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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung einer rotatorischen
Bewegung in eine translatorische Bewegung gemäß den
Merkmalen des Oberbegriffes des ersten Patentanspruchs.
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Die
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 209
011 offenbart ein Lenkgetriebe eines Kraftfahrzeugs welches
eine rotatorische Bewegung eines Lenkrades in eine rotatorische
Bewegung einer Lenkstockwelle umwandelt, wobei die Rotation der
Lenkstockwelle nichtlinear von der Rotation der des Lenkrades abhängig
ist. Hierzu weist das Lenkgetriebe ein mit dem Lenkrad verbundenes
zylinderförmiges erstes Bauteil auf, auf dessen Mantelfläche
eine schraubenförmige Führungskurve mit einem
nichtlinearen Steigungsverlauf angeordnet ist. Mit der Führungskurve steht
ein Tastelement in Form einer Fingerrolle im Eingriff, welche auf
einem mit der Lenkstockwelle verbundenen Hebel befestigt ist. Bei
einer Rotation des Lenkrades und der dadurch hervorgerufenen Rotation
des ersten Bauteils wird das Tastelement durch die Steigung der
Führungskurve und die Befestigung auf dem Hebel, auf einem
Kreisbogen um die Drehachse der Lenkstockwelle geführt,
wodurch der Hebel eine rotatorische Bewegung in die Lenkstockwelle
einleitet. Dabei wird der nichtlineare Zusammenhang zwischen der
Rotation des Lenkrades und der Rotation der Lenkstockwelle durch
den Steigungsverlauf der Führungskurve bestimmt.
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Da
in dem bekannten Lenkgetriebe lediglich ein einzelnes Tastelement
mit der Führungskurve im Eingriff steht, ist das erste
Bauteil immer einer einseitigen Belastung ausgesetzt, wodurch eine
Biegelast in das erste Bauteil induziert wird, zudem erfolgt die gesamte
Kraftübertragung des Lenkgetriebes über das einzelne
Tastelement, wodurch sowohl das gesamte Tastelement, als auch das
erste Bauteil an der Berührstelle mit dem Tastelement stark
belastet ist. Das Tastelement und das erste Bauteil müssen
aus diesen Gründen groß di mensioniert sein, was
negative Auswirkungen auf den benötigten Bauraum, das Gewicht
und auf die Wirtschaftlichkeit der Herstellung des Lenkgetriebes
hat.
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Aufgabe
der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Umwandlung einer rotatorischen
Bewegung in eine translatorische Bewegung zu schaffen, wobei zwischen
der translatorischen Bewegung und der rotatorischen Bewegung ein
nicht ausschließlich linearer Zusammenhang besteht, bei
welcher das erste Bauteil gleichmäßiger und geringer
belastet wird und das Tastelement geringerer belastet wird als im
aufgezeigten Stand der Technik. Sie wird durch die Merkmale des
ersten Patentanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen
hiervon ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe befindet sich auf der Mantelfläche
des zylinderförmigen ersten Bauteils neben der ersten schraubenförmigen
Führungskurve mit einem nicht ausschließlich linearen
Steigungsverlauf mindestens eine weitere schraubenförmige
Führungskurve, deren Steigungsverlauf dem Steigungsverlauf
der ersten Führungskurve entspricht, wobei mit jeder Führungskurve
ein fingerartiges Tastelement im Eingriff steht. Die Tastelemente sind
wiederum derart mit einem weiteren Bauteil verbunden, dass sie auf
einer senkrecht zur Längsachse des ersten Bauteils aufgespannten
Ebene mit den Führungskurven im Eingriff stehen. Hierdurch
erfolgt bei einer Betätigung der Vorrichtung zwischen dem ersten
Bauteil und den Tastelementen eine Relativbewegung, durch welche
die rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umgewandelt
wird.
