DE10006220A1 - Motorische Verschwenkeinrichtung für eine Träger-Platte insbesondere zur Aufnahme eine Kraftfahrzeugspiegels - Google Patents

Abstract

Bei einer motorischen Verschwenkeinrichtung (11) für eine getrieblich mit einem Stell-Motor (33) in Wirkverbindung stehende, gegenüber einer objektfesten Halterung verschwenkbare Träger-Platte (12) insbesondere zur Aufnahme eines Spiegels ist die Platte (12) für eine stabile Lagerung bei kompakt eingebautem Schwenkantrieb an ihrer dem Spiegel abgelegenen Rückseite fest mit einer Hohlkugelzone (13) ausgestattet, die zwischen zwei konzentrisch starr miteinander verbundenen Kugelflächen längs deren aufeinander zu weisenden Mantelflächen verschwenkbar gelagert ist. Von den beiden ineinanderliegenden Kugelflächen dieser zweischaligen Halterung ist die äußere als Montagekappe (15) ausgelegt, während die innere als Geräteträger (14) mit dem Motor (33) und dem Getriebe (31) bestückt ist, das mit einer radial in den Innenraum des Geräteträgers (14) eingreifenden Verzahnung (30) längs einer Erzeugenden der Innenmantelfläche der Hohlkugelzone (13) in Eingriff steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine motorische Verschwenkeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine Verschwenkeinrichtung der gattungsgemäßen Art ist aus der EP 0 316 055 vorbekannt in der Bauform eines Gehäuses zur Aufnahme von je einem reversierbaren elektrischen Kleinmotor für den koordinierten Antrieb von zwei stößelartigen Linearstellgliedern, die gegensinnig bezüglich einander aus dem Gehäuse heraus bzw. in dieses eingefahren werden. Dadurch verschwenken sie eine Trägerplatte um eine Achse mittig quer zur Verbindungslinie zwischen beiden Linearstellglie­ dern. Die Bewegungsübertragung vom Motor zum ihm zugeordneten Linear-Stellglied erfolgt je­ weils mittels eines Schneckentriebs auf der Motorwelle, der eine am Gehäuse axial festgelegte Nuß über ihr Außengewinde verdreht und dadurch das Stellglied linear verlagert, weil dessen Außen­ gewinde nach Art eines Gewindebolzens mit dem Innengewinde der Nuß in Eingriff steht.

Das Erfordernis, für diese einfache Schwenkbewegung einer Spiegel-Trägerplatte um eine Schwenkachse gleich zwei gegensinnig koordiniert wirkende motorische Antriebe einsetzen zu müssen, ist allerdings sehr kostenaufwendig. Außerdem ist die Betriebszuverlässigkeit infolge der Gefahr nicht genau synchronen Betriebes beeinträchtigt; denn wenn die beiden Linearstellglieder von ihren Motoren nicht exakt gegensinnig bewegt werden, dann erfolgt keine reproduzierbare Verschwenkbewegung der Trägerplatte um eine gerätefest geometrisch vorgegebene Achse, son­ dern diese Schwenkachse erfährt einen seitlichen Versatz.

Vorliegender Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Verschwen­ keinrichtung bei kompakterem Aufbau mit geringerem Aufwand an Einzelteilen und funktional robuster auszulegen. Zugleich soll die Verschwenkeinrichtung - abgesehen von einer Integrations­ möglichkeit elektrischer Anschlüsse für den Schwenkmotor - dafür geeignet sein, sie problemlos auf ein System mit zwei zueinander orthogonalen Schwenkachsen erweitern zu können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gemäß den wesentlichen im Hauptan­ spruch angegebenen Merkmalen motorisch eine Taumelbewegung auf einer Kugelfläche als groß­ flächiger Abstützung für die Träger-Platte hervorrufbar wird.

Dafür ist eine bezüglich ihres Kugelmittelpunktes axial unsymmetrische Hohlkugelzone (auch als Hohlkugelschicht zu bezeichnen) in der Ebene ihres größeren Axialquerschnittes mit der quer zur Achse, also in dieser Querschnittsebene ausgerichteten Träger-Platte für insbesondere einen Spie­ gel ausgestattet. Diese Hohlkugelzone mitsamt ihrer Träger-Platte ruht verschwenkbar in einer objektfesten zweischaligen Halterung.

