DE60314956T2

DE60314956T2 - Kupplung

Info

Publication number: DE60314956T2
Application number: DE60314956T
Authority: DE
Inventors: Kurita c/o NTN Corporation Masahiro
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: EP1411203B1; US20040129524A1; EP1411203A1; JP2004138125A; DE60314956D1; US6932205B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplung für eine Schiebetür, die ein Eingriffselement umfasst, das den Keileingriff in der Umfangsrichtung zwischen einem Eingabeelement, das mit einem Drehmoment als Eingangsgröße beaufschlagt wird, und einem angetriebenen Element ermöglicht. Der Betriebszustand der Kupplung lässt sich umschalten zwischen einem Zustand, in dem das Drehmoment von dem Eingabeelement auf das angetriebene Element übertragen wird und einem Zustand, in dem sich das angetriebene Element in Berg auf das Eingabeelement frei drehen kann. Eine solche Kupplung lässt sich, beispielsweise, für einen Mechanismus verwenden, der dazu dient, eine elektrisch betätigte Schiebetür zwischen einem automatischen Öffnungs- bzw. Schließzustand und einem manuellen Öffnungs- bzw. Schließzustand umzuschalten.
2. BESCHREIBUNG DES ZUGEHÖRIGEN STANDES DER TECHNIK
Bei einer elektrisch betätigten Schiebetür treibt üblicherweise die Eingangsgröße eines Drehmomentes von einem Motor (Antriebseinrichtung) einen Antriebsmechanismus für eine Tür in einer Vorwärts- bzw. Rückwärtsdrehrichtung an, um die Tür zu öffnen bzw. zu schließen. Falls die Schiebetür, wenn ein Netzschalter sich im Schalterzustand AUS befindet oder während eines Stromversorgungsausfalls, manuell geöffnet bzw. geschlossen werden muss, ist die Tür zu schwer, um manuell geöffnet bzw. geschlossen zu werden, weil gleichzeitig zur Türbewegung ein Rotor des Motors gedreht werden muss. Um diesen Nachteil zu beseitigen, gibt es üblicherweise eine Ausführung einer elektrisch betätigten Schiebetür, die eine elektromagnetische Kupplung zwischen einer Schiebetür und einem Motor umfasst. Wenn die elektromagnetische Kupplung, die sich zwischen die Schiebetür und den Motor geschaltet ist, ausgeschaltet wird, lasst sich die Tür manuell mit einer kleinen Kraft öffnen bzw. schließen, weil die Verbindung zwischen der Tür und dem Motor aufgehoben wurde. Außerdem ist eine solche Schiebetür zweckmäßig, weil die Schiebetür automatisch auf einen manuellen Öffnungs- bzw. Schließzustand umgeschaltet wird, falls ein Notfall, wie z.B. ein Stromversorgungsausfall, auftritt.
In der europäischen Patentschrift Nr. EP-A-0355306 (WEBASTO) wird eine Kupplung offenbart, die ein Antriebs- und ein Abtriebselement aufweist, die sich durch ein Eingriffselement in Eingriff bringen lassen; und zwar in Form des Teils einer Keilhülse bzw. Klemmhülse. Es werden keine Keilrollen bzw. Klemmrollen offenbart.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine früher von den Erfindern der vorliegenden Erfindung für einen Liegesitz des Fahrzeuges oder dergleichen vorgeschlagene Kupplung auf Anwendungen anzuwenden, wo üblicherweise eine elektromagnetische Kupplung eingesetzt wird, um die Kupplung in Berg auf Größe und Gewicht sowie Kosten und hinsichtlich des Energiesparens in günstigerer Form zu realisieren.
Kupplung für eine Schiebetür, die Folgendes umfasst:
ein Eingabeelement (2, 3), das mit einem Drehmoment als Eingangsgröße beaufschlagt wird;
wobei das Drehmoment von dem Eingabeelement (2) auf das angetriebene Element (8) übertragen wird, nachdem die Kegelrolle(n) in einer keilartigen Weise in der Umfangsrichtung zwischen dem Eingabeelement (3) und dem angetriebenen Element (8) in Eingriff gebracht wurde(n), dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig (5, 27) einen Schlitz (28) an seinem einen Ende aufweist, um die elastische Verformung des Käfigs (5) in der Umfangsrichtung zu ermöglichen.
Bei dieser Kupplung für eine Schiebetür wird das angetriebene Element angetrieben, damit es sich dreht, nachdem das Eingriffselement durch die Betriebsmittel zum Eingriffsteil des Eingriffselement-Aufnahmeraumes bewegt wurde, wohingegen sich das angetriebene Element frei dreht, nachdem das Eingriffselement zum Ausrückungsteil des Eingriffselement-Aufnahmeraumes bewegt wurde. Diese Kupplung lässt sich im Vergleich zu einer elektromagnetischen Kupplung in Bezug auf Größe und Gewicht sowie Kosten günstiger, d.h. mit kleineren Werten, realisieren. Da es außerdem nicht erforderlich ist, dass die Kupplung immer elektrischen Strom führt, ist diese Kupplung auch in Bezug auf das Energiesparen vorteilhaft.
Bei der Kupplung für eine Schiebetür gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Eingriffselement eine Kegelrolle und es wird ein Käfig für die Aufnahme der Kegelrolle zwischen dem Eingabeelement und dem angetriebenen Element so bereitgestellt, dass sie sich in der Axialrichtung verschieben lässt. Der Eingriffselement-Aufnahmeraum ist zwischen dem Eingabeelement und dem angetriebenen Element so ausgebildet, dass er in der Axialrichtung auf einer Seite schmaler gemacht ist und zur entgegengesetzten Seite hin nach und nach vergrößert ist und der Eingriffsteil, an dem sich die Kegelrolle in der Umfangsrichtung in Eingriff bringen lässt, wird auf der schmaleren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes bereitgestellt, wohingegen der Ausrückungsteil, an dem der Keileingriff der Kegelrolle aufgehoben wird, auf der größeren Seite bereitgestellt wird. Außerdem wird die Kegelrolle so bereitgestellt, dass ein kleineres Durchmesserende der Kegelrolle zur schmaleren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes hin orientiert wird, während die Betriebsmittel die Kegelrolle zusammen mit dem Käfig in der Axialrichtung vorwärts und rückwärts bewegen.
