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Die Erfindung betrifft eine motorische
Verschwenkeinrichtung der in der Bezeichnung angegebenen Art.
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Eine solche Einrichtung ist aus der
DE 197 28 142 A1 in
Form einer Trägerplatte
bekannt, die gewissermaßen
als einseitiger Hebel an einem Seitenrand mit einer Gelenkschale
ausgestattet ist, welche zwischen einem objektfesten äußeren und
einem federelastisch radial dagegen angedrückten inneren Hohlkugelabschnitt
um deren Kugelmittelpunkt als dem Gelenkpunkt verschwenkbar gehaltert
ist. Die Verschwenkung erfolgt mittels einer Hubstange, die jenem
Drehpunkt gegenüber
weit versetzt am gegenüberliegenden
Ende der Platte über
ein Kugelgelenk angreift. Dafür
ist die Hubstange als Stellspindel ausgebildet, die aus der Hohlwelle
eines objektfest eingebauten Scheibenläufermotors heraus verfahren wird,
um für
die Schwenkbewegung der Platte keines schnellaufenden Motors mit
zusätzlichem
Untersetzungsgetriebe zwischen Motor und Platte zu bedürfen. Dieser
Versatz zwischen Bewegungsangriff und Gelenkpunkt bedingt allerdings
ein sehr großes
Einbauvolumen und läßt andererseits
doch nur einen sehr kleinen Schwenkwinkel der Platte zu, weil sich der
Lotabstand vom Gelenkpunkt auf die Motorwelle mit der Schwenkbewegung
verändert,
die Stellspindel sich also dabei ihrerseits verschwenken will aber in
der Hohlwelle des starr eingebauten Motors verkantet und verkeilt.
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Bei einer ähnlichen Einrichtung mit einem
im Innern einer halbkugelförmigen
Trägerplatten-Ausbauchung
gelegenen, ihr gegenüber
verschwenkbaren Geräteträger nach
WO 98 / 31565 A1, dient dieser durch eine Öffnung in der Hohlkugel hindurch
der gerätefesten
Montage der Verschwenkeinrichtung. Weil der im Innern der Hohlkugelanordnung
gelegene Getriebemotor durch einen Schlitz im Geräteträger hindurch
gegen eine Verzahnung längs
der Innenmantelfläche
der Ausbauchung radial in Eingriff steht, muß durch eine hohlkugelausschnittförmige Begrenzung
des Geräteträgers hindurch
für eine
diametral gegenüberliegende
dreidimensionale Lagerung im Schwenkpunkt unter dem Zentrum der
Träger-Platte
gesorgt werden, was den Schwenkwinkel auch noch sehr einschränkt.
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Der Erfindung liegt die technische
Problemstellung zugrunde, eine derartige Verschwenkeinrichtung zu
schaffen, die sich außer
durch kompakten Aufbau und funktionale Robustheit auch durch relativ große Schwenkwinkel
der Platte um zwei zueinander orthogonale Achsen auszeichnet.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß gemäß den wesentlichen
im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen die Bewegungskopplung zur
Platte pro Schwenkachse vom Motor und über ein radial in die gerätefeste
innerste Hohlkugelschicht eingreifendes, verschwenkbares Zahnbogensegment
erfolgt.
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Dabei ist eine bezüglich ihres
Kugelmittelpunktes axial unsymmetrische Hohlkugelzone (also die
Hohlkugelschicht) in der Ebene ihres größeren Axialquerschnittes mit
der in der Ebene quer zur Achse ausgerichteten Träger-Platte
für insbesondere
einen Spiegel ausgestattet. Diese Hohlkugelzone mitsamt ihrer Träger-Platte
ruht verschwenkbar in der objektfesten zweischaligen Halterung.
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Bei deren äußerer Schale handelt es sich
um einen haubenförmigen
Hohlkugelabschnitt (auch als Hohlkugelsegment zu bezeichnen), vorzugsweise mit
abgeplattetem äußeren Polbereich.
Seiner Öffnung,
welche die Hohlkugelzone hinter der Platte aufnimmt, gegenüber ist
dieser äußere Hohlkugelabschnitt,
vorzugsweise unter Einschluß eines
flachen Elektronikgehäuses
auf dem abgeflachten Polbereich, objektfest montierbar. Von der
Umgebung des inneren Scheitelbereiches dieser 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 zwischen der Innenwand des Hohlkugelabschnittes
(als äußerer Schale)
und der Außenwand
der zentralen Kugelzone (als innerer Schale) und ist diesen gegenüber verschwenkbar.
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Zum motorischen Verschwenken der
Trägerplatten-Hohlkugelzone
den beiden objektfest ineinander ruhenden Teilkugeln gegenüber ist
bei der Träger-Platte
die hohlkugelzonenförmige
Innenwand mit einem längs
der Hohlkugelerzeugenden rippenförmig ins
Kugelinnere vorstehenden Zahnsegment pro Schwenkachse ausgestattet.
