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Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Unterschiedlichste Komponenten eines Kraftfahrzeugs werden häufig insbesondere aus ergonomischen Gründen verstellbar ausgebildet. So ist es beispielsweise an sich bekannt, ein- und ausfahrbare Displays vorzusehen. Dadurch ist es möglich, derartige Displays, sofern sie gerade nicht benötigt werden sollten, beispielsweise im Bereich eines Armaturenbretts zu versenken und bei Bedarf wieder auszufahren.
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Die
KR 20 0 171 040 Y1 zeigt einen Monitor, welcher mittels eines kulissengeführten Hebelmechanismus vertikal aus- und einfahrbar ist.
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Die
EP 1 659 032 A1 zeigt eine Anzeigevorrichtung für ein Fahrzeug. Die Anzeigevorrichtung umfasst einen Monitor, welcher mittels eines Spindelantriebs aus- und eingefahren werden kann. Der Spindelantrieb umfasst ein horizontal bewegbares Führungsteil und einen dazu korrespondierend ausgebildeten Steuerhebel, mittels welchem die Geschwindigkeit, gemäß welcher der Monitor aus- und eingefahren wird, verändert werden kann.
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Die
DE 10 2012 008 579 A1 zeigt eine Bildschirmverstelleinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Bildschirmverstelleinrichtung umfasst eine Stellmechanik, welche zumindest eine Gewindespindel und eine mit der Gewindespindel in Eingriff stehende Spindelmutter aufweist, mittels welchen ein Bildschirm zwischen einer Park- und Betriebsstellung aus- und eingefahren werden kann.
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Die
US 2010/0 259 078 A1 zeigt eine Verstellvorrichtung, mittels welcher ein Display zwischen einer in einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes versenkten und einer aus der Rückenlehne ausgefahrenen Position verstellbar ist. Darüber hinaus kann das Display mittels der Verstellvorrichtung in der ausgefahrenen Position um eine in Breitenrichtung der Rücklehne verlaufende Achse verschwenkt werden.
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Die
DE 10 2007 055 246 A1 zeigt ebenfalls eine Verstellvorrichtung für ein Display. Durch eine kombinierte Verschiebe- und Kippbewegung kann das Display aus einer Verstauposition ausgefahren werdenw. Die Verstellvorrichtung umfasst zudem einen selbsthemmenden Linearantrieb zum Ausfahren des Displays.
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Die
DE 10 2014 019 443 A1 zeigt eine Verstellvorrichtung für eine in einem Kraftfahrzeug angeordnete Anzeige. Die Verstellvorrichtung umfasst ein mittels eines Elektromotors angetriebenes Koppelgetriebe, mittels welchem die Anzeige zwischen einer in einer Instrumententafel versenkten Position und einer aus der Instrumententafel ausgefahrenen Position verstellt werden kann.
