DE102005018148A1

DE102005018148A1 - Klemmkörperschaltwerk, insbesondere zur Verstellung eines Kraftfahrzeugsitzes

Info

Publication number: DE102005018148A1
Application number: DE102005018148A
Authority: DE
Inventors: Harald Hochmuth; Thomas Dirnberger
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: DE102005018148B4

Abstract

Ein Klemmkörperschaltwerk (1), insbesondere für eine Stelleinrichtung zur Verstellung eines Kraftfahrzeugsitzes, weist einen Außenring (2) und einen Innenring (3) auf, welche ein Antriebs- und ein Abtriebselement bilden und zwischen welchen ein Spaltraum (4) gebildet ist, in dem Klemmrollen (9) angeordnet sind, wobei der Spaltraum (4) mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Abschnitte (5) aufweist, in denen in Umfangsrichtung jeweils eine einzige Klemmrolle (9) angeordnet ist, und wobei der Innenring (3) und der Außenring (2) in dem Abschnitt (5) eine Doppelklemmrampe (6) bilden, die derart ausgestaltet ist, dass die Klemmrolle (9) eine Klemmwirkung bei einer Relativbewegung des Außenrings (2) gegenüber dem Innenring (3) in jeder Drehrichtung hat.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klemmkörperschaltwerk, welches insbesondere als Teil einer Stelleinrichtung, beispielsweise in einem Fahrzeugsitz, verwendbar ist.

Hintergrund der Erfindung

Ein Klemmkörperschaltwerk als Teil einer Sitzverstellung ist beispielsweise aus der EP 1 144 219 B1 bekannt. Das Klemmkörperschaltwerk bildet zusammen mit einem Klemmkörpergesperre eine Stelleinrichtung, mit der beispielsweise die Sitzhöhe eines Fahrzeugsitzes verstellt werden kann. Einzelne Klemmrollen des Klemmkörperschaltwerks werden jeweils durch Federkraft gegen Klemmrampen gedrückt, um die Klemmwirkung in einer der möglichen Drehrichtungen zu erreichen. Wird das Klemmkörperschaltwerk nicht betätigt, so kehren die Klemmrollen durch Federkraft selbsttätig in eine Neutralposition zurück. Mehrere Radiallager dienen der Zentrierung des Klemmkörperschaltwerkes sowie des damit zusammenwirkenden schaltbaren Klemmkörpergesperres.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klemmkörperschaltwerk, insbesondere für eine Sitzverstellung in einem Kraftfahrzeug, anzugeben, welches sich bei konstruktiv einfachem Aufbau durch ein besonders günstiges Verhältnis zwischen benötigtem Bauraum und übertragbarem Drehmoment auszeichnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Klemmkörperschaltwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Dieses Klemmkörperschaltwerk weist als Antriebs- sowie als Abtriebselement einen Außenring sowie einen Innenring auf, wobei in der Regel der Außenring als Antriebselement und der Innenring als Abtriebselement fungiert, jedoch bei entsprechend angepasster Konstruktion auch eine umgekehrte Funktionsweise möglich ist. Zwischen dem Außen- und dem Innenring ist ein Spaltraum gebildet, in dem Klemmrollen angeordnet sind, wobei ein Drehmoment vom Antriebs- zum Abtriebselement in beide Drehrichtungen übertragbar ist. Der Spaltraum weist in Umfangsrichtung mehrere hintereinander angeordnete Abschnitte auf, in denen jeweils nur eine einzige Klemmrolle angeordnet ist. Im Folgenden wird stets der Begriff Klemmrollen verwendet, wenngleich es sich hierbei ebenso um Klemmkörper mit anderer Geometrie, beispielsweise um Kugeln oder um Kegelrollen, handeln kann.