In diesem Fall kann zum Ermöglichen der elastischen Verformung des Käfigs in der Umfangsrichtung ein Schlitz an einem Ende des Käfigs ausgebildet sein. Wenn bei diesem Aufbau das Antriebsdrehmoment übertragen werden soll oder wenn der Käfig in der Axialrichtung relativ bewegt bzw. verschoben wird, kann eine innere, im Käfig erzeugte Spannung verringert werden, um zu verhindern, dass der Käfig beschädigt wird.
Außerdem kann ein Kupplungselement, das in der Umfangsrichtung in das Eingabeelement oder das angetriebene Element eingreift, bereitgestellt werden und eine Nockenfläche, an der die Kegelrolle in einer keilartigen Weise in der Umfangsrichtung in Eingriff gebracht wird, kann für das Kupplungselement bereitgestellt werden. Durch das derartige Bereitstellen des Kupplungselementes, das eine ungleichförmige Nockenfläche aufweist, an der die Kegelrolle in einer keilartigen Weise als unabhängiges Element in Eingriff gebracht wird, lässt sich die Herstellung, wie z.B. das Formen der Nockenfläche, zur Reduzierung der Kosten erleichtern.
Außerdem kann ein Führungsteil zur Führung des Käfigs in der Axialrichtung für das Kupplungselement bereitgestellt werden. Mit diesem Aufbau kann der Käfig in der Axialrichtung geradlinig bewegt werden, wodurch der Schräglage der Kegelrolle und dergleichen entgegengewirkt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass eine unvorhergesehene Belastung auf den Käfig aufgebracht wird.
Ferner können die Betriebsmittel durch Folgendes gebildet werden: elastische Energiezuführungsmittel, um der Kegelrolle in Richtung der schmaleren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes zusammen mit dem Käfig Energie zuzuführen; und Ausrückungsmittel, um die Kegelrolle zusammen mit dem Käfig gegen das elastische Energiezuführungsmittel in Richtung der größeren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes zu bewegen, so dass der Keileingriffszustand der Kegelrolle aufgehoben wird.
In diesem Fall kann das elastische Energiezuführungsmittel, auf der größeren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes, durch ein Federelement gebildet werden, das zwischen einem nach innen gerichteten oder nach außen gerichteten Flansch, der für ein Element des Eingabeelementes und des angetriebenen Elementes bereitgestellt wird, und einem Ende des Käfigs eingelegt wird. Als Federelement wird, beispielsweise, eine gewellte Feder, die einen gewellten Querschnitt aufweist, eingelegt, um die Energiezuführungsfunktion durch das sichergestellte Anpressen zu erhalten. Zusätzlich kann durch die Verwendung der gewellten Feder die Größe kompakt ausgeführt werden.
Die Ausrückungsmittel der Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung können durch Folgendes gebildet werden: ein Arbeitselement, das einen Pressteil aufweist, der bereitgestellt wird, um in der Axialrichtung zu einem Umfangskantenteil des Käfigs auf einer kleineren Durchmesserseite der Kegelrolle gegenüber liegend angeordnet zu sein; ein stationäres Element, das in der Axialrichtung in Bezug auf den Eingriffselement-Aufnahmeraum relativ stationär ist; einen Nockenmechanismus zur Bewegung des Arbeitselementes in der Axialrichtung, um durch den Pressteil auf die Kegelrolle zu drücken und dieselbe zusammen mit dem Käfig zu bewegen, nachdem das Arbeitselement in Berg auf das stationäre Element in einer vorgegebenen Richtung relativ geschwenkt wurde; und einen Betätigungsteil zur Schwenkung des Arbeitselementes.
Als stationäres Element kann ein Gehäuse zur drehbaren Ummantelung des Eingabeelementes und des angetriebenen Elementes mittels eines Lagers verwendet werden.
Außerdem kann die Kupplung ein elastisches Rückstellelement zum Speichern einer Federkraft, wenn das Arbeitselement in Bezug auf das stationäre Element relativ geschwenkt wird, und zum Trennen des Pressteils des Arbeitselementes von dem Eingriffselement, wenn das Arbeitselement in Bezug auf das stationäre Element in einer Rückwärtsrichtung relativ geschwenkt wird, umfassen.
Das elastische Rückstellelement kann von einer Schraubenfeder gebildet werden, bei der ein Ende mit dem Arbeitselement verbunden ist und das andere Ende mit dem stationären Element verbunden ist. Eine solche Schraubenfeder kann, beispielsweise, am Gehäuse angebracht sein, das als stationäres Element dient, so dass ein Ende derselben mit einem Hebelteil des Arbeitselementes verbunden ist und das andere Ende mit dem Gehäuse verbunden ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen in den beiliegenden Zeichnungen:
1 eine Vertikalschnitt-Seitenansicht einer Kupplung gemäß einer Ausführugsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine auseinander gezogene, perspektivische Darstellung, die ein Eingabeelement, ein Kupplungselement, einen Käfig und ein Kappenelement zeigt;
3 einen Vertikalschnitt, der die auf dem Kupplungselement ausgebildeten Nockenflächen zeigt;
4 einen Vertikalschnitt, der die Anordnung der Kegelrolle zeigt;
5(a) eine Vertikalschnitt-Seitenansicht, die einen Zustand vor der Anbringung des Kappenelementes zeigt und 5(b) eine Vertikalschnitt-Seitenansicht, die einen Zustand nach der Anbringung des Kappenelementes zeigt;
6 eine Schnittdarstellung, die einen Nockenmechanismus zwischen einem Arbeitselement und einem Gehäuse zeigt;
7 eine schematische Darstellung, die die Stellung eines Betätigungshebels in einem angetriebenen Zustand zeigt;
8 eine schematische Darstellung, die die Stellung des Betätigungshebels in einem Zustand der freien Drehbarkeit zeigt;
9 eine Schnittdarstellung, die einen Zustand zeigt, bei dem die Teile des Nockenmechanismus zwischen dem Arbeitselement und dem Gehäuse in einem Zustand der freien Drehbarkeit aneinander anliegen; und
10 eine Vertikalschnitt-Seitenansicht, die einen Zustand der freien Drehbarkeit der Kupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Kupplung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, umfasst eine Kupplung 1 Folgendes: ein Antriebszahnrad 2, das mit einem Drehmoment als Eingangsgröße beaufschlagt wird; ein Kupplungselement 3, das an einer Innenumfangsfläche des Antriebszahnrades 2 angebracht ist; eine Kegelrolle 4, die als Eingriffselement wirkt; einen Käfig 5 zum Aufnehmen der Kegelrolle 4; ein Kappenelement 6; eine gewellte Feder 7; eine Abtriebswelle 8, die als angetriebenes Element dient; ein Gehäuse 9 zur Ummantelung des Antriebszahnrades 2; ein Arbeitselement 11, das mit einem Betätigungshebel 10 versehen ist; und eine Rückstellfeder 12, die als elastisches Rückstellelement dient, um das Arbeitselement 11 elastisch abzustützen. 1 zeigt einen Zustand, bei dem die Abtriebswelle 8 vom Antriebszahnrad 2 angetrieben wird, um deren Drehung zu verursachen.