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Bei manchen Komponenten eines Kraftfahrzeugs kann es erforderlich sein, diese nicht nur ein- und auszufahren, sondern diese, beispielsweise aus ergonomischen Gründen, auch noch verschwenkbar auszugestalten. Vor allem, wenn Komponenten eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise Displays oder dergleichen, sowohl translatorisch ein- und ausgefahren als auch verschwenkt werden können sollen, sind dafür üblicherweise relativ komplex aufgebaute Verstellvorrichtungen mit einer Vielzahl von Teilen erforderlich.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, mittels welcher eine Komponente eines Kraftfahrzeugs auf besonders einfache Weise translatorisch bewegt und verschwenkt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Winkelelement, welches einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweist, die einen Winkel einschließen. Bei dem zweiten Schenkel des Winkelelements kann es sich beispielsweise um eine als Projektionsfläche für ein Combiner-Head-Up-Display ausgelegte, spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe, ein Display oder um einen Spoiler für das Kraftfahrzeug handeln. Alternativ können beispielsweise auch das Display oder auch der Spoiler auch zusätzlich an dem zweiten Schenkel des Winkelelements angebracht sein. Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung umfasst des Weiteren eine einen Endanschlag aufweisende Linearführung und ein mittels eines Schubgelenks an der Linearführung in Hochrichtung der Verstellvorrichtung translatorisch beweglich geführtes Trägerelement, an welchem der erste Schenkel des Winkelelements mittels eines Drehgelenks um eine Querrichtung der Verstellvorrichtung verlaufende erste Drehachse verschwenkbar gelagert ist. Darüber hinaus umfasst die Verstellvorrichtung ein Federelement, welches das Trägerelement mit dem ersten Schenkel des Winkelelements verbindet. Ferner umfasst die Verstellvorrichtung ein Koppelgetriebe, an welchem der erste Schenkel des Winkelelements mittels eines zweiten Drehgelenks um eine in Querrichtung der Verstellvorrichtung verlaufende Drehachse verschwenkbar gelagert ist. Des Weiteren umfasst die Verstellvorrichtung einen an dem Koppelgetriebe angreifenden Drehantrieb, mittels welchem unter Vermittlung des Koppelgetriebes das Winkelelement translatorisch in Hochrichtung der Verstellvorrichtung von einer Verstauposition in eine Ausfahrposition, in welcher das Schubgelenk an einer Anlagefläche des Endanschlags anliegt, bewegbar sowie in der Ausfahrposition um die erste Drehachse verschwenkbar ist.
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Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung ist also dazu ausgebildet, mittels des Drehantriebs eine zumindest im Wesentlichen entkoppelte, harmonische Dreh-Schub-Bewegung an dem Winkelelement zu bewirken. Bei dem Drehantrieb handelt es sich um einen rotatorischen Antrieb, beispielsweise um einen Elektromotor mit oder ohne einem zwischengeschalteten Getriebe. Die Kinematik der Verstellvorrichtung weist insbesondere ein variables Übersetzungsverhältnis auf, so dass das Winkelelement mit verschiedenen Verstellgeschwindigkeiten bewegt und unterschiedlich starke Verstellkräfte auf das Winkelelement aufgebracht werden können.
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Mittels eines einzigen Drehantriebs ist es also möglich, sowohl eine translatorische als auch eine rotatorische Verstellung des Winkelelements und somit einer Komponente des Kraftfahrzeugs, zu bewirken.