Bei deren äußerer Schale handelt es sich um einen haubenförmigen Hohlkugelabschnitt (auch als Hohlkugelsegment zu bezeichnen), vorzugsweise mit abgeplattetem äußerem Polbereich. Seiner Öffnung, welche die Hohlkugelzone hinter der Platte aufnimmt, gegenüber ist dieser äußere Hohl­ kugelabschnitt, vorzugsweise unter Einschluß eines flachen Elektronikgehäuses auf dem abge­ flachten Polbereich, objektfest montierbar. Von der Umgebung des inneren Scheitelbereiches die­ ser äußeren Schale in Form des Hohlkugelabschnitts ragt wenigstens ein starr daran befestigter Sockel bis in den Bereich des Inneren der Hohlkugelzone hinein, wo er die innere, eine ebenfalls kugelzonenförmige, Schale trägt. Die Trägerplatten-Hohlkugelzone ruht also radial gehaltert zwi­ schen der Innenwand des Hohlkugelabschnittes (als äußerer Schale) und der Außenwand der zen­ tralen Kugelzone (als innerer Schale) und ist diesen gegenüber verschwenkbar.

Zum motorischen Verschwenken der Trägerplatten-Hohlkugelzone den beiden objektfest ineinan­ der ruhenden Teilkugeln gegenüber ist bei der Träger-Platte die hohlkugelzonenförmige Innenwand mit wenigstens einem längs der Hohlkugelerzeugenden rippenförmig ins Kugelinnere vorstehenden Zahnsegment ausgestattet. Das greift radial in die zentrale hohle Kugelzone, die als Geräteträger dient, so hinein, daß dieses Zahnsegment mit einem im Geräteträger gelagerten Stellmotor getrieb­ lich in Eingriff steht. Für beliebige Schwenkbewegungsrichtungen ist lediglich noch ein zweites, orthogonal zum ersterwähnten orientiertes motorgetriebenes Zahnsegment an der Hohlkugelzone mit eigenem Verstellmotor im Geräteträger erforderlich. Über die Ansteuerung der beiden Motore im objektfesten Geräteträger kann die Träger-Platte dann den objektfesten Teilkugeln als der zwei­ schaligen Halterung gegenüber in allen Raumrichtungen verschwenkt werden. Anschlagbegrenzt ist diese taumelnde Schwenkbewegung der Träger-Platte gegenüber der ortsfesten Zweischa­ len-Achse nur durch die axialen Bauhöhen der Teilkugeln, da ja die über ihre Zahnsegmente ange­ triebene Hohlkugelzone zwischen den beiden objektfesten Teilkugeln längs deren Innen- bzw. Au­ ßenkugelflächen verschwenkbar geführt ist. Weil die Motore dabei objektfest verbleiben, wird der Verzahungseingriff unter der Schwenkbewegung dadurch sichergestellt, daß die Zahnsegmente nicht starr sondern orthogonal zueinander jeweils um eine zur objektfesten Längsachse radiale Schwenkachse an das Innere der Hohlkugelzone angelenkt sind und dadurch immer parallel zur objektfesten Achse in den ebenfalls objektfesten Geräteträger eingreifen.

Diese verschwenkbare Kugelflächenlagerung erbringt wegen ihrer großflächigen Abstützung eine höhere und in allen räumlichen Orientierungen praktisch gleichbleibende Stabilität gegen uner­ wünschtes Verschwenken oder Vibrieren der Träger-Platte, verglichen mit herkömmlichen Vier- oder gar nur Zweipunktlagerungen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung sowie ihrer Abwandlungen und Weiterbildungen wird auf die Unteransprüche und auf nachstehende Beschreibung eines in der Zeichnung angenähert maß­ stabsgerecht aber auf das Funktionswesentliche abstrahiert skizzierten bevorzugten Ausführungs­ beispiels zur erfindungsgemäßen Lösung verwiesen. In der Zeichnung zeigt in Schrägansicht:

