ein Bolzen oder ein Kugellager mit umlaufendem Gummiring (231) angeordnet, welches normalerweise beide Führungsbahnen (11, 12) nicht berührt.
2a zeigt ein Objektiv mit erfindungsgemäßem Kurvengetriebe im Betriebszustand im schematischen Längsschnitt, wobei verschiedene Schnittebenen kombiniert sind. Das Objektivgehäuse (4) trägt Front- (400) und Hinterlinse (401), die Blende (44) und Anschlußmittel, hier ein Gewinde (42) für eine Kamera oder dergleichen. Eine Schiebefassung (3) mit einer Linse (30) ist durch eine Stange (34) und passende Bohrung (43) axial verschieblich drehgesichert im Objektivgehäuse (4) gelagert. Mit der Schiebefassung (3) starr verbunden ist das Teil (23) mit Gummiring (231). Die führende Andruckrolle (21) ist mit einem Zwischenring (31) fest verbunden, der axial verschieblich drehgesichert in der Schiebefassung (3) gelagert ist und axial durch eine Anschlagfläche (313) und die vorgespannte Druckfeder (331) festgelegt ist, solange durch Kräfte eines Schlags nicht die Vorspannkraft der Feder (331) überschritten wird.
Die zweite Andruckrolle (22) ist an einem zweiten Zwischenring (32) befestigt, der ebenfalls axial verschieblich drehgesichert in der Schiebefassung (3) gelagert ist. Mit einer Druckfeder (332) ist der zweite Zwischenring (32) gegen den ersten (31) axial verspannt. Damit ist sichergestellt, daß im normalen Gebrauch ohne Stoß die Andruckrolle (21) stets an der Führungsbahn (11) anliegt und bei Drehung des Einstellrings (10) mit der Führungskurve (1) mit den beiden Führungsbahnen (11, 12) spielfrei der Form der Führungsbahn (11) durch axiale Verschiebung folgt. Über die oben beschriebene Anschlagfläche (313) und die Druckfeder (331) ist auch die spielfreie Übertragung auf die Schiebefassung (3) gewährleistet.
Der Einstellring (10) ist über Axial-Radial-Lager (411, 412) drehbar im Objektivgehäuse (4) gelagert.
Der Zweck eines solchen Kurvengetriebes in einem Objektiv ist die Zoom- oder Fokus-Verstellung.
2b zeigt einen das Kurvengetriebe enthaltenden Ausschnitt aus der 2a für den Fall eines Stoßes von links in der Darstellung.
Durch ihre Massenträgheit bewegt sich die Schiebefassung (3) dabei gegen die Kraft der Feder (332) nach rechts, bis das Teil (23) mit dem Gummiring (231) auf die Führungsbahn (12) trifft und dort flächig deformiert wird und somit eine progressiv wachsende Bremskraft aufbringt, bei geringer Druckbelastung der Führungsbahn (12). Die Andruckrolle (21) hebt dabei von der Führungsbahn (11) ab. Beim Bremsen durch den Gummiring (231) hebt der Zwischenring (31) mit der Andruckrolle (21) von der Anschlagfläche (313) ab, wird durch das Zusammendrücken der Federn (331, 332) gebremst und stößt dann im Extremfall an die Führungsbahn (12). Da die Masse des Zwischenrings (31) im Vergleich zur ganzen Schiebefassung (3) gering ist, ist jedoch die Belastung bei der Linienpressung von Andruckrolle (21) und Führungsbahn (12) unproblematisch, eine Verformung tritt nicht ein. Die Linienpressung zwischen Andruckrolle (22) und Führungsbahn (12) ist ebenfalls, durch die Parameter der Feder (332) bestimmt, begrenzt und unschädlich. In der Praxis tritt dieses Überschwingen des Zwischenrings (31) bei geeigneter Dimensionierung nicht ein. Durch die geometrische Gestaltung der Lagerung des Zwischenrings (31) mit einem Anschlag oder dergleichen läßt sich dieses zudem völlig ausschließen.
2c zeigt das gleiche wie 2b im Fall eines Stoßes von rechts in der Darstellung. Dabei bewegt sich die Schiebefassung (3) nach links, bis das Teil (23) mit dem Gummiring (231) auf die Führungsbahn (11) trifft und damit wie im oben geschilderten Fall für eine unkritische Bremsung sorgt. Die Belastung der Berührungslinie von Andruckrolle (21) und Führungsbahn (11) ist dabei lediglich durch das Zusammendrücken der Feder (331) unkritisch erhöht. Der relativ leichte Zwischenring (32) bewegt sich nur bei extremen Beschleunigungen zunächst weiter nach links. Ist beispielsweise die Gewichtskraft der Schiebefassung (3) 10 N, die des Zwischenrings (32) 1 N, die Federkraft der Feder (332) 50 N, dann bewegt sich die Schiebefassung bei einer Beschleunigung von 5 g – also fünffacher Erdbeschleunigung – nach links. Damit sich der Zwischenring (32) nach links bewegen kann, werden jedoch 50 g benötigt. Dies ist jedoch bereits eine extreme Belastung für das gesamte Objektiv. Die Bewegung des Zwischenrings kann zudem mit einfachen Mitteln verhindert werden, zum Beispiel mit einem Anschlag.