Wie in 2 dargestellt, weist das Antriebszahnrad 2 an seiner Außenumfangsfläche Zähne auf. Das Antriebszahnrad 2 weist an einer Seite in der Axialrichtung einen nach innen gerichteten Flanschteil 21 auf (auf der linken Seite in 2). Ein konkaver Teil 22, für den Eingriff in der Umfangsrichtung in das Kupplungselement 3, ist auf der Innenfläche des Flanschteils 21 (auf der Seitenfläche auf der rechten Seite in 2) ausgebildet. Eine Vielzahl von hervorstehenden Teilen 23, an denen das Kappenelement 6 angebracht ist, um das Kupplungselement 3 am Antriebszahnrad 2 zu befestigen, ist in vorgegebenen Abständen an einer Endfläche des Antriebszahnrades 2 (an einer Endfläche rechts in 2) ausgebildet.
Das Kupplungselement 3 ist ein annähernd zylindrisches Element, das einen Außendurchmesser so aufweist dass seine Anbringung am Antriebszahnrad 2 an der Innenumfangsfläche desselben ermöglicht wird. Eine Vielzahl von Eingriffsteilen 24, die sich in der Axialrichtung erstrecken, wird am Umfangskantenteil des Kupplungselementes 3 in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung bereitgestellt, und zwar in der Axialrichtung auf einer Seite desselben (am Umfangskantenteil auf der linken Seite in 2). Wie außerdem in 3 dargestellt, ist eine Vielzahl von Nockenflächen 25, an der die nachstehend beschriebene Kegelrolle 4 in Eingriff gebracht wird, auf der Innenumfangsfläche des Kupplungselementes 3 in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung so ausgebildet dass sie mit den Taschen 26 des Käfigs 5 übereinstimmen. Jede der Nockenflächen 25 weist eine Form auf, die in der Mitte verbreitert ist und in der Drehrichtung zu den beiden Enden hin nach und nach schmaler gemacht ist. Diese Form gestattet den Eingriff der Kegelrolle 4 in entweder der Vorwärts- oder der Rückwärtsdrehrichtung.
Der Käfig 5 ist ein annähernd zylindrisches Element das einen solchen Außendurchmesser aufweist dass dessen Anbringung am Kupplungselement 3 an der Innenumfangsfläche desselben ermöglicht wird. Die Vielzahl von Taschen 26 zur Aufnahme der Kegelrolle 4 in denselben ist im Käfig 5 in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung ausgebildet. Wie in 4 dargestellt weist dieser Käfig 5 in gleichen Abständen in der Umfangsrichtung zwölf Taschen 26 auf. Jede der Taschen 26 im Käfig 5 kann die Kegelrolle 4 mit einem Spalt oder einem kleinen Übermaß von 0,1 mm oder weniger in der Umfangsrichtung und einem Spalt von 0,2 mm oder weniger in der Axialrichtung aufnehmen. Optional kann ein hervorstehendes Teil, das bezüglich der Tasche 26 nach innen hervorsteht an mindestens einer Seite der Außendurchmesserseite und der Innendurchmesserseite der Tasche 26 des Käfigs 5 bereitgestellt werden, um zu verhindern, dass die Kegelrolle 4 aus der Tasche 26 herausfällt.
Wie außerdem in 2 dargestellt umfasst der Käfig 5 eine Vielzahl von konvexen Eingriffsteilen 27, die in der Richtung des Außendurchmessers hervorstehen und in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung an einem Ende desselben in der Axialrichtung (am linken Ende in 2) bereitgestellt werden. Die konvexen Eingriffsteile 27 lassen sich in die jeweilige Räume zwischen den Eingriffsteilen 24 der Kupplung 3 einpassen. Die konvexen Eingriffsteile 27 und die Eingriffsteile 24 der Kupplung 3 greifen in der Umfangsrichtung ineinander, um den Käfig 5 in das Kupplungselement 3 an der Innenumfangsseite desselben einzupassen. Zudem ist in der Mitte von jedem der konvexen Eingriffsteile 27 in deren Umfangsrichtung ein Schlitz 28 in einer Radialrichtung ausgebildet.