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Des Weiteren wird durch das Federelement ein eventuell vorhandenes Spiel innerhalb der restlichen Verstellvorrichtung minimiert. Die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung ist dabei besonders einfach aufgebaut, da sie mit einer relativ geringen Bauteilanzahl sowohl eine translatorische Verstellung des Winkelelements als auch eine rotatorische, verschwenkende Verstellung des Winkelelements ermöglicht.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Federelement eine derartige Federsteifigkeit aufweist, dass das Federelement während der translatorischen Bewegung des Winkelelements in die Ausfahrposition ein Verschwenken des Winkelelements um die erste Drehachse unterbindet. Mit anderen Worten kann das Winkelelement also zunächst rein translatorisch ausgefahren werden, bis sich das Winkelelement in der Ausfahrposition befindet. Wird dann das Koppelgetriebe mittels des Drehantriebs weiter ausgefahren, so wird erst dann aufgrund der Federsteifigkeit des Federelements ein Verschwenken des Winkelelements ermöglicht. Dadurch kann auf besonders einfache Weise eine im Wesentlichen entkoppelte translatorische Bewegung des Winkelelements mit einer sich daran anschließenden Kippbewegung des Winkelements realisiert werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das erste Drehgelenk ausschließlich einen Drehfreiheitsgrad um die erste Drehachse und das zweite Drehgelenk ausschließlich einen Drehfreiheitsgrad um die zweite Drehachse aufweist. Mit anderen Worten hat das Winkelelement also nur einen Drehfreiheitsgrad um eine in Querrichtung der Verstellvorrichtung verlaufende Schwenkachse. Das Winkelelement ist dadurch mittels der beiden Drehgelenke besonders stabil gelagert und kann auf besonders exakte Weise translatorisch aus- und eingefahren sowie um das erste Drehgelenk verschwenkt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das erste Drehgelenk dort an dem ersten Schenkel des Winkelelements angeordnet ist, wo dieses auf den zweiten Schenkel des Winkelements trifft. Mit anderen Worten ist das erste Drehgelenk also an einer Kante des Winkelelements angeordnet, an welcher die beiden Schenkel des Winkelelements aufeinandertreffen. Somit bildet diese Kante des Winkelelements eine Schwenkachse, um welche das Winkelelement verschwenkt werden kann. Dadurch kann vermieden werden, dass das Winkelelement und das erste Drehgelenk bei einer Verschwenkbewegung des Winkelelements kollidieren.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das zweite Drehgelenk an einem freien Ende des ersten Schenkels des Winkelelements angeordnet ist, welches gegenüberliegend von einem Ende des ersten Schenkels angeordnet ist, das an dem zweiten Schenkel des Winkelelements angeordnet ist. Mit anderen Worten sind also das erste Drehgelenk und das zweite Drehgelenk an gegenüberliegenden Enden des ersten Schenkels des Winkelements angeordnet. Da das Koppelgetriebe über das zweite Gelenk mit dem ersten Schenkel des Winkelelements verbunden ist, greift das Koppelgetriebe folglich am äußersten Ende des ersten Schenkels des Winkelelements an. Dadurch ergibt sich ein besonders großer Hebelarm zum Verschwenken des Winkelelements, so dass eine relativ geringe Antriebskraft bereitgestellt werden muss, um das Winkelelement um das erste Drehgelenk zu verschwenken.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Koppelgetriebe eine mittels des Drehantriebs verschwenkbare Antriebskoppel aufweist, welche mittels eines Dreh-Schub-Gelenks mit einer Zwischenkoppel verbunden ist, welche mittels eines dritten Drehgelenks mit einer Abtriebskoppel verbunden ist, welche mittels des zweiten Drehgelenks mit dem ersten Schenkel des Winkelelements verbunden ist. Die Antriebskoppel kann sich also aufgrund des Dreh-Schub-Gelenks entlang der Zwischenkoppel bewegen und kann relativ zur Zwischenkoppel verschwenkt werden. Die Zwischenkoppel kann wiederum relativ zur Abtriebskoppel verschwenkt werden. Das zum Bewegen des Dreh-Schub-Gelenks erforderliche Drehelement nimmt mit zunehmendem Winkel zwischen Antriebskoppel und Zwischenkoppel ab. Bei einem Winkel von 90°, welcher zwischen der Antriebskoppel und der Zwischenkoppel eingeschlossen wird, nähert sich das erforderliche Drehmoment einem Wert von 0 an. Gleichzeitig nähert sich die mögliche Größe der Last, mittels welcher das Koppelgetriebe in Hochrichtung der Verstellvorrichtung belastet werden kann, dem Unendlichen an, da aufgrund dieser Last keine Kraft tangential zum Dreh-Schub-Gelenk wirkt. Durch die entstehende Selbsthemmung des Dreh-Schub-Gelenks hält die Verstellvorrichtung auch stromlos die dabei eingenommene Position des Winkelelements.