DE102013215073B3

DE102013215073B3 - Schrittschaltwerk

Info

Publication number: DE102013215073B3
Application number: DE102013215073.3A
Authority: DE
Inventors: Harald Hochmuth; Klaus-Peter Köneke
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-08-01
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2014-08-28
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: WO2015014350A1; US20160252169A1; US9964191B2; CN105392665B; CN105392665A

Abstract

Schrittschaltwerk mit einem Gehäuse (2), in welchem ein Außenring (3) und ein Abtriebselement (4) angeordnet sind, wobei der Außenring (3) Doppelklemmrampen (6) und das Abtriebselement (4) eine Innenklemmbahn (7) aufweist und dass in einem zwischen dem Außenring (3) und dem Abtriebselement (4) gebildeten Ringraum (8) Klemmkörper (9) angeordnet sind, welche mit den Doppelklemmrampen (6) zusammenwirken und wobei die Klemmkörper (9) angefedert sind, wobei in dem Gehäuse (2) eine gehäusefeste Hülse (10) vorgesehen ist und wobei sich an der Hülse (10) Federelemente (13) abstützen, welche die Klemmkörper (9) anfedern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Schrittschaltwerk, beispielsweise für eine Sitzverstellung.
Hintergrund der Erfindung
Schrittschaltwerke sind meist als Klemmrollenschaltwerke ausgebildet und arbeiten stufenlos, um eine Verstellung beispielsweise eines Kraftfahrzeugsitzes zu bewerkstelligen. Ein Antriebselement und ein Abtriebselement begrenzen gemeinsam mit einander zugewandten Klemmflächen sich in entgegengesetzte Richtungen verjüngende, keilförmige Klemmspalte, in denen Klemmrollen angeordnet sind. Wird das Antriebselement aus seiner Ausgangsstellung bzw. aus seiner Ruhelage ausgelenkt, verrichtet das Antriebselement einen Arbeitshub. Die Rückbewegung des Antriebselementes in die Ausgangsstellung ist ein Leerhub, bei dem das Abtriebselement nicht betätigt wird. Beim Arbeitshub des Antriebselementes in der einen Richtung werden die einen Klemmrollen in Klemmeingriff mit den Klemmflächen gebracht, wobei die jeweils anderen Klemmrollen gestellfest abgestützt und außer Klemmeingriff mit den Klemmflächen bleiben. Während des Leerhubs sind die zuvor eingeklemmten Klemmrollen wegen der Bewegungsumkehr außer Klemmeingriff mit den Klemmflächen, die anderen Klemmrollen bleiben auch während des Leerhubs an dem gestellfesten Anschlag abgestützt und außer Klemmeingriff mit den Klemmflächen. Deshalb erfolgt keine Mitnahme des Abtriebselementes während des Leerhubs.
Wird das Schrittschaltwerk nicht betätigt, wird dafür gesorgt, dass ein von außen in die Abtriebswelle des Schrittschaltwerks eingeleitetes Drehmoment in ein Gehäuse, vorzugsweise ein gestellfestes Gehäuse eingeleitet wird. Im Fall des Kraftfahrzeugsitzes erzeugt das Gewicht des Sitzes bzw. Federkräfte und/oder die Gewichtskraft einer Person das an der Abtriebswelle von außen angreifende Drehmoment. Das Schrittschaltwerk verhindert also, dass die Sitzhöhe ungewollt verändert wird.
Die DE 10 2006 026 392 A1 offenbart ein als Klemmrollenschaltwerk ausgebildetes Schrittschaltwerk, welches einen mit einem Antriebselement verbindbaren Außenring und einen als Abtriebselement fungierenden Innenring aufweist. Zwischen dem Außenring und dem Innenring sind Klemmkörper angeordnet, welche mit Doppelklemmrampen an mindestens einem der Ringe zusammenwirken. Konzentrisch zu den Ringen sind gegeneinander verschwenkbare Federträger angeordnet. Die Federträger werden mittels einer Feder gegeneinander verspannt, um die Klemmkörper anzufedern.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schrittschaltwerk bereitzustellen, welches kostengünstig herstellbar ist und bauraumoptimiert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Schrittschaltwerk mit einem Gehäuse, in welchem ein Außenring und ein Abtriebselement angeordnet sind, wobei der Außenring Doppelklemmrampen und das Abtriebselement eine Innenklemmbahn aufweist und dass in einem zwischen dem Außenring und dem Abtriebselement gebildeten Ringraum Klemmkörper angeordnet sind, welche mit den Doppelklemmrampen zusammenwirken und wobei die Klemmkörper angefedert sind, wobei in dem Gehäuse eine gehäusefeste Hülse vorgesehen ist und wobei sich an der Hülse Federelemente abstützen, welche die Klemmkörper anfedern.
Die Doppelklemmrampen bilden jeweils einen linken und einen rechten Klemmspalt aus. Zudem ist im Bereich jeder Doppelklemmrampe jeweils ein Klemmkörper vorgesehen bzw. jeder Doppelklemmrampe ist jeweils ein Klemmkörper zu geordnet. Die Klemmkörper sind beispielsweise als Klemmnadeln oder Klemmrollen ausgebildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Schrittschaltwerk ist in dem Gehäuse eine gehäusefeste Hülse vorgesehen, an der sich die Federelemente abstützen. Die Federelemente dienen dazu, die Klemmkörper gegen die Doppelklemmrampen anzufedern. Durch den Einsatz einer Hülse, an der sich die Federelemente abstützen, können die aus dem Stand der Technik bekannten Federträger entfallen. Dies hat den Vorteil, dass axialer Bauraum eingespart werden kann.
In einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung sind die Klemmkörper in Umfangsrichtung zweiseitig angefedert. Um ein in zwei Richtungen schaltbares Schrittschaltwerk zu ermöglichen, sind die Klemmkörper in Umfangsrichtung von zweiseitig angefedert, d. h. die Klemmkörper sind sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn angefedert. Je nachdem in welcher Richtung der Außenring bewegt wird, werden die Klemmkörper in den jeweiligen Klemmspalt bewegt. Wird beispielsweise der Außenring im Uhrzeigersinn gedreht, werden die Klemmkörper in den jeweiligen linken Klemmspalt gedrückt. Ist das Schrittschaltwerk in einer Ruhestellung, d. h. findet keine Drehbewegung des Außenrings statt, sind die Klemmkörper gegen die Doppelklemmrampen angefedert und sind nicht in Kontakt mit der Innenklemmbahn des Abtriebselementes.