Das Kappenelement 6 dient dazu, den Käfig 5 und das Kupplungselement 3 am Antriebszahnrad 2 zu befestigen. Wie in 2 dargestellt ist das Kappenelement 6 ein annähernd zylindrisches Element. Das Kappenelement 6 weist einen nach außen gerichteten Flansch 29 auf, der sich in der Richtung des Außendurchmessers erstreckt und zwar in der Axialrichtung am Umfangskantenteil auf einer Seite desselben (auf der linken Seite in 2), wohingegen das Kappenelement 6 einen nach innen gerichteten Flansch 30 aufweist der sich in der Richtung des Innendurchmessers erstreckt und zwar am Umfangskantenteil auf der entgegengesetzten Seite (auf der rechten Seite in 2). Eine Vielzahl von Löchern 31 ist, auf der linken Seite in 2, in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung, durch den nach außen gerichteten Flansch 29 hindurch ausgebildet. Die hervorstehenden Teile 23, die am Ende des Antriebszahnrades 2 auf der rechten Seite in 2 bereitgestellt werden, werden in die jeweiligen Löcher 31 eingepasst.
Wie in 2 dargestellt, wird der Käfig 5 in das Kupplungselement 3 auf der Innenumfangsseite desselben eingepasst, während die Eingriffsteile 24 des Kupplungselementes 3 und die konvexen Eingriffsteile 27 des Käfigs 5 ineinander greifen. Wie in 5(a) dargestellt, werden in einem Montagezustand des Käfigs 5 und des Kupplungselementes 3 die Eingriffsteile 24 des Kupplungselementes 3 in die konkaven Teile 22, die auf der Innenfläche des Flanschteils 21 des Antriebszahnrades 2 ausgebildet sind, eingepasst. Der Käfig 5 und das Kupplungselement 3 werden am Antriebszahnrad 2 an dessen Innenumfangsfläche angebracht. Dann wird der nach innen gerichtete Flansch 30 des Kappenelementes 6 an einen axialen Umfangskantenteil 32 des Kupplungselementes 3 montiert, während die am Antriebszahnrad 2 bereitgestellten hervorstehenden Teile 23 in die Löcher 31 eingeführt werden, die durch den nach außen gerichteten Flansch 29 hindurch ausgebildet sind. Anschließend werden die Spitzen der hervorstehenden Teile 23 des Antriebszahnrades 2, wie in 5(b) dargestellt, gequetscht, um das Kappenelement 6 am Antriebszahnrad 2 zu befestigen. Dadurch können der Käfig 5 und das Kupplungselement 3 am Antriebszahnrad 2 angebracht werden.
Das Kupplungselement 3, das in das Antriebszahnrad 2 eingepasst ist und dessen Herausfallen durch das Kappenelement 6 in der oben beschriebenen Weise verhindert wird, weist die Eingriffsteile 24 auf, die in der Umfangsrichtung in die konkaven Teile 22 des Antriebszahnrades 2 eingreifen. Folglich dreht sich das Kupplungselement 3 gemeinsam mit dem Antriebszahnrad 2. Da außerdem die konvexen Eingriffsteile 27 des Käfigs 5 in der Umfangsrichtung in die Eingriffsteile 24 des Kupplungselementes 3 eingreifen, dreht sich der Käfig 5 gemeinsam mit dem Kupplungselement 3 und dem Antriebszahnrad 2. Gleichzeitig wird der Käfig 5 von den Eingriffsteilen 24 des Kupplungselementes 3 geführt, damit er in der Axialrichtung verschiebbar ist. Auf diese Weise fungieren die Eingriffsteile 24 des Kupplungselementes 3 als Führungsabschnitt, das heißt, sie übernehmen die Funktion der Führung des Käfigs 5 in der Axialrichtung.
Der Käfig 5 wird in das Antriebszahnrad 2 montiert, während die Kegelrolle 4 am Käfig 5 mit einem Anbringungswerkzeug angebracht wird, obwohl das Anbringungswerkzeug nicht in 2 dargestellt ist. Nachdem das Antriebszahnrad 2, das Kupplungselement 3, der Käfig 5 und die Kegelrolle 4 zusammengebaut wurden, wird eine gewellte Feder 7 zwischen den Flanschteil 21 des Antriebszahnrades 2 und den konvexen Eingriffsteilen 27 des Käfigs 5 eingelegt, wie dies in den 5(a) und 5(b) dargestellt ist.
Die Abtriebswelle 8 weist einen konischen Teil 41 auf, der in der Axialrichtung größer gemacht ist, und zwar an der Außenumfangsfläche vom mittleren Teil derselben, wie dies in 1 dargestellt ist. Eine kleine Durchmesserseite des konischen Teils 41 (die linke Seite in 1) weist drei Absätze auf, damit ihr Durchmesser in einer abgestuften Weise reduziert wird.
Die aus dem Antriebszahnrad 2, dem Kupplungselement 3, dem Käfig 5 und der Kegelrolle 4 bestehende Baugruppe, die in 5(b) dargestellt ist, wird auf der Abtriebswelle 8, vom Ende des konischen Teils 41 aus an der kleinen Durchmesserseite desselben, angebracht. In einen ersten Absatzabschnitt der Abtriebswelle 8 wird die gewellte Feder 7 eingelegt. An einem zweiten Absatzabschnitt wird der nach innen gerichtete Flanschteil 21 des Antriebszahnrades 2 angebracht. Das Antriebszahnrad 2 ist auf der Abtriebswelle 8 verschiebbar angebracht und mit einer auf der Abtriebswelle 8 angebrachten Distanzscheibe 42 wird verhindert, dass es herausfällt.
In diesem Zustand wird ein Eingriffselement-Aufnahmeraum 43, der sich in der Axialrichtung zu einer Seite (der rechten Seite in 1) hin nach und nach verschmälert, zwischen dem konischen Teil 41 der Abtriebswelle 8 und der Innenumfangsfläche des Kupplungselementes 3 ausgebildet. Die Kegelrolle 4, die in den Taschen 26 im Käfig 5 aufgenommen wird, wird im Eingriffselement-Aufnahmeraum 43 bereitgestellt. Eine schmalere Seite 43a des Eingriffselement-Aufnahmeraumes 43 dient als Eingriffsteil, an dem die Kegelrolle 4 an den Nockenflächen 25 des Kupplungselementes 3 in einer keilartigen Weise in Eingriff gebracht werden kann. Eine breite Seite 43b des Eingriffselement-Aufnahmeraumes 43 dient als Ausrückungsteil, an dem der Keileingriff der Kegelrolle 4 in der Umfangsrichtung aufgehoben wird, weil ein Abstand zwischen dem konischen Teil 41 der Abtriebswelle 8 und der Innenumfangsfläche des Kupplungselementes 3 größer ist als ein Außendurchmesser der Kegelrolle 4.