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Die
Kraftübertragung innerhalb der Vorrichtung erfolgt somit
nicht mehr über ein einziges Tastelement sondern über
mindestens zwei, wodurch sich die spezifische Belastung der Tastelemente
reduziert. Zudem erfolgt die Kraftübertragung zwischen dem
ersten Bauteil und den Tastelementen nicht mehr nur an einer Stelle,
was starke Belastung des Tastelements und die einseitige und starke
Belastung des ersten Bauteils bewirkt hat, sondern an mehreren Stellen gleichzeitig
und zwar überall dort, wo ein Tastelement mit einer Führungskurve
im Eingriff steht. Um die Belastung dabei besonders gleichmäßig über das
erste Bauteil zu verteilen und somit die Biegelasten gegeneinander
auszugleichen, sind die Führungskurven und die Tastelemente
vorteilhaft gleichmäßig über den Umfang
des ersten Bauteils verteilt. Das heißt, dass bei einer
Verwendung von zwei Führungskurven diese in einem Winkelabstand
von 180° zueinander auf der Mantelfläche des ersten
Bauteils angeordnet sind oder bei Verwendung von drei Führungskurven
diese in einem Winkelabstand von 120° zueinander auf der
Mantelfläche des ersten Bauteils angeordnet sind. Die Verwendung
von drei Führungskurven ist dabei besonders vorteilhaft,
da hierbei das weitere Bauteil über die drei mit den Führungskurven
im Eingriff stehenden Tastelemente statisch bestimmt auf das erste
Bauteil aufgestützt ist, wodurch ein gegenseitiges Verkippen
des ersten und weiteren Bauteils vermieden werden kann.
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Grundsätzlich
kann die Vorrichtung in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen
realisiert werden, wobei bei der ersten Ausführungsformen
das erste Bauteil, beispielsweise über ein Lenkrad oder einen
Motor, um seine Längsachse drehbar antreibbar ist und das
weitere Bauteil drehfest gehalten ist und entlang der Längsachse
des ersten Bauteils verschieblich ist. Hierbei dient das erste Bauteil
als Eingangselement für die Vorrichtung, an welchem die
rotatorische Bewegung in die Vorrichtung eingeleitet wird und das
weitere Bauteil als Ausgangselement, an welchem die translatorische
Bewegung von der Vorrichtung abgegriffen wird, beispielsweise mittels einer
Betätigungssange oder eines Zugseils. Die zweite mögliche
Ausführungsform sieht hingegen vor, dass das erste Bauteil
drehfest gehalten ist und entlang seiner Längsachse verschieblich
ist und das weitere Bauteil um die Längsachse des ersten
Bauteils drehbar antreibbar ist. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform
dient dabei das weitere Bauteil als Eingangselement der Vorrichtung,
an welchem die rotatorische Bewegung in die Vorrichtung eingeleitet wird
und das erste Bauteil als Ausgangselement, an welchem die translatorische
Bewegung von der Vorrichtung abgegriffen wird.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die
rotatorische Bewegung eines Elektromotors mittels der Vorrichtung
in eine translatorische Bewegung vorzugsweise einer Betätigungsstange
umgewandelt. Durch den einfachen mechanischen Aufbau der Vorrichtung
und die im Allgemeinen einfache Regelung eines Elektromotors kann
beispielsweise ein aufwändig herzustellender und zu regelnder
Linearelektromotor ersetzt werden. Zur Messung der von der Vorrichtung
erzeugten translatorischen Bewegung, kann die Vorrichtung dabei
sowohl eingangsseitig einen Drehwinkelgeber aufweisen durch welchen
eine Recheneinrichtung unter Miteinbeziehung des Steigungsverlaufes
der Führungskurven von der eingeleiteten rotatorischen Bewegung
auf die erzeugte translatorische Bewegung schließen kann,
als auch ausgangsseitig einen Wegsensor durch welchen direkt auf
die erzeugte translatorische Bewegung geschlossen werden kann. Dabei
können die Messeinrichtungen die translatorische Bewegung
sowohl absolut als auch inkremental ermitteln.
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Da
die Vorrichtung eine geringe Gesamtanzahl von Bauteilen aufweist
und konstruktiv einfach durch eine Änderung der Größen
der Tastelemente und des ersten und weiteren Bauteils an unterschiedliche Übertragungsleistungen
und Einbauverhältnisse angepasst werden kann, eignet sie
sich besonders für den Einsatz in elektromechanischen Aktuatoren
im Sinne von Linearstellern, insbesondere im Fahrzeugbereich, wo
oft kleine oder nur kompliziert geformte Bauräume zur Verfügung
stehen. Durch eine geeignete Wahl des Steigungsverlaufs der Führungskurven
kann dabei die Stellgeschwindigkeit oder die Stellkraft innerhalb
bestimmter Bewegungsbereiche des Aktuators an die dort herrschenden
Bedingungen angepasst werden. Beispielsweise kann ein derartiger
Aktuator zum Öffnen und Schließen eines Cabrioverdecks
verwendet werden, wobei im Bereich der Endstellungen, also im Bereich
der Offen- oder Ge schlossen-Stellung des Verdecks höhere Stellkräfte
gefordert für sind, als in dem Bereich zwischen den Stellungen,
was durch eine entsprechenden angepassten Verlauf der Steigungen
der Führungskurven realisiert werden kann.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird über die Vorrichtung ein Lenkrad eines Radfahrzeuges
mit mindestens einem lenkbaren Fahrzeugrad gekoppelt, wobei die
rotatorische Bewegung des Lenkrades in eine translatorische Bewegung,
vorzugsweise einer Spurstange, umgewandelt wird. Die Spurstange
wirkt wiederum derart auf das Fahrzeugrad, dass eine Rotation des
Lenkrades eine entsprechende Rotation des Fahrzeugrades bewirkt.