Fig. 1 eine objektfest zu montierende zweischalige Halterung mit einem Hohlkugelabschnitt als äußerer Schale, in dem eine Spiegelträger-Platte mittels einer rückwärtigen Hohlkugelzone verschwenkbar gelagert ist,

Fig. 2 als innere, objektfest koaxial mit der äußeren Schale (Fig. 1) verbindbare Schale der Halte­ rung einen hohlkugelzonenförmigen Geräteträger zur Aufnahme der Motore für den Schwenkantrieb der Platte und

Fig. 3 die mit ihrer Hohlkugelzone auf dem Geräteträger gelagerte Träger-Platte, gegenüber Fig. 1 bei abgenommener äußerer Schale der Halterung.

Die motorgetriebliche Anordnung der erfindungsgemäßen Verschwenkeinrichtung 11 (Fig. 2) für eine Träger-Platte 12 (Fig. 1) etwa zur Aufname eines motorisch verstellbaren Kraftfahrzeugrück­ spiegels befindet sich im Innern einer dreischaligen Kugelanordnung. Deren mittlere Schale ist eine exzentrisch zum Äquator parallel versetzte Hohlkugelzone 13. Sie ist zwischen einem innerhalb ihrer gelegenen, ebenfalls schicht- oder hohlkugelzonenförmig gestalteten Geräteträger 14 und einem außerhalb ihrer gelegenen Montagekappe 15 in Form einer hohlkugelabschnittförmigen äu­ ßeren Schale der Halterung angeordnet. Diese zweischalige Zone weist im Interesse möglichst großer Schwenkwinkel eine geringere axiale Höhe als die Hohlkugelzone 13 an der Träger-Platte 12 auf. Die so radial zwischen objektfestem Geräteträger 14 und dazu koaxialer aber axial versetz­ ter objektfester Montagekappe 15 reibungsarm radial gehalterte Hohlkugelzone 13 ist also auf der Außenmantelfläche 16 des Geräteträgers 14 und damit zugleich in der Innenmantelfläche 17 der Montagekappe 15 in allen Richtungen aus der objektfesten Längsachse 18 heraus verschwenkbar. Diese Achse 18 verläuft koaxial durch die zweischalige Halterung, also durch deren Geräteträger 14 und deren Montagekappe 15.

Für ihre objektfeste Montage der Halterung, etwa an der Karosserie einer Kraftfahr­ zeug-Fahrerkabine, ist die haubenförmige Montagekappe 15 auf ihrer im äußeren Polbereich 39 zentral abgeflachten aber im übrigen im wesentlichen kugelkappenförmigen Außenfläche 19 mit achsparallelen Pfeilern 20 ausgestattet. Deren freien Stirnenden 21 liegen in einer Montageebene, die wie skizziert quer zur Längsachse 18 durch den Scheitel der Montagekappe 15 orientiert ist, wenn die Achse 18 senkrecht auf der Montagefläche des tragenden Objektes (etwa einer Kfz-Karosserie) stehen soll; die aber auch jener Achse 18 gegenüber verschwenkt sein kann.

Die im wesentlichen kugelringförmig umlaufende Wand 22 des flach topfförmigen Geräteträgers 14 wird in der Ebene dessen größeren Durchmessers von einem Boden 23 überspannt. Von dem aus erstrecken sich achsparallele Sockel 24 bis in die Umgebung des Innenscheitels der hohlkugel­ kalottenförmigen Montagekappe 15, um hier den Geräteträger 14 unter verschwenkbarem radialem Einspannen der Platten-Hohlkugelzone 13 bewegungsstarr mit der Montagekappe 15 zu verbinden, etwa zu verrasten oder mittels Spannschrauben durch die Sockel 24 hindurch aneinander festzule­ gen.