Das Arbeitselement 11 ist ein annähernd scheibenartig geformtes Element, das ein Loch 45 in dessen Mitte aufweist. Die Abtriebswelle 8 lässt sich in das Loch 45 verschiebbar einführen. Das Arbeitselement 11 weist den Betätigungshebel 10 auf, der sich in der Richtung des Außendurchmessers erstreckt. Das Arbeitselement 11 wird auf der Abtriebswelle 8, vom Ende des konischen Teils 41 am an der großen Durchmesserseite desselben, angebracht. Ein Ende des Innendurchmessers des Lochs 45 im Arbeitselement 11 sowie dessen Umgebung sind zum Käfig 5 (zur linken Seite in 1) hin gebogen, um zum Aufbringen des Drucks auf den Käfig 5 als Pressteil 46 zu fungieren. Wie in 6 dargestellt, ist eine Vielzahl von keilförmigen hervorstehenden Teilen 47, die in der Umfangsrichtung (in einer Rechtsrichtung in 1, wenn das Arbeitselement 11 von der Seite des linken Endes der Abtriebswelle 8 aus betrachtet wird) zunehmend hervorstehen, in vorgegebenen Abständen in der Umfangsrichtung auf der entgegengesetzten Fläche des Arbeitselementes 11 (d.h. der Flache, die nicht zum Käfig 5 zeigt) ausgebildet.
Das Gehäuse 9 wird durch ein Abdeckungselement 51 und ein Deckelelement 52 gebildet. Das Abdeckungselement 51 ummantelt den Kupplungsteil, der vom Antriebszahnrad 2 und dergleichen gebildet wird. Das Deckelelement 52 dient zum Verschließen eines offenen Endes des Abdeckungselementes 51. Eine Öffnung 53, mittels der der Zahn des Antriebszahnrades 2 nach außen freigelegt ist, wird am unteren Teil des Abdeckungselementes 51 bereitgestellt. Durch diese Öffnung 53 hindurch kann das Antriebszahnrad 2, zum Beispiel, an eine Schnecke 54 angeschlossen werden, die an einer Antriebswelle einer Antriebseinrichtung (Motor) einer Schiebetür angebracht ist. Außerdem ist eine weitere Öffnung 55 am Oberteil des Abdeckungselementes 51 des Gehäuses 9 in der Umfangsrichtung ausgebildet. Durch diese Öffnung 55 hindurch erstreckt sich der Betätigungshebel 10 des Arbeitselementes 11 zum Außenraum des Gehäuses 9, was die Schwenkbetätigung des Betätigungshebels 10 ermöglicht.
Der Deckelelement 52 des Gehäuses 9 ist von der Seite des größeren Durchmessers des konischen Teils 41 der Abtriebswelle 8 aus angebracht, während dessen Innenfläche 56 zum Arbeitselement 11 gegenüber liegend angeordnet ist. Auf der Innenfläche 56 des Deckelelementes 52 ist, wie in 6 dargestellt, eine Vielzahl von keilförmigen hervorstehenden Teilen 57, die in einer zur Vorstehrichtung der keilförmigen hervorstehenden Teile 47 des Arbeitselementes 11 entgegengesetzten Richtung (in einer Linksrichtung in 1, wenn das Deckelelement 52 von der Seite des linken Endes der Abtriebswelle 8 am betrachtet wird) zunehmend hervorstehen, ausgebildet, um an den keilförmigen hervorstehenden Teilen 47 des Arbeitselementes 11 zur Anlage zu kommen. Die keilförmigen hervorstehenden Teile 57, die am Deckelelement 52 des Gehäuses 9 ausgebildet sind, und die keilförmigen hervorstehenden Teile 47, die am Arbeitselement 11 ausgebildet sind, bilden ein Paar von Nockenmechanismen 58, die dazu dienen, das Arbeitselement 11 in der Axialrichtung (d.h. in 1 nach links) zu bewegen bzw. zu verschieben.
Das Abdeckungselement 51 und das Deckelelement 52 des Gehäuses 9 werden, wie in 1 dargestellt, jeweils mittels der Lager 59 und 60 auf der Abtriebswelle 8 angebracht und anschließend durch Verbindungsmittel, wie z.B. Fügen durch Formen eines Kragens, verbunden.
Das oben beschriebene Kupplungselement 3, das Arbeitselement 11, das Abdeckungselement 51 und das Deckelelement 52 des Gehäuses 9 lassen sich bei niedrigen Kosten, beispielsweise, durch Kaltpressen herstellen.
Die Rückstellfeder 12 wird, beispielsweise, durch eine Schraubenfeder gebildet, die um den äußeren Umfang des Abdeckungselementes 51 des Gehäuses 9 herum angebracht ist, wie dies in den 1 und 7 dargestellt ist. Obwohl dies nicht in den Zeichnungen dargestellt ist, ist ein Ende der Rückstellfeder 12 am Gehäuse 9 befestigt, während das andere Ende 61 am Betätigungshebel 10 des Arbeitselementes 11 so angebracht ist, dass der Betätigungshebel 10 geschwenkt werden kann und auf der rechten Seite positioniert ist, wenn das Abdeckungselement 51 des Gehäuses 9 von der Seite des linken Endes der Abtriebswelle 8 aus betrachtet wird. Die Rückstellfeder 12 fungiert als elastisches Rückstellelement, um den Betätigungshebel 10 nach rechts zu schwenken.