Gegebenenfalls kann die durch die Vorrichtung umzuwandelnde rotatorische Bewegung
hierbei im Sinne einer hilfskraftverstärkten Lenkung zum
Teil von einem das Lenkrad bedienenden Fahrzeugführer aufgebracht
werden, zum Teil durch einen Elektromotor, welcher sich beispielsweise
in Abhängigkeit von der auf das Lenkrad ausgeübten
Betätigungskraft aktiviert. Im Sinne eines Steer-by-wire-Systems
kann das Lenkrad jedoch auch mechanisch von der Vorrichtung getrennt
sein und stattdessen ausschließlich ein Elektromotor mit der
Vorrichtung verbunden sein, welcher in Abhängigkeit der
Lenkradstellung die rotatorische Bewegung in die Vorrichtung einleitet.
Bei einer Verwendung der Vorrichtung in einer Fahrzeuglenkung ist der
Steigungsverlauf der Führungskurven vorzugsweise derart
gewählt, dass bei einer Rotation des Lenkrades um einen
Einschlagwinkel im Bereich einer Mittelstellung der Lenkung, das
Fahrzeugrad weniger weit gedreht wird, als bei einer Rotation des Lenkrades
um denselben Einschlagwinkel im Bereich eines Maximaleinschlags
der Lenkung, wodurch die Lenkung eine so genannte progressive Charakteristik
erhält. Hierdurch ist im Bereich der Mittelstellung der
Lenkung ein sehr feinfühliges Lenken des Fahrzeuges möglich,
was besonders bei hohen Fahrgeschwindigkeiten wichtig ist. Gleichzeitig
kann, bei einem verhältnismäßig kleinen
Einschlagwinkel des Lenkrades, ein schnelles Einlenken des Fahrzeugrades
bis zum Maximaleinschlag erreicht werden, was besonders bei schnellen
Lenkmanövern wie beispielsweise beim Einparken oder zum
Auswei chen vor einem Hindernis vorteilhaft ist. Grundsätzlich
kann der Steigungsverlauf der Führungskurven beliebig,
jedoch nicht vollständig linear sein. Dies beinhaltet prinzipiell,
dass er streckenweise linear sein kann, wodurch beispielsweise eine
mit der Vorrichtung ausgestattete Lenkung einen größtenteils
linearen Zusammenhang zwischen dem Einschlagwinkel des Lenkrades
und dem Einschlagwinkel des Fahrzeugrades aufweisen kann und lediglich
im Bereich des Maximaleinschlags, wie beschrieben, progressiv sein
kann.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen und Zeichnungen
näher erläutert aus welchen weitere vorteilhafte
Ausgestaltungen entnommen werden können. Es zeigen jeweils
in schematischer Darstellung,
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1 eine
Vorrichtung bei welcher das erste Bauteil drehbar antreibbar ist
und das die Tastelemente tragende weitere Bauteil drehfest und verschieblich
gelagert ist, wobei die rotatorische Bewegung durch einen Elektromotor
und ein Lenkrad erzeugt wird;
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2 eine
Vorrichtung bei welcher das erste Bauteil drehfest ist und verschieblich
gelagert ist und das die Tastelemente tragende weitere Bauteil drehbar
antreibbar ist;
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3 einen
Ausschnitt des weiteren Bauteils mit einem darauf angeordneten Tastelement, wobei
das Tastelement mit einer angedeuteten Nut im Sinne einer Führungskurve
spielfrei im Eingriff steht;
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4 einen
Schnitt durch das erste Bauteil und eine als Führungsschiene
ausgebildete Führungskurve, wobei ein Tastelement spielfrei
mit der Führungsschiene im Eingriff steht;
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5 eine
Fahrzeuglenkung bei welcher die Vorrichtung die rotatorische Bewegung
des Lenkrades und/oder des Elektromotors in eine translatorische Bewegung
einer Betätigungsstange umwandelt, welche wiederum mittels
zweier Spurstangen zwei Fahrzeugräder ansteuert.
