DE10153889A1 - Kugelrampensteller für einen Verriegelungsmechanismus - Google Patents
Kugelrampensteller für einen VerriegelungsmechanismusInfo
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Abstract
Zwei Nockenplatten (22, 24) haben jeweils wenigstens eine Nut (26, 28), welche eine nicht umfangsmäßig verlaufende Kugelrampe bildet. Die Kugelrampe der zweiten Nockenplatte (24) schneidet sich, gesehen in axialer Richtung, mit der Kugelrampe der ersten Nockenplatte (22). Wenigstens eine Kugel (30) ist zwischen der ersten und der zweiten Nockenplatte (22, 24) in den Nuten (26, 28) der ersten und zweiten Nockenplatten (22, 24) positioniert. Die Kugel (30) ist radial vorgespannt, um sicherzustellen, daß die Kugel (30) den nicht umfangsmäßig verlaufenden Kugelrampen beider Nockenplatten (22, 24) in Reaktion auf eine Relativdrehung der beiden Nockenplatten (22, 24) zueinander folgt.
Description
Die Erfindung betrifft im allgemeinen Kugelnocken und im besonderen Kugelnocken, die in
Schließvorrichtungen verwendet werden.
Kugelrampen oder Kugelnocken mit umfangsmäßig ausgerichteten, mit Rampen versehenen
Kugelbahnen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt von Bremsen bis zu
Übertragungseinrichtungen. Solche Konstruktionen sind beispielsweise in den US-Patenten Nr.
6,082,504; 3,991,859; 5,528,950 und 5,910,061 dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen eine
Nockenplatte 10 mit umfangsmäßig verlaufenden Nuten 12, die rampenartige Kugelbahnen
entsprechend dem Stand der Technik bilden.
Verglichen mit einfachen Nockenschlössern mit gleitenden Flächen reduziert der Rollkontakt
der durch Kugelnockenmechanismen geschaffen ist, die Reibung und den Bedienungs
aufwand, während gleichzeitig eine bedeutend größere Klemmkraft bewirkt wird. Einige
dieser Kugelnockenmechanismen sind so konstruiert, daß ein Betätigungshebel die Rollele
mente antreibt, wodurch die Position jedes Rollelementes in Relation zu einer bekannten
verriegelten oder unverriegelten Hebelposition sichergestellt ist.
Kugelnockenmechanismen gemäß dem Stand der Technik sind für eine Verwendung als
Verriegelungsmechanismus für die Positionsfeststellung einer Lenksäule nicht geeignet. Falls
solche mit Rampen versehenen Kugelbahnmechanismen in diesem Fall eingesetzt würden,
wären die verriegelnden Klemmlasten nicht ausreichend, da die Kugeln nicht exakt genug
laufen würden, um sicherzustellen, daß jedes Mal eine Verriegelung stattfinden würde, jedes
Mal wenn die Lenksäulenposition eingestellt würde, ohne ein Gleiten.
Das zuvor Gesagte erläutert die Beschränkungen, die in vorliegenden Vorrichtungen und
Verfahren bekannt sind. So ist es einleuchtend, daß es von Vorteil wäre, eine Alternative zu
schaffen, um einen oder mehrere der zuvor genannten Nachteile zu überwinden. Dem
entsprechend wird eine zweckmäßige Alternative vorgeschlagen, deren Einzelheiten im
folgenden vollständig offenbart werden.
In einem Aspekt der Erfindung wird dies erreicht durch Schaffen einer ersten Nockenplatte
mit wenigstens einer Nut, die eine nicht umfangsmäßig ausgerichtete Kugelrampe bildet und
einer zweiten Nockenplatte, die gegenüber der ersten Nockenplatte drehbar ist und wenigstens
eine Nut aufweist, die eine nicht umfangsmäßige Kugelrampe bildet. Die Kugelrampe der
zweiten Nockenplatte schneidet sich, gesehen in axialer Richtung, mit der Kugelrampe der
ersten Nockenplatte. Eine Kugel ist zwischen der ersten und der zweiten Nockenplatte in den
Nuten der ersten und zweiten Nockenplatte angeordnet. Eine Vorspannungseinrichtung spannt
die Kugel radial vor, um sicherzustellen, daß die Kugel den nicht umfangsmäßig ausge
richteten Kugelrampen beider Nockenplatten in Reaktion auf eine relative Drehung der zwei
Nockenplatten zueinander folgt.