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Dreh-Schub-Gelenk und das dritte Drehgelenk ausschließlich jeweilige Drehfreiheitsgrade um jeweilige Drehachsen aufweisen, welche in Längsrichtung der Verstellvorrichtung verlaufen. Die Antriebskoppel, die Zwischenkoppel und die Abtriebskoppel sind also an ihren gelenkigen Anbindungspunkten jeweils ausschließlich um in Längsrichtung der Verstellvorrichtung verlaufende Drehachsen zueinander verschwenkbar. Die gesamte Verstellvorrichtung kann dadurch besonders kompakt ausgebildet werden, da beim Aus- und Einfahren des Winkelelements die Antriebskoppel, die Zwischenkoppel und die Abtriebskoppel nur um in Längsrichtung der Verstellvorrichtung verlaufende Drehachsen zueinander verschwenkbar sind. Darüber hinaus ist das Koppelgetriebe dadurch besonders stabil ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Antriebskoppel und die Zwischenkoppel einen Winkel von 90° einschließen, wenn sich das Winkelelement in der Ausfahrposition befindet und um einen vorgegebenen Winkel um die erste Drehachse verschwenkt ist. Die zuvor bereits erwähnte entstehende Selbsthemmung des Dreh-Schub-Gelenks tritt also vorzugsweise dann ein, wenn das Winkelelement in die Ausfahrposition bewegt und um einen vorgegebenen Winkel verschwenkt worden ist. Das Winkelelement wird also selbstständig in der verschwenkten Ausfahrposition gehalten, da sich das Dreh-Schub-Gelenk in einer selbsthemmenden Position befindet, sobald das Winkelelement in der Ausfahrposition angeordnet und bestimmungsgemäß verschwenkt worden ist. Somit kann das Winkelelement auch bei nicht bestromtem Drehantrieb in der Ausfahrposition gehalten werden. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst die erfindungsgemäße Verstellvorrichtung oder eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Verstellvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mittels welcher ein Winkelelement translatorisch in Hochrichtung der Verstellvorrichtung in eine Ausfahrposition bewegt und um eine in Querrichtung der Verstellvorrichtung verlaufende Drehachse verschwenkt worden ist;
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2 eine schematische Rückansicht der Verstellvorrichtung, wobei das Winkelelement in derselben Position wie in 1 gezeigt ist;
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3 eine weitere schematische Seitenansicht der Verstellvorrichtung, wobei das Winkelelement in der vorliegenden Darstellung in einer translatorisch in Hochrichtung der Verstellvorrichtung nach unten eingefahrenen Verstauposition gezeigt ist; und in
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4 eine weitere schematische Rückansicht der Verstellvorrichtung, wobei das Winkelelement in derselben Position wie in 3 angeordnet ist.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine Verstellvorrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug ist in einer schematischen Seitenansicht in 1 gezeigt. Die Verstellvorrichtung 10 umfasst ein Winkelelement 12, welches einen ersten Schenkel 14 und einen zweiten Schenkel 16 aufweist, die einen konstanten Winkel α einschließen. Das Winkelelement 12 kann dabei beispielsweise einstückig ausgebildet sein, so dass automatisch immer derselbe konstante Winkel α zwischen den beiden Schenkeln 14, 16 eingeschlossen wird.
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Im vorliegenden Fall ist der zweite Schenkel 16 des Winkelelements 12 eine als Projektionsfläche für ein Combiner-Head-Up-Display ausgelegte, spiegelnde, lichtdurchlässige Scheibe. Alternativ ist es beispielsweise aber auch möglich, dass der zweite Schenkel 16 ein Display oder ein Spoiler für ein Kraftfahrzeug ist. Ferner ist es auch möglich, dass das besagte Display oder der Spoiler auch zusätzlich an dem zweiten Schenkel 16 des Winkelelements 12 angeordnet sind.
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Die Verstellvorrichtung 10 umfasst zudem eine Linearführung 18, welche einen Endanschlag 20 aufweist. Ein Trägerelement 22 der Verstellvorrichtung 10 ist mittels eines Schubgelenks 24 in Hochrichtung z der Verstellvorrichtung 10 translatorisch beweglich geführt. Das Schubgelenk 24 weist dabei ausschließlich einen Freiheitsgrad in Hochrichtung z der Verstellvorrichtung 10 auf.