Die zwischen Geräteträger 14 und Montagekappe 15 in allen Richtungen verschwenkbar gelagerte Hohlkugelzone 13 ist ihrerseits in der Ebene ihres größten Durchmessers mit der diesen radial überragenden Träger-Platte 12 in Form eines flachen, in Richtung entgegen der Halterung 15 offe­ nen scheibenförmigen Hohlkörpers ausgestattet. Der weist an seinem Rand lappenförmig vorkra­ gende Rastnasen 25 zur Befestigung der zu verschwenkenden Nutzfläche auf, bei der es sich insbe­ sondere um einen Rückblick- oder um einen Laserspiegel handeln kann. In der Zeichnunngsskizze nicht zu sehen ist die Integration einer Schiebekontaktierung auf der den Spiegel tragenden Seite der Träger-Platte 13 zum automatischen Anschluß einer Widerstands-Spiegelheizung, indem die Platte mit dem Spiegel bestückt wird, ohne dafür gesonderte Anschlußklemmen o. dgl. beistellen zu müssen.

Zum extern steuerbaren Hervorrufen der Schwenkbewegung der Spiegelträger-Platte 12 relativ zur objektfesten zweischaligen Halterung ist die an der Rückseite der Träger-Platte 12 gelegene Hohl­ kugelzone 13 mit wenigstens einem im wesentlichen achsparallel rippenförmig radial vor ihrer Innenwand 28 vorstehenden Bogensegment 26 versehen, das durch einen L-förmigen Schlitz 29 in Wand 22 und Boden 23 des kugelzonenförmigen Geräteträgers 14 hindurch radial in dessen hohles Inneres hineinragt. Das Bogensegment 26 ist in seinem Bogeninnern, also zum Zentrum der inein­ andergestaffelten Hohlkugelanordnung und damit auch zur Längsachse 18 durch den Geräteträger 14 hin gerichtet, mit einer Verzahnung 30 versehen. Diese steht über ein auf dem Boden 23 des Geräteträgers 14 gelagertes mehrstufiges Umlenk- und. Untersetzungs-Getriebe 31 in Eingriff mit der parallel zum Boden 23 und somit quer zur objektfesten Längsachse 18 orientierten, aber dieser gegenüber verschwenkbaren Ausgangswelle 32 eines hochtourigen Kleinspannungs-Gleichstrom­ motors 33. Wenn dessen Drehbewegung das im Innern der Hohlkugelzone 13 befestigte, zu seinem Innenbogen hin verzahnte Bogensegment 26 im wesentlichen parallel zur Längsachse 18 verlagert, so daß es mehr oder weniger tief achsparallel in das Innere des Geräteträgers 14 eintaucht, wird die Hohlkugelzone 13 zwischen Geräteträger 14 und Montagekappe 15 der Halterung um eine im Prin­ zip radial zur Längsachse 18 gelegene Schwenkachse 34 verkippt, die quer zum rippenförmigen Bogensegment 26 orientiert ist, weil dabei dieses um jene Achse 34 eine Schwenkbewegung aus­ übt. Für eine dazu orthogonale Kippbewegung der Träger-Platte 12 ist eine gleichartige Anordnung und Ausbildung eines weiteren Bogensegmentes 27 vorgesehen, das längs des Umfanges der In­ nenwand 28 dem ersterwähnten gegenüber um 90° versetzt ist, also gerade dessen Schwenkachse 34 orthogonal kreuzt.

Damit die Orientierung der Bogensegmente 26, 27 bezüglich der objektfesten Achse 18 und damit der Verzahungseingriff zum jeweiligen Getriebe 31 auch bei demgegenüber verkippter Hohlku­ gelzone 13 aufrechterhalten bleibt, ist jedes Bogensegment 26, 27 mit einem Zapfen 35 um die Schwenkachse 34 des anderen Bogensegmentes 27, 26 in der Wandung der Hohlkugelzone 13 oder wie skizziert der hohlen Träger-Platte 12 gelagert. Wenn beide Kipprichtungen einander überla­ gern, tendieren die Schwenkachsen 34 allerdings dazu, sich um die Längsachse 18 herum zu ver­ drehen. Damit das nicht zu einer Blockade der Verschwenkung der Hohlkugelzone 13 und somit des Verkippens der Träger-Platte 12 führt, ist wenigstens einer beider Schwenk-Zapfen 35 für die Bogensegmente 26, 27 nicht praktisch spielfrei in einem Rundloch 36, sondern in einem quer zu den Achsen 18 und 34 orientierten Langloch 37 gelagert, das sich also in der Ebene der Schwen­ kachsen 34 erstreckt, wie im einzelnen aus Fig. 1 der Zeichnung ersichtlich. In dieser Ebene ist der darin gelegene Schwenk-Zapfen 34 somit unter dem Einfuß der gegenüber der montagefesten Achse 18 verschwenkten Hohlkugelzone 13 mit der damit einhergehenden Verlagerung der betreffen­ den Schwenkachse 34 frei beweglich.