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Bei
der in 1 dargestellten Vorrichtung 1 wird die
rotatorische Bewegung eines Elektromotors 2 und eines Lenkrades 3 in
eine translatorische Bewegung einer Betätigungsstange 4 umgewandelt, wobei
die rotatorischen Bewegungen des Elektromotors 2 und des
Lenkrades 3 durch ein mit der Vorrichtung 1 gekoppeltes
Getriebe 5 zusammengeführt werden, dessen Ausgangselement
das als Welle ausgebildete erste Bauteil 6 ist. Auf der
Mantelfläche des ersten Bauteils 6 befinden sich
zwei schraubenförmige Nuten im Sinne zweier Führungskurven 7, welche über
einen identischen nicht ausschließlich linearen Steigungsverlauf
verfügen. Die Führungskurven 7 sind gleichmäßig über
den Umfang des ersten Bauteils 6 verteilt, dass heißt
sie weisen einen Winkelabstand von 180° zueinander auf,
wodurch die mit den Führungskurven 7 im Eingriff
stehenden fingerartigen Tastelemente 8 derart auf dem das
erste Bauteil 6 ringförmig umschließenden
weiteren Bauteil 9 angeordnet sind, dass sie auf einer
senkrecht zur Längsachse des ersten Bauteils 6 aufgespannten Ebene 10 von
zwei gegenüberliegenden Seiten mit den Führungskurven 7 im
Eingriff stehen. Das weitere Bauteil 9 ist mit der Betätigungsstange 4 verbunden
und mittels dieser gegen eine Rotation um die Längsachse
des ersten Bauteils 6 gesichert. Hierzu weist die Betätigungsstange 4 einen
viereckigen Querschnitt auf und ist drehfest und verschieblich in dem
Gehäuse 11 gelagert.
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In
der dargestellten Ausführung der Erfindung sind die Führungskurven 7 gleichmäßig über den
Umfang des ersten Bauteils 6 verteilt, wodurch die Tastelemente 8 auf
zwei gegenüberliegenden Seiten mit den Führungskurven 7 im
Eingriff stehen und die dabei auf das erste Bauteil 6 wirkenden
Biegelasten ausgeglichen werden. Da zudem die Kraftübertragung
zwischen dem ersten und dem weiteren Bauteil 6, 9 über
zwei Tastelemente 8 erfolgt, halbiert sich die auf jedes
Tastelement 8 und jede Führungskurve 7 wirkende
Last.
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Im
Allgemeinen kann durch die Vorschaltung des Getriebes 5,
die an der Vorrichtung 1 anliegende rotatorische Bewegung
an die Erfordernisse der Vorrichtung 1 angepasst werden,
beispielsweise kann das an der Vorrichtung 1 anliegende
Drehmoment reduziert werden, um sie vor einer Überlastung
zu schützen. Der Elektromotor 2 oder das Lenkrad 3 können
jedoch auch direkt mit der Vorrichtung 1 verbunden sein,
oder das erste Bauteil 6 kann als der Läufer des
Elektromotors 2 ausgebildet sein, wodurch Bauraum und/oder
Gewicht eingespart werden kann. Selbstverständlich kann
die in die Vorrichtung 1 geführte rotatorische
Bewegung statt mit einem Elektromotor 2 oder einem Lenkrad 3 durch
beliebige Mittel erzeugt werden, beispielsweise durch eine Handkurbel,
ein Drehrad oder einen beliebigen Rotationsmotor. Mehrere dieser
Mittel können, wie beschrieben, durch das der Vorrichtung 1 vorgeschaltete
Getriebe 5 zusammengefasst werden oder es kann ein einzelnes
Mittel mit dem Getriebe 5 oder direkt mit der Vorrichtung 1 verbunden
sein.