Das greift radial in die zentrale hohle Kugelzone, die als Geräteträger dient, so
hinein, daß dieses
Zahnsegment mit einem im Geräteträger gelagerten
Stellmotor getrieblich 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 zweischaligen Halterung
gegenüber
in allen Raumrichtungen verschwenkt werden. Anschlagbegrenzt ist
diese taumelnde Schwenkbewegung der Träger-Platte gegenüber der
ortsfesten Zweischalen-Achse nur durch die axialen Bauhöhen der
Teilkugeln, da ja die über
ihre Zahnsegmente angetriebene Hohlkugelzone zwischen den beiden
objektfesten Teilkugeln längs
deren Innen- bzw. Außenkugelflächen verschwenkbar
geführt
ist. Weil die Motoren 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.
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Diese verschwenkbare Kugelflächenlagerung
erbringt wegen ihrer großflächigen Abstützung eine
höhere
und in allen räumlichen
Orientierungen praktisch gleichbleibende Stabilität gegen
unerwünschtes
Verschwenken oder Vibrieren der Träger-Platte, verglichen mit
herkömmlichen
Vier- oder gar nur
Zweipunktlagerungen.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung sowie
ihrer Abwandlungen und Weiterbildungen wird auf die Unteransprüche und
auf nachstehende Beschreibung eines in der Zeichnung angenähert maßstabsgerecht
aber auf das Funktionswesentliche abstrahiert skizzierten bevorzugten
Ausführungsbeispiels
zur erfindungsgemäßen Lösung verwiesen.
In der Zeichnung zeigt in Schrägansicht
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l eine
objektfest zu montierende zweischalige Halterung mit einem Hohlkugelabschnitt
als äußerer Schale,
in dem eine Spiegelträger-Platte
mittels einer rückwärtigen Hohlkugelzone
verschwenkbar gelagert ist,
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2 als
innere, objektfest koaxial mit der äußeren Schale (l)
verbindbare Schale der Halterung einen hohlkugelzonenförmigen Geräteträger zur
Aufnahme der Motoren für
den Schwenkantrieb der Platte und
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3 die
mit ihrer Hohlkugelzone auf dem Geräteträger gelagerte Träger-Platte,
gegenüber 1 bei abgenommener äußerer Schale
der Halterung.
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Die motorgetriebliche Anordnung der
erfindungsgemäßen Verschwenkeinrichtung 11 (2) für eine Träger-Platte 12 (l) etwa zur Aufnahme eines motorisch verstellbaren
Kraftfahrzeugrückspiegels
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 äußeren 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 versetzter 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.
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Für
ihre objektfeste Montage der Halterung, etwa an der Karosserie einer
Kraftfahrzeug-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 freie 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.
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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 hohlkugelkalottenförmigen Montagekappe 15,
um hier den Geräteträger 14 unter
verschwenkbarem radialen Einspannen der Platten-Hohlkugelzone 13 bewegungsstarr
mit der Montagekappe 15 zu verbinden, etwa zu verrasten oder
mittels Spannschrauben durch die Sockel 24 hindurch aneinander
festzulegen.
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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 offenen
scheibenförmigen
Hohlkörpers
ausgestattet. Der weist an seinem Rand lappenförmig vorkragende Rastnasen 25 zur
Befestigung der zu verschwenkenden Nutzfläche auf, bei der es sich insbesondere
um einen Rückblick-
oder um einen Laserspiegel handeln kann. In der Zeichnungsskizze
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.
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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
Hohlkugelzone 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 ineinandergestaffelten
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-Gleichstrommotors 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 Prinzip 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
ausübt.
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 Innenwand 28 dem ersterwähnten gegenüber um 90° versetzt ist, also gerade dessen Schwenkachse 34 orthogonal
kreuzt.
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Damit die Orientierung der Bogensegmente 26, 27 bezüglich der
objektfesten Achse 18 und damit der Verzahungseingriff
zum jeweiligen Getriebe 31 auch bei demgegenüber verkippter
Hohlkugelzone 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 überlagern, tendieren die Schwenkachsen 34 allerdings
dazu, sich um die Längsachse 18 herum
zu verdrehen. 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 Schwenkachsen 34 erstreckt,
wie im einzelnen aus 1 der
Zeichnung ersichtlich. In dieser Ebene ist der darin gelegene Schwenk-Zapfen 35 somit
unter dem Einfuß der
gegenüber
der montagefesten Ach se 18 verschwenkten Hohlkugelzone 13 mit der
damit einhergehenden Verlagerung der betreffenden Schwenkachse 34 frei
beweglich.
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Außer den beiden verzahnten Bogensegmenten 26, 27 für das motorische
Verschwenken der Hohlkugelzone 13 relativ zur objektfesten
Halterung 15 mit ihrem Geräteträger 14 ist zweckmäßigerweise zusätzlich wenigstens
ein weiteres bogensegmentförmiges
Stützelement 38 vorgesehen,
dessen 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 Verkippen 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.
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In der Prinzipskizze l 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 zwischen 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 gegebenenfalls
auch der Aufnahme von Schaltungskomponenten für einen Datenbus zur Steuerung
und Rückmeldung
der Spiegelposition, und erforderlichenfalls zusätzlich eines Potentiometers.
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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 also erfindungsgemäß 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 den
zwei konzentrisch starr miteinander 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
Außenmantelfläche 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.