Außer den beiden verzahnten Bogensegmenten 26, 27 für das motorische Verschwenken der Hohl­ kugelzone 13 relativ zur objektfesten Halterung 15 mit ihrem Geräteträger 14 ist zweckmäßiger­ weise zusätzlich wenigstens ein weiteres bogensegmentförmiges Stützelement 38 vorgesehen, des­ sen Zapfenlagerung wiederum in der Hohlkugelzone 12 koaxial zu einer der Schwenkachsen 34 in einem Rundloch 36 liegt. Dieses Element 38 dient nicht dem motorischen Antrieb, sondern vor allem einer Abstützung der Hohlkugelzone 13 und somit ihrer Träger-Platte 12 gegen ein Verkip­ pen von den gezahnten Bogensegmenten 26, 27 außer Verzahnungseingriff fort. Darüberhinaus kann dieses Element 38 zweckmäßigerweise zugleich als Substrat zur Aufnahme eines digitalen (kodierten oder inkrementalen) oder analogen (potentiometrischen) Winkelgebers dienen, nämlich für eine Rückmeldung der momentanen Orientierung der verschwenkten Träger-Platte 12 relativ zum objektfesten Geräteträger 14.

In der Prinzipskizze Fig. 1 ist noch symbolisch vereinfacht berücksichtigt, daß die Montage-Pfeiler 20 zweckmäßigerweise mit ihren Stirnenden 21 einen abgeflachten äußeren Polbereich 39 der hohlkugelkappenförmigen äußeren Kugelschale, der Halterung 15, so weit überragen, daß zwi­ schen ihnen ein flaches Schaltungsgehäuse 40 eingefügt werden kann. Dieses Flachgehäuse 40 nimmt eine jedenfalls einseitig bestückbare Platine auf (in der Zeichnungsskizze nicht sichtbar), die nicht nachbearbeitet werden muß und die der Motor-Kontaktierung dient, darüberhinaus aber gege­ benenfalls auch der Aufnahme von Schaltungskomponenten für einen Datenbus zur Steuerung und Rückmeldung der Spiegelposition, und erforderlichenfalls zusätzlich eines Potentiometers.

Bei einer motorischen Verschwenkeinrichtung 11 für eine getrieblich mit einem Stell-Motor 33 in Wirkverbindung stehende, gegenüber einer objektfesten Halterang verschwenkbare Träger-Platte 12 insbesondere zur Aufnahme eines Spiegels ist also erfindungsgemäß die Platte 12 für eine sta­ bile Lagerung bei kompakt eingebautem Schwenkantrieb an ihrer dem Spiegel abgelegenen Rück­ seite fest mit einer Hohlkugelzone 13 ausgestattet, die zwischen den zwei konzentrisch starr mit­ einander verbundenen Kugelzonenflächen einer zweischaligen Halterung, längs deren aufeinander zu weisenden Mantelflächen, verschwenkbar gelagert ist. Von den beiden starr ineinanderliegenden Kugelflächen ist die äußere als hohlkugelsegmentartige Montagekappe 15 ausgelegt, während die innere als flacher topfartiger Geräteträger 14 innerhalb seiner kugelschichtförmigen Außenmantel­ fläche 16 mit dem Motor 33 und dem Getriebe 31 bestückt ist, das mit einer radial zur objektfesten System-Längsachse 18 in den Innenraum des Geräteträgers 14 eingreifenden Verzahnung 30 längs einer Erzeugenden der Innenmantelfläche der Hohlkugelzone 13 in Eingriff steht.