3a–c zeigt für ein Ausführungsbeispiel die Kernelemente des erfindungsgemäßen Aufbaus. 3a zeigt einen Schnitt durch die Führungskurve (1), bezogen auf 2a von links nach rechts gesehen, den Einstellring (10) mit der Führungsbahn (12), die Schiebefassung (3) und die daran angeordneten Teile. Die Andruckrollen (21a, b; 22a, b) und die Bolzen (23a, b) mit den Gummiringen (231a, b) sind jeweils zweimal, sich diametral gegenüberliegend, in Gruppen angeordnet. Auf quer dazu liegenden Linien sind zwei Kalottenlager (313a, b) – diese sind eine Ausführung der oben beschriebenen Anschlagfläche (313) – mit Druckfedern (331a, b) und zwei Druckfedern (323a, b) angeordnet.
Im Querschnitt A-A der 3b sieht man die Schiebefassung (3) mit den daran befestigten Bolzen (23a, b) mit Gummiringen (231a, b) und die Zwischenringe (31, 32), wie auch im Querschnitt B-B (außermittig) der 3c. Hier ist die gegenseitige Abstützung durch das Kalottenlager (313a) mit Druckfeder (331a) und durch die Druckfeder (332a) gezeigt. Den drei 3a–c ist zu entnehmen, daß Schiebefassung (3) und Zwischenringe (31, 32) im Bereich der Andruckrollen (21a, b; 22a, b) und der Bolzen (23a, b) mit Gummiring (231a, b) geeignete Ausnehmungen und Vorsprünge aufweisen, um diese Teile mit der nötigen Bewegungsfreiheit aufnehmen zu können.
Die doppelte Ausführung der Andruckrollen (21a, b; 22a, b) und der Bolzen (23a, b), sowie der Kalottenlager (313a, b) und der Druckfedern (331a, b; 332a, b) zusammen mit der ringförmigen Ausbildung der Teile (31, 32) erhöht die Stabilität der Anordnung und die Genauigkeit des Kurvengetriebes.
Die in 3a bis c zu sehenden Teile (340a, b, c, d) sind Andruckrollen, die im Zusammenwirken mit axialen Planflächen des Objektivgehäuses (4) die verdrehgesicherte Linearführung mit den Teilen (34, 43) der 2a substituieren.

Claims

Spielfreies Kurvengetriebe mit Führungskurve (1) mit beidseitigen Führungsbahnen (11, 12) und einem Mitnehmer (3) mit zwei Andruckrollen (21, 24), die gegeneinander federnd an je eine Führungsbahn (11, 12) angedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (3) zusätzlich ein normalerweise nicht die Führungsbahnen (11, 12) berührendes Teil (23) aufweist, welches bei Schlag mit Wirkkomponente senkrecht zu den Führungsbahnen (11, 12) eine Führungsbahn (11, 12) berührt und welches im Bereich der Berührung (231) elastisch weicher ist als das Material der Führungsbahnen (11, 12).
Spielfreies Kurvengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Teil (23) eine Rolle oder ein Bolzen mit elastischem Ring (231) ist.
Spielfreies Kurvengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil (23) mit den Andruckrollen (21, 22) federnd (331, 332) und mit hubbegrenzenden Anschlägen (331) verbunden ist.
Spielfreies Kurvengetriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1–3, gekennzeichnet durch die Anordnung in einem Objektiv.
Spielfreies Kurvengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckrollen (21a, b; 22a, b), das zusätzliche Teil (23a, b), Anschläge (313a, b) und federnde Mittel (331a, b; 332a, b) jeweils auf zwei diagonal gegenüberliegenden Stellen angeordnet sind.
Spielfreies Kurvengetriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (3) starr mit dem zusätzlichen Teil (23) verbunden ist, eine relativ hohe Masse aufweist, und bewegliche Zwischenstücke (31, 32) geringer Masse hat, die mit den Achsen der Andruckrollen (21a, b; 22a, b) starr verbunden sind.
Spielfreies Kurvengetriebe nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer eine Schiebefassung (3) mit einer oder mehreren Linsen (30) ist.
Spielfreies Kurvengetriebe nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß es aus koaxial zur optischen Achse (0) des Objektivs angeordneten Ringen (3, 31, 32, 10) besteht, wobei – ein erster Ring (3) axial verschiebbar im Objektiv gelagert ist und radial zwei gegenüberliegende normalerweise nicht berührende Teile (23a, b), ausgeführt als Rollen oder Bolzen mit elastischem Ring (231), trägt; – ein zweiter Ring (31) über zwei diagonal gegenüberliegende axiale angefederte Kalottenlager (313, 331a, b), die auf einer Linie quer zur Achse der normalerweise nicht berührenden Teile (23a, b) angeordnet sind, mit dem ersten Ring (3) verbunden ist und zwei gegenüberliegende Andruckrollen (21a, b) aufweist, deren Achsen radial ausgerichtet sind, und die neben den normalerweise nicht berührenden Teilen (23a, b) angeordnet sind; – ein dritter Ring (32) über zwei diagonal gegenüberliegende axiale Druckfedern (332a, b) die den Kalottenlagern (313, 331a, b) benachbart sind, auf dem zweiten Ring (31) abgestützt ist und zwei gegenüberliegende Andruckrollen (22a, b) aufweist, deren Achsen radial ausgerichtet sind, und die neben den normalerweise nicht berührenden Teilen (23a, b) angeordnet sind; – ein vierter Ring (10) drehbar im Objektiv gelagert ist, welcher die Führungskurve (1) zweimal diagonal gegenüberliegend aufweist, von denen jeweils die eine Führungsbahn (11) ohne Stoß von den Andruckrollen (21a, b) des zweiten Rings (31) und die andere Führungsbahn (12) ohne Stoß von den Andruckrollen (22a, b) des dritten Rings (32) berührt wird.
Objektiv mit einem spielfreien Kurvengetriebe nach mindestens einem der Ansprüche 1–8.