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Die
Vorrichtung 1 in 2 wandelt
eine rotatorische Bewegung einer in das Gehäuse 11 geführten
Welle 12 in eine translatorische Bewegung zweier Betätigungsstangen 4 um,
welche auf der linken und rechten Seite aus dem Gehäuse 11 ragen,
wobei die Erzeugung der rotatorischen Bewegung der Welle 12 auf
eine beliebige Weise erfolgen kann. Die Welle 12 treibt über
zwei Kegelräder 13 das weitere Bauteil 9 an,
welches mittels eines Radiallagers und eines Axiallagers drehbar
antreibbar in dem Gehäuse 11 gelagert ist. Zur
Umwandlung der rotatorischen Bewegung in eine translatorische Bewegung
sind auf dem das erste Bauteil 6 ringförmig umschließenden
weiteren Bauteil 9 zwei fingerartige Tastelemente 8 gegenüberliegend
auf einer senkrecht zur Längsachse des ersten Bauteils 6 aufgespannten
Ebene 10 befestigt, wobei die Tastelemente 8 mit
jeweils einer der auf der Mantelfläche des ersten Bauteils 6 angeordneten Führungskurven 7 im
Eingriff stehen. Hierbei ist die rechte und linke Stirnseite des
ersten Bauteils 6 mit den im Querschnitt viereckigen Betätigungsstangen 4 verbunden,
welche in dem Gehäuse 11 drehfest und ver schieblich
gelagert sind, wodurch das erste Bauteil 6 gegen eine Eigenrotation
gesichert ist.
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Eine
Rotation der Welle 12 wird in der gezeigten Vorrichtung 1 somit
zuerst um 90° umgelenkt und auf das weitere Bauteil 9 übertragen,
welches mitsamt der Tastelemente 8 um die Längsachse
des ersten Bauteils 6 rotiert. Dabei greifen die Tastelemente 8 in
die Führungskurven 7 ein, wodurch das erste Bauteil 6 translatorisch
nach links oder rechts verschoben wird. Diese translatorische Bewegung kann
an den aus dem Gehäuse 11 ragenden Betätigungsstangen 4 abgegriffen
werden.
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Der
Steigungsverlauf der Führungskurven 7 ist in der
gezeigten Ausgestaltung derart gewählt, dass die Betätigungsstangen 4 im
Bereich der hier dargestellten Mittelstellung der Vorrichtung 1 bei
einer Rotation der Welle 12 weniger weit bewegt werden,
als bei einer Rotation der Welle 12 außerhalb der
Mittelsstellung, wodurch die Vorrichtung 1 eine progressive
Charakteristik erhält. Sie eignet sich daher besonders
gut zum Einsatz in einer Fahrzeuglenkung, welche im Bereich der
Mittelstellung ein präziseres Lenken gestattet, als im
Bereich eines rechten oder linken Lenkradanschlages, wo stattdessen
ein schnelles Lenken im Vordergrund steht.
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Statt
wie abgebildet kann die Vorrichtung 1 auch nur eine einzelne
Betätigungsstange 4 aufweisen, welche aus einer
Seite des Gehäuses 11 ragt, oder das erste Bauteil 6 kann
statt der Betätigungsstangen 4 drehfest und verschieblich
in dem Gehäuse 11 gelagert sein, wodurch ein entsprechend
lang ausgestaltetes erstes Bauteils 6 die Betätigungsstangen 4 ersetzen
kann.
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3 zeigt
einen Ausschnitt eines weiteren Bauteils 9 mit einem auf
dem Ausschnitt befestigten Tastelement 8, sowie ein schemenhaft
dargestellter Teil der Führungskurve 7 mit welchem
das Tastelement 8 im Eingriff steht. Die Führungskurve 7 und
das Tastelement 8 sind dabei derart geformt und zuein ander
ausgerichtet, dass eine erste Kontaktfläche 14 des
Tastelements 8 an einer ersten Kontaktfläche 14 der
Führungskurve 7 anliegt und eine der ersten Kontaktfläche 14 gegenüberliegende
zweite Kontaktfläche 15 des Tastelements 8 an
einer zweiten Kontaktfläche 15 der Führungskurve 7 anliegt.
Hierdurch ist das Tastelement 8 gegenüber dem
ersten Bauteil 6 in Richtung dessen Längsrichtung
derart spielfrei, dass bei einer Einleitung einer rotatorischen
Bewegung in die Vorrichtung 1 sofort eine Relativbewegung
zwischen dem ersten Bauteil 6 und dem weiteren Bauteil 9 einsetzt,
welche die Umwandlung der rotatorischen Bewegung in die translatorische
Bewegung bewirkt. Vorzugsweise weist das Tastelement 8 im
Bereich der Kontaktflächen 14, 15 Abflachungen
auf, welche die auf das Tastelement 8 wirkende Flächenpressung reduziert.