Die Kupplung 1 ist, wie oben beschrieben, aufgebaut. Wie in 7 dargestellt, ist der Betätigungshebel 10 des Arbeitselementes 11 durch die Funktion der Rückstellfeder 12 normalerweise auf der rechten Seite positioniert. Da, wie in 7 dargestellt, die keilförmigen hervorstehenden Teile 47 des Arbeitselementes 11 und die keilförmigen hervorstehenden Teile 57 des Deckelelementes 52 in diesem Zustand nicht aneinander anliegen, wird dem Käfig 5 durch die gewellte Feder 7 zur schmaleren Seite 43a des Eingriffselement-Aufnahmeraumes 43 hin elastisch Energie zugeführt, wie dies in 1 dargestellt ist. Die Kegelrolle 4 wird zusammen mit dem Käfig 5 zur schmaleren Seite 43a des Eingriffselement-Aufnahmeraumes 43 gedrückt. Da der Spalt in der Radialrichtung zwischen der Abtriebswelle 8 und dem Kupplungselement 3 enger wird, wenn der Käfig 5 auf der schmaleren Seite 43a des Eingriffselement-Aufnahmeraumes 43 positioniert wird, wird die Kegelrolle 4 in einer keilartigen Weise an den Nockenflächen 25, die am Kupplungselement 3 in der Umfangsrichtung bereitgestellt werden, in Eingriff gebracht, wenn das Antriebszahnrad 2 mit einem Drehmoment als Eingangsgröße beaufschlagt wird. Dadurch wird das Drehmoment von dem Antriebszahnrad 2 auf die Abtriebswelle 8 übertragen, um die Abtriebswelle 8 in Bezug auf das Antriebszahnrad 2 in sowohl der Vorwärts- als auch der Rückwärtsrichtung anzutreiben und zu drehen. Falls außerdem die Abtriebswelle 8 mit dem Drehmoment als Eingangsgröße in der umgekehrten Richtung beaufschlagt wird, erfolgt die Drehmomentübertragung in der umgekehrten Richtung von der Abtriebswelle 8 auf das Antriebszahnrad 2, weil die Kegelrolle 4 in einer keilartigen Weise an den Nockenflächen 25, die am Kupplungselement 3 in der Umfangsrichtung bereitgestellt werden, in Eingriff gebracht wurde.
Gleichzeitig wird der Käfig 5 durch die Kegelrolle 4 einer großen Kraft in der Umfangsrichtung ausgesetzt. Da die elastische Verformung des Käfigs 5 in der Umfangsrichtung jedoch infolge des Vorhandenseins der Schlitze 28, die in den konvexen Eingriffsteilen 27 des Käfigs 5 (siehe 2) ausgebildet sind, ermöglicht wird, kann die Beschädigung des Käfigs 5 verhindert werden.
Die Kupplung 1 lasst sich in einen Zustand umschalten, bei dem der Keileingriff der Kegelrolle 4 aufgehoben wird, um die freie Drehbarkeit der Abtriebswelle 8 zu ermöglichen, indem der Betätigungshebel 10 des Arbeitselementes 11 nach links geschwenkt wird, wie dies in 8 dargestellt ist.
Genauer gesagt wird der Betätigungshebel 10 zu der Stellung geschwenkt, in der die keilförmigen hervorstehenden Teile 47 des Arbeitselementes 11 und die keilförmigen hervorstehenden Teile 57 des Deckelelementes 52 des Gehäuses 9 zur Anlage kommen, wie dies in 9 dargestellt ist. Als Folge davon kommen die keilförmigen hervorstehenden Teile 47 des Arbeitselementes 11 an den keilförmigen hervorstehenden Teilen 57 des Deckelelementes 52 des Gehäuses 9 so zur Anlage, dass das Arbeitselement 11 in der Axialrichtung nach links verschoben wird. Der Käfig 5 wird durch das Pressteil 46 des Arbeitselementes 11 gegen die Federkraft der gewellten Feder 7 zur größeren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes 43 hin herausgedrückt. Dadurch bewegt sich die Kegelrolle 4 zusammen mit dem Käfig 5 in Richtung der größeren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes 43. Da der Spalt zwischen der Abtriebswelle 8 und dem Kupplungselement 3 groß wird, wenn der Käfig 5 sich zur größeren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes 43 hin verschiebt, wird der Keileingriff der Kegelrolle 4 an den Nockenflächen 25, die für das Kupplungselement 3 in der Umfangsrichtung bereitgestellt werden, aufgehoben. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Antriebszahnrad 2 mit einem Drehmoment als Eingangsgröße beaufschlagt wird, dreht sich die Kegelrolle 4 zusammen mit dem Käfig 5, dem Kupplungselement 3 und dem Antriebszahnrad 2. Da aber der Spalt zwischen der Abtriebswelle 8 und dem Kupplungselement 3 groß ist, wird die Kegelrolle 4 nicht an den Nockenflächen 25 des Kupplungselementes 3 in einer keilartigen Weise in Eingriff gebracht. Somit wird das Drehmoment nicht auf die Abtriebswelle 8 übertragen. Da als Folge davon das Drehmoment nicht von dem Antriebszahnrad 2 auf die Abtriebswelle 8 übertragen wird, wird die Abtriebswelle 8 nicht angetrieben, um sich in Bezug auf das Antriebszahnrad 2 zu drehen. Wenn in diesem Zustand außerdem die Abtriebswelle 8 mit dem Drehmoment als Eingangsgröße in umgekehrter Richtung beaufschlagt wird, wird überhaupt kein Drehmoment auf das Antriebszahnrad 2 übertragen, weil die Funktion als Kupplung verloren gegangen ist. Dadurch kann sich die Abtriebswelle 8 in Bezug auf das Antriebszahnrad 2 frei drehen.