In dem Abschnitt, in dem sich die Klemmrolle befindet, ist eine Doppelklemmrampe gebildet, mit welcher die Klemmrolle zusammenwirkt. Die durch die Form der Innenklemmbahn am Innenring sowie der Außenklemmbahn am Außenring gegebene Doppelklemmrampe ist derart ausgestaltet, dass ein und dieselbe Klemmrolle sowohl eine Klemmwirkung bei einer Rotation des Außenrings gegenüber dem Innenring im Uhrzeigersinn als auch bei einer Rotation im entgegengesetzten Sinn hat. Unabhängig davon, in welcher Richtung im Klemmkörperschaltwerk ein Drehmoment vom Antriebs- auf das Abtriebselement übertra gen wird, sind somit sämtliche Klemmrollen in Funktion. Das Klemmkörperschaltwerk ermöglicht damit bei einfachem und kompaktem Aufbau die Übertragung eines vergleichsweise großen Drehmoments. Zudem ist eine Drehrichtungsumkehr mit besonders geringem Kraftaufwand möglich. Bei jedem möglichen Betriebszustand ist das Klemmkörperschaltwerk praktisch geräuschlos.

In bevorzugter Ausgestaltung ist jede Klemmrolle zwischen zwei im Spaltraum angeordneten, relativ zueinander verschwenkbaren Käfigelementen federnd gelagert. Durch die federnde Lagerung wird die Klemmrolle im Neutralzustand, d.h. solange kein Drehmoment vom Antriebs- auf das Abtriebselement übertragen wird, in der Mitte des jeweiligen Abschnitts und damit symmetrisch in der Doppelklemmrampe gehalten. In diesem Zustand kann die Klemmrolle vom Innenring zumindest geringfügig beabstandet sein. Dies ist insbesondere in Anwendungsfällen von Vorteil, in denen eine Rotation des Abtriebselements ohne Einflüsse des Klemmkörperschaltwerks möglich sein soll. Das Abheben der Klemmrolle vom Innenring kann beispielsweise durch an den Käfigelementen angebrachte Aushebekonturen, die die Klemmrolle teilweise untergreifen, bewerkstelligt werden.

Prinzipiell ist es möglich, jeder Klemmrolle separate Käfigelemente zuzuordnen. Vorzugsweise jedoch sind die der Positionierung der Klemmrollen dienenden Käfigelemente zu zwei ringförmigen, in den Spaltraum eingreifenden oder vollständig im Spaltraum angeordneten, gegen die Kraft mindestens einer Rückstellfeder gegeneinander verschwenkbaren Käfigen zusammengefasst. Jeder der beiden Käfige ist eingeschränkt im Spaltraum drehbar. Hierbei weist jeder Käfig einen ersten Anschlag an einem der Ringe, vorzugsweise am Außenring, und einen zweiten Anschlag an einem nicht rotierbaren Gehäuse auf. Die Anschläge der Käfige sind derart angeordnet, dass bei einer Drehung eines der Ringe, vorzugsweise des Außenrings, relativ zum anderen Ring einer der Käfige mit dem gedrehten Ring mitgedreht wird, während der zweite Käfig durch den Anschlag am Gehäuse in der ursprünglichen Winkelposition bleibt. Bei jeder Drehung des Außenrings relativ zum Innenring werden somit die Käfige zueinander verschwenkt und die mindestens eine Rückstellfeder gespannt.