Da die Steigung der Führungskurve 7 nicht konstant
ist, ändern sich die Positionen der Kontaktflächen 14, 15 auf
dem Tastelement 8, das heißt die Kontaktflächen 14, 15 des
Tastelements 8 „wandern" bei einer Relativbewegung
zwischen dem ersten Bauteils 6 und dem weiteren Bauteils 9 auf
der Oberfläche des Tastelements 8. Durch eine
vorteilhafte Ausformung des Tastelements 8 mit einem ellipsenartigen
Querschnitt kann dabei erreicht werden, dass die auf das Tastelement 8 und
die Führungskurve 7 wirkenden Flächenpressungen
gering sind und weitestgehend unabhängig von dem Steigungsverlauf der
Führungskurve 7 sind. Dabei muss das Tastelement 8 selbstverständlich
derart zu der Führungskurve 7 ausgerichtet sein,
dass die Kontaktflächen 14, 15 ausschließlich
auf den flachen Seiten der Ellipsenform „wandern".
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Das
gezeigte Tastelement 8 weist neben einem ellipsenartigen
Querschnitt eine kegelstumpfartige Form auf, wodurch die Spielfreiheit
zwischen dem ersten Bauteil 6 und dem weiteren Bauteil 9 durch
ein axiales Verschieben des Tastelements 8 in Richtung
der Führungskurve 7 einstellbar ist. Zur Gewährleistung
der Spielfreiheit bei einem Verschleiß des Tastelements 8 und
der Führungskurve 7, kann das Tastelement 8 vorteilhaft
axial verschieblich in dem weiteren Bauteil 9 gelagert
sein und durch ein elastisches Element, beispielsweise durch eine
Metallfeder oder ein Gummielement, gegen die Führungskur ve 7 gedrückt
sein, wodurch die Kontaktflächen 14, 15 trotz
eines Verschleißes dauerhaft aneinander anliegen. Dabei
muss der Kegelwinkel des Tastelements 8 und die von dem
elastischen Element auf das Tastelement 8 aufgebrachte
Kraft derart bemessen sein, dass das Tastelement 8 unter
den im Betrieb der Vorrichtung 1 üblichen Kräfte
nicht von der Führungskurve 7 weggedrückt
wird, aber auch kein Verklemmen zwischen dem Tastelement 8 und der
Führungskurve 7 auftreten kann.
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In 1 bis 3 werden
die Führungskurven 7 als in die Mantelfläche
des ersten Bauteils 6 eingearbeitete Vertiefungen in Form
von Nuten dargestellt. Sie können jedoch, wie in 4 dargestellt, auch
eine Erhebung im Sinne einer Führungsschiene sein, an welcher
ein fingerartiges Tastelement 8 anliegt. Hierbei besteht
jedes Tastelement 8 aus einem drehbar mit dem weiteren
Bauteil 9 verbundenen Schaft 16, einem mit dem
Schaft 16 ortsfest verbundenen Träger 17 und
zwei auf dem Träger ortsfest angeordneten Fingern 18,
welche von zwei gegenüberliegenden Seiten an der Führungskurve 7 anliegen.
Dabei weist der erste Finger 18 eine erste Kontaktfläche 14 auf,
welche an der ersten Kontaktfläche 14 der Führungskurve 7 anliegt
und der zweite Finger 18 weist eine zweite Kontaktfläche 15 auf,
welche an der zweiten Kontaktfläche 15 der Führungskurve 7 anliegt.
Die Drehbarkeit des Schaftes 16 gegenüber dem
weiteren Bauteil 9 gewährleistet dabei, dass sich
das Tastelement 8 bei einer Relativbewegung zwischen dem
ersten Bauteil 6 und dem zweiten Bauteil 9 an
eine Änderung die Steigung der Führungskurve 7 anpassen
kann. Die Finger 18 sind hierbei ebenfalls kegelstumpfartig
ausgeformt, wodurch die Spielfreiheit durch ein axiales Verschieben
des Tastelements 8 oder der Finger 18 einstellbar
ist. Zur Gewährleistung der Spielfreiheit unter Verschleiß,
kann das Tastelement 8 oder die Finger 18 daher
ebenfalls durch ein elastisches Element gegen die Führungskurve 7 gedrückt
sein.