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Der erste Schenkel 14 des Winkelelements 12 ist mittels eines ersten Drehgelenks 26 um eine in Querrichtung y der Verstellvorrichtung 10 verlaufende (erst in 2 erkennbare) verlaufende erste Drehachse 28 verschwenkbar gelagert. Im vorliegenden Fall ist das erste Drehgelenk 26 an der Ecke des Winkelelements 12 angebracht, wo der erste Schenkel 14 und der zweite Schenkel 16 aufeinandertreffen. Bei dem ersten Drehgelenk 26 handelt es sich mit anderen Worten um ein Scharniergelenk, welches ausschließlich einen Drehfreiheitsgrad um die in Querrichtung y der Verstellvorrichtung 10 verlaufende erste Drehachse 28 aufweist.
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Die Verstellvorrichtung 10 umfasst des Weiteren ein Federelement 30, welches das Trägerelement 22 mittels dem ersten Schenkel 14 des Winkelelements 12 verbindet. Ferner weist die Verstellvorrichtung 10 ein Koppelgetriebe 32 auf, an welchem der erste Schenkel 14 des Winkelelements 12 mittels eines zweiten Drehgelenks 34 um eine in Querrichtung y der Verstellvorrichtung 10 verlaufende (in 2 gekennzeichnete) zweite Drehachse 36 verschwenkbar gelagert ist. Bei dem zweiten Drehgelenk 34 handelt es sich wie bei dem ersten Drehgelenk 26 um ein Scharnier, welches ausschließlich einen Drehfreiheitsgrad um eine in Querrichtung y der Verstellvorrichtung 10 verlaufende Drehachse 36 aufweist.
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Die Verstellvorrichtung 10 weist einen an dem Koppelgetriebe 32 angreifenden Drehantrieb 38 auf, mittels welchem unter Vermittlung des Koppelgetriebes 32 das Winkelelement 12 translatorisch in Hochrichtung z der Verstellvorrichtung 10 von einer Verstauposition in eine hier gezeigte Ausfahrposition bewegbar ist. Bei dem Drehantrieb 38 handelt es sich um einen rotatorischen Antrieb, beispielsweise um einen Elektromotor, gegebenenfalls mit einem Getriebe.
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In der hier gezeigten Ausfahrposition des Winkelelements 12 liegt das Schubgelenk 24 an einer Anlagefläche 40 des Endanschlags 20 an, so dass das Winkelelement 12 nicht weiter in Hochrichtung z nach oben bewegt werden kann. Sobald das Koppelgetriebe 32 in dieser Ausfahrposition des Winkelelements 12 mittels des Drehantriebs 38 noch weiter in Hochrichtung z ausgefahren wird, wird das Winkelelement 12 um die erste Drehachse 28 verschwenkt.
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Mittels der nicht näher bezeichneten gestrichelten Linien sind die unterschiedlichen Verschwenkpositionen des Winkelelements 12 gekennzeichnet. Je nachdem, wie weit das Koppelgetriebe 32 nach Erreichen der Ausfahrposition des Winkelelements 12 noch weiter in Hochrichtung z ausgefahren wird, desto stärker wird das Winkelelement 12 um die erste Drehachse 28, also um das erste Drehgelenk 26, verschwenkt.
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Das Federelement 30 weist eine derartige Federsteifigkeit auf, dass das Federelement 30 während der translatorischen Bewegung des Winkelelements 12 in die hier gezeigte Ausfahrposition ein Verschwenken des Winkelelements 12 um die erste Drehachse 28, also um das erste Drehgelenk 26, unterbindet. Erst wenn das Koppelgetriebe 32 so weit ausgefahren worden ist, dass das Schubgelenk 24 an der Anlagefläche 40 des Endanschlags 20 anliegt und das Koppelgetriebe 32 noch weiter in Hochrichtung z ausgefahren wird, wird das Federelement 30 so gedehnt, dass das Winkelelement 12 um die erste Drehachse 28 verschwenkt wird. Wie zu erkennen, ist das zweite Drehgelenk 34 an einem freien Ende des ersten Schenkels 14 angeordnet, welches gegenüberliegend von einem Ende des ersten Schenkels 14 angeordnet ist, das an dem zweiten Schenkel 16 des Winkelelements 12 angeordnet ist. Das Koppelgetriebe 32 hat dadurch einen sehr großen Hebelarm, mittels welchem das Winkelelement 12 verschwenkt werden kann.