Wenn der Betätigungshebel 10, wie in 8 dargestellt, nach rechts geschwenkt wird, wird die Rückstellfeder 12 zum Speichern der elastischen Druckkraft zusammengedrückt. Das Umschalten der Abtriebswelle 8 von dem Zustand der freien Drehbarkeit in den Zustand der angetriebenen Drehbewegung wird dadurch bewerkstelligt, dass der Betätigungshebel 10 nach rechts geschwenkt wird. Wenn genauer gesagt der Betätigungshebel 10 etwas nach rechts geschwenkt wird, damit die keilförmigen hervorstehenden Teile 47 des Arbeitselementes 11 nicht mehr an den keilförmigen hervorstehenden Teilen 57 des Deckelelementes 52 des Gehäuses 9 anliegen, schwenkt der Betätigungshebel 10 infolge der elastischen Rückstellkraft der Rückstellfeder 12 automatisch nach rechts, um zu seiner ursprünglichen Stellung zurückzukehren. Dadurch wird die Abtriebswelle 8 aus dem Zustand der freien Drehbarkeit in den Zustand der angetriebenen Drehbewegung umgeschaltet.
Die Kupplung 1 lässt sich für einen Mechanismus verwenden, der dazu dient, eine elektrisch betätigte Schiebetür zwischen einem automatischen Öffnungs- bzw. Schließzustand und einem manuellen Öffnungs- bzw. Schließzustand umzuschalten, indem, beispielsweise, das Antriebszahnrad 2 an die Schnecke 54, die an einer Antriebswelle einer Antriebseinrichtung (Motor) der Schiebetür angebracht ist, angeschlossen wird und die Abtriebswelle 8 an einen Antriebsmechanismus der nicht dargestellten Schiebetür angeschlossen wird.
Gemäß der Kupplung 1 kann die Schiebetür, mit einer einfachen Betätigung durch Schwenken des Betätigungshebels 10, zwischen dem automatischen Öffnungs- bzw. Schließbetrieb und dem manuellen Öffnungs- bzw. Schließbetrieb der Schiebetür umgeschaltet werden. Da die Kupplung 1 außerdem einen mechanischen Kupplungsaufbau, der den Keileingriff der Kegelrolle 4 nutzt, aufweist, kann die Kupplung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu einer elektromagnetischen Kupplung in Bezug auf Größe, Gewicht und Kosten günstiger, d.h. mit kleineren Werten, realisiert werden. Da es ferner nicht erforderlich ist, dass die Kupplung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung immer elektrischen Strom führt, ist diese Kupplung auch in Berg auf das Energiesparen vorteilhaft.
Außerdem wird das Kupplungselement 3, an der die Kegelrolle 4 in der Umfangsrichtung in einer keilartigen Weise in Eingriff gebracht wird, als unabhängiges Element bereitgestellt. Deshalb lassen sich die Nockenflächen 25 einfach formen, was eine kostengünstige Herstellung zur Folge hat.
Zusätzlich wird die elastische Verformung des Käfigs 5 in der Umfangsrichtung durch das Vorhandensein der Schlitze 28, die in den konvexen Eingriffsteilen 27 des Käfigs 5 (siehe 2) ausgebildet sind, ermöglicht. Dadurch kann, sogar wenn bei der Übertragung eines Drehmomentes eine große Kraft in der Umfangsrichtung auf den Käfig 5 aufgebracht wird, eine Beschädigung des Käfigs 5 verhindert werden.
Außerdem werden zum Führen des Käfigs 5 in der Axialrichtung die konvexen Eingriffsteile 27 des Käfigs 5 in der Umfangsrichtung an den Eingriffsteilen 24 des Kupplungselementes 3 in Eingriff gebracht. Folglich kann der Käfig 5 in der Axialrichtung geradlinig bewegt werden, so dass der Schräglage der Kegelrolle 4 entgegengewirkt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass eine unvorhergesehene Belastung auf den Käfig 5 aufgebracht wird. Deshalb kann, sogar wenn ein großes Drehmoment aufgebracht wird, verhindert werden, dass etwaige Nachteile verursacht werden.
Obwohl vorstehend eine Ausführungsform der Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt.
Der Eingriffselement-Aufnahmeraum kann so bereitgestellt werden, dass entweder ein oder beide Durchmesser eines Innendurchmessers eines äußeren Ringes (Kupplungselement), an dem das Eingriffselement in einer keilartigen Weise in der Umfangsrichtung in Eingriff gebracht wird, und eines Außendurchmessers eines inneren Ringes (Abtriebswelle) in der Axialrichtung konisch ist/sind. Zum Beispiel wird, bei der oben beschriebenen Ausführungsform, für die Abtriebswelle der konische Teil bereitgestellt und das mit den Nockenflächen versehene Kupplungselement wird am Antriebszahnrad angebracht, um den Eingriffselement-Aufnahmeraum bereitzustellen. Alternativ dazu kann das Kupplungselement, das mit den Nockenflächen bereitgestellt wird, an der Abtriebswelle so angebracht sein, dass zum Bereitstellen des Eingriffselement-Aufnahmeraumes die Innenumfangsfläche des Antriebszahnrades in der Axialrichtung auf einer Seite verkleinert wird und zur entgegengesetzten Seite hin vergrößert wird.
Als Nockenfläche, an der die Kegelrolle in der Umfangsrichtung in einer keilartigen Weise in Eingriff gebracht wird, wurde vorstehend die Nockenfläche, die in der Mitte tief ist und in der Drehrichtung von der Mitte aus zu den Enden hin nach und nach flacher wird, so dass die Kegelrolle in jeder Richtung der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung in einer keilartigen Weise in Eingriff gebracht wird, als Beispiel angeführt. Es kann jedoch eine Nockenfläche mit einer Form, die in der Drehrichtung zur Seite der Vorwärtsdrehrichtung hin nach und nach flacher wird und auf der Seite der entgegengesetzten Richtung tief ist, verwendet werden, so dass der Keileingriff im Falle der Rückwärtsdrehung nicht bewirkt wird. Gemäß einer solchen Nockenfläche kann eine so genannte Freilaufkupplung aufgebaut werden; das heißt, sogar wenn die Kegelrolle zur schmaleren Seite des Eingriffselement-Aufnahmeraumes hin verschoben wird, wird ein Vorwärtsdrehmoment von dem Antriebszahnrad auf die Abtriebswelle übertragen, obwohl ein Rückwärtsdrehmoment nicht übertragen wird.