Das Vorhergehende und weitere Aspekte ergeben sich aus der folgenden detaillierten Be
schreibung der Erfindung unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen.
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Nockenplatte, die einen Ku
gelrampensteller gemäß dem Stand der Technik zeigt.
Fig. 2 ist eine Axialansicht der Kugelplatte gemäß Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Axialansicht eines Kugelrampenstellers mit inneren Kugelbah
nen, angedeutet durch gepunktete Linien, der ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 4 bis 7 sind Axialansichten verschiedener Kugelhalter, die in alternativen
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden
können.
Fig. 8 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Kugelhalters von Fig. 5, wie
durch die Linie 8-8 von Fig. 5 angegeben ist.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine nicht umfangsmäßige Orientierung der
Kugelbahnen eines Kugelrampenstellers auf. Vorteilhafterweise können zwei identische
Platten verwendet werden, die zueinander zeigen, um (in axialer Richtung gesehen) eine sich
schneidende Konfiguration zu erreichen, die eine exakte Plazierung einer Kugel während ihrer
Bewegung entlang der Rampen der entsprechenden Kugelbahnen nach oben und/oder nach
unten definiert. Dies vermindert das Gleiten der Kugel in Bezug auf jede Platte und erhöht
die Zuverlässigkeit einer Verriegelung, die durch den Betätigungsmechanismus erreicht wird.
Fig. 3 ist eine axiale Ansicht eines Kugelrampenstellers 20 mit zwei identischen Nocken
platten 22 und 24 mit nicht umfangsmäßig ausgerichteten Kugelbahnen, mit Nuten 26 und 28,
die zueinander zeigen, mit drei dazwischen angeordneten Kugeln 30, wodurch die vorliegende
Erfindung dargestellt ist. Wenn die Nockenplatten 22 und 24 gegeneinander gedreht werden,
werden die Kugeln 30 radial bewegt, während sie in den sich schneidenden gegenüberliegen
den Kugelbahnen bleiben, wodurch ihre exakte Plazierung sichergestellt ist, wenn sie sich auf
den Rampen der Nuten 26 und 28 ohne Gleiten nach oben und nach unten bewegen.
Der Kugelrampensteller 20 kann beispielsweise an einer Steuersäule montiert werden, um
Bauteile voneinander zu entfernen oder zusammenzudrücken, um die Lenksäule nach der
Einstellung der Neigung oder der Länge zu verriegeln. Bei einer derartigen Anwendung kann
eine Nockenplatte 22 gegen Rotation fixiert werden, und die andere Nockenplatte 24 kann
durch einen Hebelarm drehbar sein, um einer Bedienungsperson zu ermöglichen, ein Verrie
geln und Entriegeln der Position der Steuersäule zu bewirken. Andere vorgesehene Anwen
dungsfälle können ähnlich sein.
Diese Konstruktion, Verwendung eines nicht konzentrischen Kugelrampenweges, erteilt den
Kugeln 26 eine Radialbewegung (entweder radial nach innen oder radial nach außen), wenn
der Kugelrampensteller 20 in die verriegelte oder entriegelte Position bewegt wird. Wenn ein
Hebelarm in eine verriegelte oder eine entriegelte Position gedreht wird, bewegen sich die
Kugeln 30 radial nach innen oder radial nach außen, abhängig von der Konfiguration der
Rampen. Die Rampen können die Kugeln 30 axial nach innen oder nach außen ausrichten,
wenn die Kugeln sich in Reaktion auf eine Bewegung des Hebelarms radial bewegen.