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Zur
Minderung der Reibung zwischen den Fingern 18 und der Führungskurve 7 können
die Finger 18 auch zylindrisch sein und koaxial jeweils
eine drehbare Rolle tragen, welche statt des Fingers 18 an der
der Führungskurve 7 anliegt. Um dabei die zwischen
den Fingern 18 und den Rollen auftretende Reibung zu minimieren,
können zudem zwischen den Rollen und den Fingern 18 Wälzlager
angeordnet sein, auf Grund des geringen Bauraums vorzugsweise Nadellager.
Die Finger 18 können stattdessen auch an den Kontaktflächen 14, 15 abgeflacht
sein und auch einen ellipsenartigen Querschnitt aufweisen.
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Das
in 4 gezeigte Tastelement 8 kann selbstverständlich
auch mit einer wie in 1 bis 3 gezeigten
nutförmigen Führungskurve 7 im Eingriff
stehen, wobei die Finger 18 dann nicht, wie in 4 gezeigt,
nebeneinander an der Führungskurve 7 anliegen,
sondern hintereinander in der Führungskurve 7 anliegen.
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Bei
der in 5 gezeigten Verwendung der Vorrichtung 1 in
einer Lenkung eines Radfahrzeugs wirkt die aus der Vorrichtung 1 ragende
durchgehende Betätigungsstange 4 auf zwei Spurstangen 19, welche
auf jeder Seite des Radfahrzeugs mit einem Lenkhebel 20 verbunden
sind. Jeder Lenkhebel 20 ist wiederum Teil eines drehbaren
Achsschenkels 21 auf welchem ein Fahrzeugrad 22 angeordnet
ist, wodurch die Fahrzeugräder 22 bei einer translatorischen
Bewegung der Betätigungsstange 4 gleichgerichtet
in die entsprechende Lenkrichtung gedreht werden. Die rotatorische
Bewegung wird hierbei durch ein Lenkrad 3 erzeugt, wobei
zur Unterstützung des Fahrzeugführers bei einer
Lenkbewegung der Vorrichtung 1 ein Getriebe 5 mit
einem Elektromotor 3 vorgeschaltet sein kann, mit welchem
die rotatorische Bewegung des Lenkrades verstärkt wird. Dabei
erkennt ein Sensor 23 die von dem Fahrzeugführer
auf das Lenkrad 3 aufgebrachte Kraft und steuert dementsprechend
den Elektromotor 2 an. Alternativ zu dem Elektromotor 2 kann
die Lenkung eine Lenkhydraulik 24 aufweisen, welche beispielsweise
durch einen doppelt wirkenden Kolben eine Kraft auf die Betätigungsstange 4 aufbringt,
wobei die Lenkhydraulik 24 ebenfalls von dem Sensor 23 angesteuert
werden kann.
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Eine
weitere Verwendung der Vorrichtung 1 wäre beispielsweise
in einem Fahrzeugsitz, wo sie die von einer Handkurbel oder einem
Elektromotor 2 aufgebrachte rotatorische Bewegung in eine
translatorische Vor- oder Zurückbewegung des Fahrzeugsitzes
umwandelt. Dabei kann der Steigungsverlauf der Führungskurven 7 derart
gewählt sein, dass die Vorrichtung 1 in einem
ersten Verstellbereich ein feinfühliges Bewegen des Sitzes
zum Einstellen einer Sitzposition gestattet und in einem zweiten
Verstellbereich ein schnelles Bewegen des Sitzes zum Einstellen
einer Einstiegsposition ermöglicht.
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- 1
- Vorrichtung
zur Umwandlung einer Rotation in eine Translation
- 2
- Elektromotor
- 3
- Lenkrad
- 4
- Betätigungsstange
- 5
- Getriebe
- 6
- erstes
Bauteil
- 7
- Führungskurve
- 8
- Tastelement
- 9
- weiteres
Bauteil
- 10
- Ebene,
welche senkrecht zur Längsachse des ersten Bauteils liegt
- 11
- Gehäuse
- 12
- Welle
- 13
- Kegelrad
- 14
- erste
Kontaktfläche
- 15
- zweite
Kontaktfläche
- 16
- Schaft
- 17
- Träger
- 18
- Finger
- 19
- Spurstange
- 20
- Lenkhebel
- 21
- Achsschenkel
- 22
- Fahrzeugrad
- 23
- Sensor
- 24
- Lenkhydraulik
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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