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Das Koppelgetriebe 32 weist eine mittels des Drehantriebs 38 verschwenkbare Antriebskoppel 42 auf, welche mittels eines Dreh-Schub-Gelenks 44 mit einer Zwischenkoppel 46 verbunden ist. Die Zwischenkoppel 46 ist mittels eines dritten Drehgelenks 48 mit einer Abtriebskoppel 50 verbunden, welche mittels des zweiten Drehgelenks 34 mit dem zweiten Schenkel 16 des Winkelelements 12 verbunden ist. Die Antriebskoppel 42 und die Zwischenkoppel 46 sind mittels jeweiliger weiterer Drehgelenke 52, 54 um jeweilige in Längsrichtung x der Verstellvorrichtung 10 verlaufende Drehachsen 56, 58 verschwenkbar gelagert. Das Dreh-Schub-Gelenk 44 und das dritte Drehgelenk 48 weisen ausschließlich jeweilige Drehfreiheitsgrade um jeweilige Drehachsen 60, 62 auf, welche in Längsrichtung x der Verstellvorrichtung 10 verlaufen. Die Antriebskoppel 42, die Zwischenkoppel 46 und die Abtriebskoppel 50 sind also jeweils ausschließlich um in Längsrichtung x der Verstellvorrichtung 10 verlaufende Drehachsen 56, 58, 60, 62 zueinander verschwenkbar.
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In 2 ist die Verstellvorrichtung 10 in einer schematischen Draufsicht gezeigt, wobei das Winkelelement 12 wie in 1 in der ausgefahrenen Ausfahrposition angeordnet ist.
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In 3 ist die Verstellvorrichtung 10 in einer weiteren schematischen Seitenansicht gezeigt, wobei das Winkelelement 12 mittels des Drehantriebs 38 unter Vermittlung des Koppelgetriebes 32 in eine versenkte Verstauposition bewegt worden ist. In dieser Verstauposition erstreckt sich der zweite Schenkel 16 des Winkelelements 12 parallel zur Hochrichtung z der Verstellvorrichtung 10. Beim Ausfahren des Koppelgetriebes 32 nach oben wird der zweite Schenkel 16 des Winkelelements aufgrund des Federelements 30 so lange parallel zur Hochrichtung z gehalten, bis die Ausfahrposition erreicht und das Koppelgetriebe 32 noch weiter ausgefahren wird.
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In 4 ist die Verstellvorrichtung 10 in einer weiteren schematischen Draufsicht gezeigt, wobei das Winkelelement 12 wie in 3 in der versenkten Verstauposition angeordnet ist.
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Die Verstellvorrichtung 10 wird also mittels des Drehantriebs 38 angetrieben. Die Drehbewegung der Antriebskoppel 42 wird über das Dreh-Schub-Gelenk 44 an die drehbar gelagerte Zwischenkoppel 46 weitergeleitet. Durch die Drehbewegung der Zwischenkoppel 46 wird die Abtriebskoppel 50 bewegt. Das Schubgelenk 24 verbindet das Trägerelement 22 mit der Linearführung 18, so dass bei einer entsprechenden Betätigung des Koppelgetriebes 32 das Trägerelement 22 rein translatorisch in Hochrichtung z der Verstellvorrichtung 10 auf und ab bewegt werden kann. Dadurch wird auch das Winkelement 12 translatorisch auf und ab bewegt. Das Winkelelement 12 ist über die beiden Drehgelenke 26, 34 verschwenkbar gelagert. Die Feder 30 wird gespannt, sobald die durch den Endanschlag 20 definierte Ausfahrposition des Winkelelements 12 erreicht worden ist.