Außerdem kann die Form der nicht konzentrischen Rampen verändert werden, um die
Arbeitsweise des Stellers so zu ändern, daß man den Aufwand bei Spitzenlast minimiert, oder
um den Aufwand zum Verriegeln gegen den Aufwand zum Entriegeln auszutauschen.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Nockenplatten 22 und 24 gemäß der Erfin
dung besteht darin, die Rampenformen schrittweise aus einem Metallstreifen zu formen. Ein
Antidrehungs(oder Stopp)-Merkmal kann in demselben Moment geformt werden, in dem die
Rampe geformt wird. Andere Herstellungsverfahren der Nockenplatten können CNC-Fräsen
direkt vom Einsatzmaterial oder Pulvermetallformen sein. Wenn die erforderlichen Lasten
ausreichend gering sind, können die Nockenplatten 22 und 24 wirtschaftlich aus einem
Polymer durch Spritzgießen geformt werden.
Wenn eine oder mehrere Kugeln 30 in einer entriegelten Position verbleiben, obwohl der Rest
des Mechanismus sich in eine verriegelte Position bewegt, kann diese Nichtverbindung oder
Teilverbindung der Kugeln zu unzuverlässigen Klemmbelastungen und außergewöhnlichem
Verschleiß führen. Das Risiko dieses Zustands ist am größten, wenn auf den Hebel eines
Betätigungsmechanismus ein Moment ausgeübt wird, das die Nockenplatten 22 und 24 in
nicht parallele Stellung zueinander drängt.
Um jedes Risiko einer Nichtverbindung oder Teilverbindung der Kugeln zu reduzieren oder
zu eliminieren, kann ein mit integrierter Feder arbeitender Rückhalter oder eine andere
Vorspannungseinrichtung vorgesehen werden, um eine kleine Vorspannlast auf die Kugeln zu
geben, um sicherzustellen, daß die Kugeln mit den Rampen während des Verriegelns und
Entriegelns in Kontakt bleiben. Die Sicherstellung dieses Kontakts verhindert, daß die Kugeln
in einer entriegelten Position verbleiben, wenn der Mechanismus in eine verriegelte Position
bewegt wird.
Die Fig. 4 bis 7 zeigen mögliche Kugelhalter 32, 34, 36 und 38, die sich elastisch
verformen, um das Vorspannen der Kugeln 30, wie eben beschrieben, zu bewerkstelligen.
Jeder Kugelhalter kann aus Nylon oder einem anderen zweckmäßigen flexiblen Polymer
geformt werden oder kann aus Metall bestehen. Diese Konfigurationen können die Kugeln 30
entweder radial nach außen oder alternativ radial nach innen vorspannen. Wie dargestellt ist,
kann die Zahl der Kugeln 30 erhöht werden, um die Lastkapazität des Kugelrampenstellers zu
erhöhen.
Die Kugelhalter 32, 36 und 38 der Fig. 4, 6 und 7 haben runde Taschen für die Kugeln
30. Der Kugelhalter 34 von Fig. 5 hat flexible Arme, die es ermöglichen, daß die Kugeln 30
entlang der Arme auf und ab wandern können. Die Arme können, wie in Fig. 5 gezeigt ist.
überlappen, um das Risiko des "Setzens" eines Federarms zu reduzieren. Diese Konfiguration
hält auch eine relativ gleichmäßige Federkraft durch alle Kugelpositionen hindurch aufrecht.
Fig. 8 zeigt, daß die Arme des Kugelhalters 34 von Fig. 5 eine konkave Oberfläche in
Kontakt mit den Kugeln 30 haben können, so daß die Arme in Bezug auf die Kugeln 30
zentriert bleiben.
Dieses Merkmal ist besonders zweckmäßig, da sich die beiden Nockenplatten 22 und 24 axial
voneinander weg und aufeinander zu bewegen, um verriegelt und entriegelt zu werden,
wodurch ein Halter erforderlich ist, der unter den Kugeln nicht verkeilt werden kann, wo
durch deren Bewegung die Kugelrampe hinauf oder hinunter eingeschränkt werden würden.