Claims (11)

1. Motorische Verschwenkeinrichtung (11) für eine getrieblich mit einem Stell-Motor (33) in Wirkverbindung stehende, gegenüber einer objektfesten Halterung verschwenkbare Träger- Platte (12) insbesondere zur Aufnahme eines Kraftfahrzeugspiegels, dadurch gekennzeich­ net, daß die Platte (12) mit einer Hohlkugelzone (13) ausgestattet ist, die, längs deren aufein­ ander zu weisenden Mantelflächen, zwischen zwei starr miteinander verbundenen Hohlku­ gelschichten verschwenkbar gehaltert ist, von denen die äußere als Montagekappe (15) aus­ gelegt ist, während die radial distanziert konzentrisch darinnen gelegene innere als Geräte­ träger (14) mit dem Motor (33) und dem Getriebe (31) bestückt ist, das mit einer radial in den Innenraum des Geräteträgers (14) eingreifenden Verzahnung (30) längs einer Erzeugen­ den der Innenmantelfläche der Hohlkugelzone (13) in Eingriff steht.

2. Verschwenkeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei orthogonal zueinander orientierte Verzahnungen (30) je mit einem Getriebemotor (31-33) im Geräteträ­ ger (14) in Wirkverbindung stehen.

3. Verschwenkeinrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen (30) jeweils am Innenbogen eines rippenförmigen Bogensegmentes (26, 27) ausgebildet sind, das mit einem Zapfen (35) längs der Schwenkachse (34) des anderen Bogensegmentes (27, 26) verschwenkbar plattenfest gelagert ist.

4. Verschwenkeinrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zapfen (35) in einem Rundloch (36) seitlich fixiert und der andere Zapfen (35) in einem Langloch (37) in der Ebene der Schwenkachsen (34-34) um die Längsachse (18) durch Ge­ räteträger (14) und Montagekappe (15) verschwenkbar gelagert ist.

5. Verschwenkeinrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einem der Bogensegmente (26, 27) diametral gegenüber ein weiteres Bogenseg­ ment als nicht angetriebene Stützelement (38) radial in den Geräteträger (14) eingreift.

6. Verschwenkeinrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (38) auch als Träger für einen Stellungsgeber hinsichtlich der Verschwen­ kung der Platte (12) gegenüber dem objektfesten Geräteträger (14) dient.

7. Verschwenkeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein gelenkig an der Hohlkugelzone (13) festgelegtes verzahntes Bogenseg­ ment (26, 27) rippenförmig radial von der Hohlkugelzone (13) fort durch einen L-förmigen Schlitz (29) in Boden (23) und Wand (22) des Geräteträgers (14) zum Verzahnungseingriff mit dem dort montierten Motor (33) ins Innere des Geräteträgers (14) hineinragt.

8. Verschwenkeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagekappe (15) mit dem Geräteträger (14) über Sockel (24) formschlüssig ver­ bunden ist, die sich vom Boden (23) des Geräteträgers (14) parallel zu deren gemeinsamer Längsachse (18) bis in die Umgebung des Scheitelbereiches der Halterung (15) erstrecken.

9. Verschwenkeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Montagekappe (15) auf ihrer Außenfläche (19) mit Montage-Pfeilern (20) ausge­ stattet ist.

10. Verschwenkeinrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Pfeilern (20) hinter einem abgeflachten äußeren Polbereich (39) der Montage­ kappe (15) ein flaches Gehäuse (39) mit einer Verschaltungsplatine für den motorischen Schwenkantrieb der Platte (12) vorgesehen ist.

11. Verschwenkeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (12) ihrer rückwärtigen Hohlkugelzone (13) gegenüber mit einer elektrischen Kontaktierung zum Anschluß einer Widerstandsheizung für eine hier zu montierende Spie­ gelfläche ausgestattet ist.