Obwohl die Kegelrolle als Eingriffselement bei der oben beschriebenen Ausführungsform als Beispiel angeführt wurde, ist die Kupplung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf dieselbe beschränkt. Es können verschiedenartige Eingriffselemente, die sich in der Umfangsrichtung in einer keilartigen Weise in Eingriff bringen lassen, zwischen einem Eingabeelement und einem angetriebenen Element verwendet werden.

Claims

Eine zwischen der Tür und dem Motor befindliche Kupplung für eine Gleittür, umfassend: ein Eingabeelement (2, 3), dem ein Drehmoment eingegeben wird; ein angetriebenes Element (8); und ein Einschaltelement umfassend mindestens eine Kegelrolle (4) und eine Halterung (5), welche für die Befestigung der oder jeder Kegelrolle (4) notwendig ist, wobei die Halterung und die Kegelrollen in eine Achsrichtung beweglich sind und den Keileingriff in Umfangsrichtung, zwischen dem Eingabeelement (2, 3) und dem angetriebenen Element (8) ermöglichen, wobei das Einschaltelement mit einem Einschaltelement-Gehäuse (43) ausgestattet ist, welches zwischen dem Eingabeelement (24, 3) und dem angetriebenen Element (8) gebildet wird, sodass es auf der einen Seite, in Achsrichtung schmaler wird und in die entgegengesetzte Richtung schrittweise erweitert wird, wobei es an der Stelle wo die Kegelrolle in Umfangsrichtung in die schmalere Seite des Einschaltelement-Gehäuses (43a) eingreifen kann, ein Eingriffsteil gibt, wobei es an der breiteren Stelle (43b), wo der Keileingriff der Kegelrolle abgebrochen wird, ein Ausrückungsteil gibt, wobei die Kegelrolle so angeordnet ist, dass ein geringes Durchmesserende der Kegelrolle in Richtung schmalere Seite des Einschaltelement-Gehäuses (43a) orientiert wird und Betriebsmittel (11, 52, 56, 58, 7) zur Verfügung gestellt werden, welche dazu in der Lage sind, die Kegelrolle mit der Halterung zwischen dem Eingriffs- und Ausrückungsteil in Achsrichtung vorwärts und rückwärts zu bewegen, wobei das Drehmoment von dem Eingabeelement (2) an das angetriebene Element (8) übertragen wird, wenn die Kegelrolle(n) auf keilartige Weise in Umfangsrichtung zwischen dem Eingabeelement (3) und dem angetriebenen Element (8) eingreifen, dadurch gekennzeichnet dass die Halterung (5, 27) an ihrem einen Ende über eine Kerbe (28) verfügt, um eine elastische Verformung der Halterung (5) in Umfangsrichtung zu ermöglichen.
Die Kupplung für eine Gleittür nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungsteil (3) mit irgendeinem der Eingabeelemente (2) und der angetriebenen Elemente (8) in Umfangsrichtung eingreift, und eine Nockenfläche (25), womit die Kegelrolle (4) auf keilartige Weise in Umfangsrichtung eingreift, für den Kupplungsteil (3) zur Verfügung stehen.
Eine Kupplung für eine Gleittür nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsteil (24) für die Führung der Halterung (5, 27) in Achsrichtung für den Kupplungsteil zur Verfügung steht.
Eine Kupplung für eine Gleittür nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsmittel beinhalten: elastische Antriebsmittel (7) zum Antrieb der Kegelrolle in Richtung schmalere Seite (43a) des Einschaltelement-Gehäuses (43) zusammen mit der Halterung (5); und Ausrückungsmittel (11, 52, 56, 58) zur Bewegung der Kegelrolle (4) in Richtung der breiteren Seite (43b) des Einschaltelement-Gehäuses zusammen mit der Halterung (5), gegen die elastischen Antriebsmittel (7), sodass der Keileingriff der Kegelrolle aufgehoben wird.
Eine Kupplung für eine Gleittür nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass auf der breiteren Seite des Einschaltelement-Gehäuses ein elastisches Antriebsmittel gebildet wird, durch ein Federelement (7), welches sich zwischen einem nach innen (21) oder nach außen orientierten (27) Flansch, welcher für das Eingabeelemente oder das angetriebene Element zur Verfügung steht und das eine Ende der Halterung (5) befindet.
Eine Kupplung für eine Gleittür nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrückungsteil beinhaltet: ein Arbeitselement (11) mit einem Pressteil (46), welches zur Verfügung steht, sodass es auf einer geringfügigen Durchmesserseite der Kegelrolle in Achsrichtung einem peripheren Randteil der Halterung entgegengesetzt wird; ein stationäres Element (52), welches unter Berücksichtigung des Einschaltelement-Gehäuses in Achsrichtung relativ stationär ist; ein Nockenmechanismus (57, 47) zur Bewegung des Arbeitselements (11) in Achsrichtung, um die Kegelrolle (4) durch das Pressteil mit der Halterung (5) zu drucken und zu bewegen, wenn das Arbeitselement (11) in einer vorbestimmten Richtung unter Berücksichtigung des stationären Elements relativ gedreht ist und ein Betriebsteil (10) zur Schwenkung des Arbeitselements.
Eine Kupplung für eine Gleittür nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das stationäre Element (51) ein Gehäuse (9) zur rotierbaren Schalung des Eingabeelements und des angetriebenen Elements durch Lagerung darstellt.
Eine Kupplung für eine Gleittür nach Anspruch 7, weiterhin gekennzeichnet durch ein elastisches Rücklaufelement (12) zur Speicherung einer Federkraft, wenn das Arbeitselement unter Berücksichtigung des stationären Elements relativ gedreht ist und zur Trennung des Pressteils des Arbeitselements vom Einschaltelement, wenn das Arbeitselement in einer entgegengesetzten Richtung unter Berücksichtigung des stationären Elements relativ gedreht ist.
Eine Kupplung für eine Gleittür nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Rücklaufelement aus einer Schraubenfeder (12) besteht, welche am einen Ende mit dem Arbeitselement (11) verbunden ist und mit dem anderen Ende mit dem stationären Teil (51) verbunden ist.