Claims (10)
1. Kugelrampensteller (20) zur Verwendung als Verriegelungsmechanismus, wobei der
Kugelrampensteller (20) folgende Bauteile umfaßt:
eine erste Nockenplatte (22) mit wenigstens einer ersten Nut (26) mit einer nicht umfangsmäßig verlaufenden Kugelrampe,
eine zweite Nockenplatte (24), die zu der ersten Nockenplatte (22) drehbar angeordnet ist und wenigstens eine Nut (28) hat, die eine nicht umfangsmäßig verlaufende Ku gelrampe aufweist, wobei die Kugelrampe der zweiten Nockenplatte (24) sich mit der Kugelrampe der ersten Nockenplatte (22), in axialer Richtung gesehen, schneidet, eine Kugel, die zwischen der ersten und der zweiten Nockenplatte (22, 24) in den Nuten (26, 28) der ersten und der zweiten Nockenplatte (22, 24) angeordnet ist und
eine Vorspanneinrichtung zum radialen Vorspannen der Kugeln (30), um sicherzustel len, daß die Kugeln (30) den nicht umfangsmäßig angeordneten Kugelrampen beider Nockenplatten (22, 24) in Reaktion auf eine Relativdrehung der beiden Nockenplatten (22, 24) zueinander folgen.
eine erste Nockenplatte (22) mit wenigstens einer ersten Nut (26) mit einer nicht umfangsmäßig verlaufenden Kugelrampe,
eine zweite Nockenplatte (24), die zu der ersten Nockenplatte (22) drehbar angeordnet ist und wenigstens eine Nut (28) hat, die eine nicht umfangsmäßig verlaufende Ku gelrampe aufweist, wobei die Kugelrampe der zweiten Nockenplatte (24) sich mit der Kugelrampe der ersten Nockenplatte (22), in axialer Richtung gesehen, schneidet, eine Kugel, die zwischen der ersten und der zweiten Nockenplatte (22, 24) in den Nuten (26, 28) der ersten und der zweiten Nockenplatte (22, 24) angeordnet ist und
eine Vorspanneinrichtung zum radialen Vorspannen der Kugeln (30), um sicherzustel len, daß die Kugeln (30) den nicht umfangsmäßig angeordneten Kugelrampen beider Nockenplatten (22, 24) in Reaktion auf eine Relativdrehung der beiden Nockenplatten (22, 24) zueinander folgen.
2. Kugerampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Nuten (26, 28) weniger tief werden,
wenn sie sich radial nach außen erstrecken, so daß eine radial nach außen gerichtete
Bewegung der Kugel (30), die Nockenplatten (22, 24) voneinander spreizt.
3. Kugelrampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Vorspanneinrichtung einen Kugelhal
ter (32, 34, 36, 38) in Kontakt mit den Kugeln (30) aufweist und elastisch verformbare
Abschnitte aufweist, die als integrierte Federn dienen.
4. Kugelrampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Vorspanneinrichtung einen Kugelhal
ter mit einer darin angeordneten Tasche aufweist, in der die Kugel (30) angeordnet ist.
5. Kugelrampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Vorspanneinrichtung einen Kugelhal
ter mit einem flexiblen Arm in Kontakt mit der Kugel (30) aufweist.
6. Kugelrampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Vorspanneinrichtung einen Kugelhal
ter mit einer konkaven Oberfläche in Kontakt mit der Kugel (30) aufweist, derart, daß
die Kugel (30) in Bezug auf den Kugelhalter zentriert ist.
7. Kugelrampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Vorspanneinrichtung einen Kugelhal
ter aufweist, der aus elastischem verformbarem Polymer hergestellt ist.
8. Kugelrampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Anzahl der Kugeln (30) drei ist.
9. Kugelrampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Anzahl der Kugeln (30) höher als
drei ist.
10. Kugelrampensteller nach Anspruch 1, bei dem die Nuten (26, 28) wenigstens eine
kugelförmige Ausnehmung aufweisen, um eine Verriegelung zum Festhalten der Kugel
(30) in einer verriegelten oder entriegelten Position festzuhalten.
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