Zu Beginn der beschriebenen Drehbewegung, d.h. in Neutralstellung, ist, wie oben erwähnt, die Klemmrolle symmetrisch in der Doppelklemmrampe angeordnet. Ebenso sind die Käfigelemente, zwischen denen die Klemmrolle federnd gelagert ist, symmetrisch zur Doppelklemmrampe angeordnet. Die genannten Käfigelemente sind Teile der verschiedenen Käfige, so dass bei der Verschwenkung eines der Ringe, typischerweise des als Antriebselemente dienenden Außenrings, eines der Käfigelemente in unveränderter Position bleibt, während sich das zweite Käfigelement mit dem betreffenden Ring mitdreht. Die federnde Lagerung der Klemmrolle zwischen den Käfigelementen ist derart ausgelegt, dass eine Federkraft in Richtung der Mitte zwischen den beiden Käfigelementen wirkt. Da nur eines der Käfigelemente mit dem rotierenden Ring geschwenkt wird, während das andere Käfigelement aufgrund des Anschlags am Gehäuse ortsfest bleibt, vollzieht der genannte Mittelbereich zwischen den Käfigelementen, in welchem sich ursprünglich die Klemmrolle befand, eine Schwenkbewegung, deren Winkelgeschwindigkeit der halben Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Rings entspricht. Somit kommt es zu einer Relativbewegung zwischen der Doppelklemmrampe, die mit dem Ring, in der Regel mit dem Außenring, rotiert und dem Mittelbereich zwischen den die Position der Klemmrolle in Neutralstellung bestimmenden Käfigelementen. Die Klemmrolle wird somit in der Doppelklemmrampe verlagert, so dass die gewünschte Klemmwirkung eintritt. Dieser Vorgang funktioniert unabhängig davon, in welcher Richtung der Außenring relativ zum Innenring gedreht wird. Es ist somit nicht erforderlich, verschiedene Klemmrollen vorzusehen, die die Drehmomentübertragung in den unterschiedlichen Drehrichtungen bewirken.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 und 2 in verschiedenen Ansichten ein Klemmkörperschaltwerk in Neutralstellung,
3 das Klemmkörperschaltwerk nach 1 und 2 in drehmomentübertragender Stellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Ein Klemmkörperschaltwerk 1 einer nicht weiter dargestellten Sitzverstellung für einen Fahrzeugsitz umfasst einen Außenring 2 als Antriebselement und einen Innenring 3 als Abtriebselement. Zwischen den Ringen 2, 3 ist ein Spaltraum 4 gebildet, der in Abschnitte 5 unterteilt ist. Während die Oberfläche des Innenrings 3 vollständig zylindrisch ist, ist durch den Außenring 2 in jedem Abschnitt 5 eine Doppelklemmrampe 6 gebildet. Diese ist wie der gesamte Abschnitt 5 symmetrisch zu einer die Achse A des Klemmkörperschaltwerks 1 schneidenden Ebene E ausgebildet und umfasst zwei Rampenabschnitte 7, 8, die von der Ebene E ausgehen und mit zunehmendem Abstand von dieser Ebene E einen geringer werdenden Abstand zum Innenring 3 aufweisen.
In der in 1 dargestellten Neutralstellung des Klemmkörperschaltwerks 1 befindet sich eine Klemmrolle 9 mittig im Abschnitt 5. Die Klemmrolle 9 ist etwas vom Innenring 3 abgehoben, so dass sich dieser ohne Beeinflussung durch die Klemmrollen 9 um einen Zentrierbolzen 10 drehen kann. Zur Führung der Klemmrollen 9 im Spaltraum 4 sind zwei Käfige 11, 12 vorgesehen. Jeder der Käfige 11, 12 weist Käfigelemente 13, 14 auf, die mittels Anschläge bildenden Vorsprüngen 15, 16 jeweils in einer Drehrichtung am Außenring 2 angeschlagen sind. In Umfangsrichtung des Spaltraums 4 wechselt sich jeweils ein Käfigelement 13 des ersten Käfigs 11 mit einem Käfigelement 14 des zweiten Käfigs 12 ab. Die Vorsprünge 15, 16 der Käfigelemente 13, 14 greifen derart in Aussparungen 17 des Außenrings 2 ein, dass die beiden Käfige 11, 12 in entgegengesetzte Richtungen aus der dargestellten Position heraus verschwenkbar sind. Innerhalb jeder Aussparung 17 liegen sich jeweils ein Vorsprung 15 des ersten Käfigs 11 und ein Vorsprung 16 des zweiten Käfigs 12 durch eine Rückstellfeder 18 gegeneinander verspannt gegenüber. Auf der in Umfangsrichtung den Vorsprüngen 15, 16 abgewandten Seiten weisen die Käfigelemente 13, 14 jeweils Haltekonturen 19, 20 auf, auch als Aushebekonturen bezeichnet, mittels derer die Klemmrolle 9 von dem Innenring 3 abgehoben wird. Um die Klemmrolle 9 in Neutralposition zwischen den Käfigelementen 13, 14, das heißt im Dach der Doppelklemmrampe 6, zu zentrieren, sind zwischen die Klemmrolle 9 und die Käfigelemente 13, 14 Freilauffedern 21 gespannt. Die Federkraft der Freilauffedern 21 ist geringer als die Federkraft der zwischen den Käfigen 11, 12 wirkenden Rückstellfeder 18.
Jeder der Käfige 11, 12 weist eine einseitige Fixierung nicht nur am Außenring 2, sondern, wie in 2 symbolisch dargestellt, auch an einem ortsfesten Gehäuse 22 auf. Hierbei greift eine einen ersten Anschlag bildende Nase 23 des Käfigs 11 sowie eine einen zweiten Anschlag bildende Nase 24 des Käfigs 12 in ein Fenster 25, 26 einer Gehäuseschale 27, 28 ein.
In der in 3 dargestellten, drehmomentübertragenden Position ist der Außenring 2 um einen Winkel α gegenüber dem Innenring 3 verdreht. Das Käfigelement 13 des ersten Käfigs 11 ist dabei aufgrund der Fixierung an der Gehäuseschale 27 im Vergleich zur Anordnung nach 1 in unveränderter Position. Dagegen ist das zweite Käfigelement 14 aufgrund des Anschlags an der Aussparung 17 um den Winkel α verschwenkt. Auf diese Weise kommt es zu einer unsymmetrischen Positionierung der Klemmrolle 9 in der Doppelklemmrampe 6, wodurch die gewünschte Klemmwirkung hergestellt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist somit eine Drehmomentübertragung im Uhrzeigersinn möglich. In identischer Weise fungiert die Klemmrolle 9 auch als drehmomentübertragendes Element bei einem Antrieb in entgegengesetzter Richtung.