Vorzugsweise weist die Hülse axial ausgebildete Nocken auf, an denen sich die Federelemente abstützen. Die axial ausgebildeten Nocken greifen dabei in den durch den Außenring und das Abtriebselement gebildeten Ringraum ein. Dadurch wird sichergestellt, dass sich die Federelemente sicher abstützen können. Vorteilhafterweise sind die axial ausgebildeten Nocken und die Hülse einteilig miteinander ausgebildet. An dem axial ausgebildeten Nocken stützen sich jeweils ein Federelement im Uhrzeigersinn und jeweils ein Federelement entgegen dem Uhrzeigersinn ab.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Hülse einen Boden auf, welcher axial federnd ausgebildet ist und auf das Abtriebselement wirkt. Der Boden der Hülse ist dem Prinzip einer Tellerfeder ausgeführt. Der Boden drückt federnd auf das Abtriebselement, um ein Vorausseilen des Abtriebselementes zu verhindern (Stick-Slip-Effekt). So lassen sich durch den Stick-Slip-Effekt verursachte Geräusche reduzieren. Zudem kann durch eine derartige Anordnung, eine zusätzliche Reibbremse vermieden werden, wodurch Bauteile reduziert und somit Bauraum eingespart werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist das Abtriebselement als Innenring ausgebildet. Das Abtriebselement kann auf einem Lagerbolzen gelagert sein. Dadurch dass sowohl die Federträger als auch eine extra Reibbremse entfallen, kann der Lagerbolzen zur Lagerung des Abtriebselementes im Durchmesser größer ausgelegt werden, wodurch eine Lagerverbesserung ermöglicht wird.
Vorzugsweise ist die Hülse aus einem Kunststoff ausgebildet. Durch eine derartige Ausbildung, ist es möglich das Gesamtgewicht des Schrittschaltwerkes zu reduzieren.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Federelemente als Druckfedern ausgebildet.
Vorzugsweise ist ein Schrittschaltwerk in einer Sitzverstellung eingesetzt, wobei der Außenring mit einem Antriebselement der Sitzverstellung verbunden ist. Schrittschaltwerke in Fahrzeugsitzen verwendet, um eine stufenlose Sitzverstellung, d. h. Höhenverstellung und/oder Verstellung einer Sitzlehne, zu ermöglichen. Um bei einer manuellen Sitzhöhenverstellung die vom Bediener aufzubringenden Kräfte zu begrenzen, ist die Sitzverstellung üblicherweise mittels einer Feder vorgespannt, die in Richtung einer höheren Positionierung des Sitzes wirkt. Am Abtriebselement der Sitzverstellung greift somit permanent eine Federkraft an.
Solange die Sitzverstellung und damit das Schrittschaltwerk nicht betätigt werden, bleibt das Abtriebselement des Schrittschaltwerks aufgrund der in Klemmposition befindlichen Klemmrollen in fester Winkelposition. Sobald jedoch die Sitzverstellung betätigt wird, d. h. ein Antriebselement verschwenkt wird, werden die Klemmkörper aus ihrer Ruheposition verdrängt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von drei Figuren dargestellt. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schrittschaltwerk in Ruheposition,
2 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Schrittschaltwerks, und
3 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Schrittschaltwerk im Verstellbetrieb.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 bis 3 zeigen das erfindungsgemäße Schrittschaltwerk 1. Das Schrittschaltwerk 1 umfasst ein Gehäuse 2, in welchem ein Außenring 3 und ein Abtriebselement 4, welches als Innenring 5 ausgebildet ist, angeordnet sind.
Der Außenring 3 weist Doppelklemmrampen 6 auf, welche einen linken Klemmspalt 6a und einen rechten Klemmspalt 6b ausbilden. Das Abtriebselement 4 weist eine Innenklemmbahn 7 auf und ist auf einem Lagerbolzen 11 gelagert. Der Außenring 3 und das Abtriebselement 4 bilden einen Ringraum 8 aus, in welchem Klemmkörper 9 vorgesehen sind. Die Klemmkörper 9 wirken mit den Doppelklemmrampen 6 zusammen.
In dem Gehäuse 2 ist eine gehäusefeste Hülse 10, die aus einem Kunststoff ausgebildet ist, angeordnet. Die Hülse 10 weist in axialer Richtung ausgebildete Nocken 12 auf. Die Nocken 12 greifen in den Ringraum 8 ein. An den Nocken stützen sich Federelemente 13 ab, welche die Klemmkörper 9 gegen die Doppelklemmrampen 6 anfedern. An den Nocken 12 stützen sich in Umfangsrichtung jeweils ein Federelement 13 im Uhrzeigersinn und jeweils ein Federelement entgegen dem Uhrzeigersinn ab. Dass bedeutet, dass die Klemmkörper 9 in Umfangsrichtung von zwei Seiten angefedert werden. Die Federelemente 13 sind als Druckfedern ausgebildet.
Des Weiteren weist die Hülse 10 einen Boden 14 auf. Der Boden 14 ist axial federnd ausgebildet und wirkt auf das Abtriebselement 4. Der Boden 14 der Hülse 10 ist dem Prinzip einer Tellerfeder ausgeführt.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Schrittschaltwerks 1 anhand der 1 und 3 erläutert.
1 zeigt das Schrittschaltwerk 1 in einer Ruheposition, d. h. es findet keine Drehbewegung des Außenrings 3 statt. Wie ersichtlich ist, werden die Klemmkörper 9 mittels der Federelemente 13 derart gegen die Doppelklemmrampen 6 angefedert, dass diese nicht in Kontakt sind mit der Innenklemmbahn 7. Jedes Federelement 13 wirkt mit der gleichen Kraft auf die Klemmkörper 9.
3 zeigt das Schrittschaltwerk 1 in einer Verstellposition, d. h. es findet eine Drehbewegung des Außenrings 3 statt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Außenring 3 im Uhrzeigersinn gedreht. Folglich werden die Klemmkörper 9 mittels des entsprechenden Federelementes 13 in den linken Klemmspalt 6a gedrückt. Die Klemmkörper 9 sind in Kontakt mit dem Außenring 3 und mit der Innenklemmbahn 7 des Abtriebselementes 4, wodurch das Abtriebselement 4 mitgenommen werden kann. Findet keine Drehbewegung des Außenrings 3 statt, werden die Klemmkörper 9 wieder in Ruheposition, entsprechend 1, gebracht.
Alternativ kann auch eine Drehbewegung des Außenrings 3 entgegen dem Uhrzeigersinn stattfinden. Die Klemmkörper 9 werden entsprechen in den rechten Klemmspalt 6b gedrückt.
Dadurch, dass der Boden 14 federnd auf das Abtriebselement drückt, wird ein Vorausseilen des Abtriebselementes 4 verhindert.
Bezugszeichenliste