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Durch die variable Übersetzung der Kinematik, umfassend die Antriebskoppel 42, das Dreh-Schub-Gelenk 44, das Schubgelenk 24, die Zwischenkoppel 46 und die Abtriebskoppel 50, beginnt bei konstanter Drehzahl des Drehantriebs 38 eine translatorische Schubbewegung des Winkelelements 12 mit einer sehr hohen Geschwindigkeit. Je nach Positionierung des Drehantriebs 38 kann eine Maximalgeschwindigkeit auch erst nach einer bestimmten Beschleunigungsphase erreicht werden. Die Geschwindigkeit der translatorischen Schubbewegung des Winkelelements 12 in Hochrichtung z verringert sich bei weiterhin konstanter Drehzahl des Drehantriebs 38. Damit während der translatorischen Schubbewegung in Hochrichtung z des Winkelelements 12 keine Drehung bzw. Verschwenkung des Winkelelements 12 stattfindet, weist das Federelement 30 eine entsprechend hohe Federsteifigkeit auf. Kurz bevor ein zwischen der Antriebskoppel 42 und der Zwischenkoppel 46 eingeschlossener Winkel β einen Winkel von 90° einschließt, wird das Winkelelement 12 entgegen der mittels des Federelements 30 aufgebrachten Federkraft um das erste Drehgelenk 26 verschwenkt. Da sich die Antriebskoppel 42 mit der Zwischenkoppel 46 bei einem Winkel β von ca. 90° bewegen, findet diese Dreh- bzw. Verschwenkbewegung des Winkelelements 12 bei weiterhin konstanter Drehzahl des Drehantriebs 38 sehr langsam, und somit feinfühlig, statt, bis beim Erreichen des Winkels β von 90° keine Verschwenkbewegung des Winkelelements 12 mehr stattfindet.
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Das zum Bewegen des Dreh-Schub-Gelenks 44 erforderliche Drehmoment nimmt mit abnehmendem Winkel β zwischen Antriebskoppel 42 und Zwischenkoppel 46 ab. Bei einem Winkel β von 90° nähert es sich einem Wert von 0 an. Gleichzeitig nähert sich die mögliche Größe der von dem Dreh-Schub-Gelenk 44 in Hochrichtung z aufnehmbaren Last dem Unendlichen, da aus dieser Last keine Kraft tangential zum Dreh-Schub-Gelenk 44 wirkt. Durch die dadurch entstehende Selbsthemmung des Dreh-Schub-Gelenks 44 kann die Verstellvorrichtung 10 das Winkelelement 12 auch ohne Bestromung des Drehantriebs 38 in dieser ausgefahrenen und verschwenkten Position halten.
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Die Verstellvorrichtung 10 wandelt also eine rotatorische Bewegung des Drehantriebs 38 in eine translatorische Schubbewegung in Hochrichtung z und in eine sich anschließende Drehbewegung um das erste Drehgelenk 26 bzw. die erste Drehachse 28 um. Beide Bewegungen, also die translatorische Bewegung und die Verschwenkbewegung des Winkelelements 12 verlaufen harmonisch und sind aufgrund der gewählten Federsteifigkeit des Federelements 30 zumindest im Wesentlichen voneinander entkoppelt. In der translatorischen und rotatorischen Endlage des Winkelelements 12 – also wenn das Winkelelement 12 sich in der in Hochrichtung z maximal ausfahrbaren Ausfahrposition befindet und um das erste Drehgelenk 26 um einen vorgegebenen Winkel verschwenkt worden ist – wird eine weitere Verstellung des Winkelelements 12 durch die Selbsthemmung des Dreh-Schub-Gelenks 44 verhindert.