1: Klemmkörperschaltwerk
2: Außenring
3: Innenring
4: Spaltraum
5: Abschnitt
6: Doppleklemmrampe
7: Rampenabschnitt
8: Rampenabschnitt
9: Klemmrolle
10: Zentrierbolzen
11: Käfig
12: Käfig
13: Käfigelement
14: Käfigelement
15: Vorsprung
16: Vorsprung
17: Aussparung
18: Rückstellfeder
19: Haltekontur
20: Haltekontur
21: Freilauffeder
22: Gehäuse
23: Nase
24: Nase
25: Fenster
26: Fenster
27: Gehäuseschale
28: Gehäuseschale
α: Winkel
A: Achse
E: Ebene

Claims

Klemmkörperschaltwerk (1), insbesondere für eine Stelleinrichtung zur Verstellung eines Kraftfahrzeugsitzes, mit einem Außenring (2) und einem Innenring (3), welche ein Antriebs- und ein Abtriebselement bilden, und zwischen welchen ein Spaltraum (4) gebildet ist, in dem Klemmrollen (9) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltraum (4) mehrere in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Abschnitte (5) aufweist, in denen in Umfangrichtung jeweils eine einzige Klemmrolle (9) angeordnet ist, wobei der Innenring (3) und der Außenring (2) in dem Abschnitt (5) eine Doppelklemmrampe (6) bilden, die derart ausgestaltet ist, dass die Klemmrolle (9) eine Klemmwirkung bei einer Relativbewegung des Außenrings (2) gegenüber dem Innenring (3) in jeder Drehrichtung hat.
Klemmkörperschaltwerk (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmrolle (9) zwischen zwei im Spaltraum (4) angeordneten, zueinander verschwenkbaren Käfigelementen (13, 14) federnd gelagert ist.
Klemmkörperschaltwerk (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmrolle (9) mittels einer Aushebekontur (19, 20) der Käfigelemente (13, 14) von dem Innenring (3) abhebbar ist.
Klemmkörperschaltwerk (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei jeweils aus einer Mehrzahl an Käfigelementen (13, 14) gebildete ringförmige Käfige (11, 12) gegen die Kraft mindestens einer Rückstellfeder (18) gegeneinander verschwenkbar sind.
Klemmkörperschaltwerk (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Käfig (11, 12) einen ersten Anschlag (15, 16) am Außenring (2) sowie einen zweiten Anschlag (23, 24) an einem nicht rotierbaren Gehäuse (22) aufweist, wobei bei einer Drehung des Außenrings (2) relativ zum Innenring (3) einer der Käfige (11, 12) mit dem Außenring (2) mitgedreht wird, während der zweite Käfig (12, 11) in unveränderter Winkelposition bleibt.