1: Schrittschaltwerk
2: Gehäuse
3: Außenring
4: Abtriebselement
5: Innenring
6: Doppelklemmrampen
6a: linker Klemmspalt
6b: rechter Klemmspalt
7: Innenklemmbahn
8: Ringraum
9: Klemmkörper
10: Hülse
11: Lagerbolzen
12: Nocken
13: Federelement
14: Boden

Claims

Schrittschaltwerk mit einem Gehäuse (2), in welchem ein Außenring (3) und ein Abtriebselement (4) angeordnet sind, wobei der Außenring (3) Doppelklemmrampen (6) und das Abtriebselement (4) eine Innenklemmbahn (7) aufweist und dass in einem zwischen dem Außenring (3) und dem Abtriebselement (4) gebildeten Ringraum (8) Klemmkörper (9) angeordnet sind, welche mit den Doppelklemmrampen (6) zusammenwirken und wobei die Klemmkörper (9) angefedert sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) eine gehäusefeste Hülse (10) vorgesehen ist und wobei sich an der Hülse (10) Federelemente (13) abstützen, welche die Klemmkörper (9) anfedern.
Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, wobei die Klemmkörper (9) in Umfangsrichtung zweiseitig angefedert sind.
Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, wobei die Hülse (10) axial ausgebildete Nocken (12) aufweist, an denen sich die Federelemente (13) abstützen.
Schrittschaltwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hülse (10) einen Boden (14) aufweist, welcher axial federnd ausgebildet ist und auf das Abtriebselement (4) wirkt.
Schrittschaltwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abtriebselement (4) als Innenring (5) ausgebildet ist.
Schrittschaltwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hülse (10) aus einem Kunststoff ausgebildet ist.
Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, wobei die Federelemente (13) als Druckfedern ausgebildet sind.
Sitzverstellung mit einem Schrittschaltwerk nach Anspruch 1, wobei der Außenring (3) mit einem Antriebselement der Sitzverstellung verbunden ist.