DE102017206426A1

DE102017206426A1 - Klemmkörperfreilauf

Info

Publication number: DE102017206426A1
Application number: DE102017206426.9A
Authority: DE
Inventors: Oliver Steffen; Markus Beloch; Christian Kehl; Christian Knoth; Hartmut Krämer; Frieder Krüger; Stefan Steiner
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2018-10-18
Also published as: WO2018189211A1

Abstract

Klemmkörperfreilauf 1 mit einem Gehäusedeckel 2, einem schwenkbaren Antriebselement 3, einem koaxial zum Antriebselement 3 angeordneten Abtriebselement 4, zwischen denen ein Spaltraum 9 mit Klemmrampen 31-36 ausgebildet ist, in dem voneinander beabstandet Klemmkörper 51-56 angeordnet sind, die mittels Federelementen 61-63 gegen gehäusefeste Anschlagnasen 21-23 und/oder die Klemmrampen 31-36 gedrückt werden. Die Klemmkörper 51-56 werden während der Montage des Klemmkörperfreilaufs in einem der Länge der gehäusefesten Anschlagnasen 21-23 entsprechenden Abstand fixiert und das Antriebselement 3, das Abtriebselement 4 und die Klemmkörper 51-56 sind derart ausgelegt, dass sich in einer Ausgangsstellung die Klemmkörper 51-56 an den gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 abstützen und bei einer mittleren Toleranzlage des Antriebselements 3, des Abtriebselements 4 und der Klemmkörper 51-56 kein Abstand und keine Überschneidung zwischen den gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 und den Klemmkörpern 51-56 auftritt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Klemmkörperfreilauf gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Montage eines derartigen Klemmkörperfreilaufs gemäß Patentanspruch 13.
Bei einem Klemmkörper- oder Klemmkörperfreilauf handelt es sich um ein stufenlos arbeitendes Schaltwerk einer Verstelleinrichtung, mit dem eine Verstellung beispielsweise eines Kraftfahrzeugsitzes bewerkstelligt werden kann. Ein üblicherweise mit einem Verstellhebel verbundenes Antriebselement und ein Abtriebselement begrenzen gemeinsam mit einander zugewandten Klemmflächen einen Spaltraum mit sich in entgegengesetzten Richtungen verjüngenden, keilförmigen Klemmrampen, in denen kugel-, zylinder- oder tonnenförmige Klemmkörper angeordnet sind. Gestell- bzw. gehäusefeste Anschlagnasen dienen dazu, die an den Anschlagnasen anliegenden Klemmkörper außer Klemmeingriff mit den Klemmrampen zu halten. Wird das Antriebselement aus seiner Ausgangsstellung bzw. seiner Nullllage ausgelenkt, so verrichtet das Antriebselement einen Arbeitshub, bei dem in der einen Drehrichtung die einen Klemmkörper in Klemmeingriff mit den Klemmrampen gebracht werden, so dass in dieser Drehrichtung ein Drehmoment vom Antriebselement zum Abtriebselement übertragen wird, während die jeweils anderen Klemmkörper an den Anschlagnasen abgestützt werden und damit außer Klemmeingriff mit den Klemmrampen bleiben.
Die Rückbewegung des Antriebselementes in die Ausgangsstellung ist ein Leerhub, bei dem das Abtriebselement nicht betätigt wird, da die zuvor in den Klemmrampen eingeklemmten Klemmkörper wegen der Bewegungsumkehr außer Klemmeingriff mit den Klemmrampen gelangen und die anderen Klemmkörper auch während des Leerhubs an den gestellfesten Anschlagnasen abgestützt und außer Klemmeingriff mit den Klemmrampen bleiben. Deshalb erfolgt keine Mitnahme des Abtriebselementes während des Leerhubs.
Zur Arretierung des Arbeitshubes ist das Abtriebselement des Klemmkörperfreilaufs mit einem Gesperre, beispielsweise mit einer Bandbremse, derart verbunden, dass eine Drehbewegung des Abtriebselementes des Klemmkörperfreilaufs eine Mitnahme der Abtriebswelle der Bandbremse bewirkt. Wird der Klemmkörperfreilauf nicht betätigt, sorgt die Bandbremse dafür, dass ein von außen in die Abtriebswelle der Verstelleinrichtung eingeleitetes Drehmoment in ein gestellfestes Gehäuse eingeleitet wird, da zwischen der Abtriebswelle der Bandbremse und dem Gehäuse angeordnete Bremsbänder in beiden Drehrichtungen in Klemmbereitschaft stehen.
Im Fall eines Kraftfahrzeugsitzes erzeugen das Gewicht des Sitzes bzw. Federkräfte und/oder die Gewichtskraft einer Person das an der Abtriebswelle von außen angreifende Drehmoment, so dass die Bandbremse verhindert, dass die jeweils eingestellte Sitzhöhe ungewollt verändert wird.
Aus der DE 10 2014 205 096 A1 ist ein Klemmkörperfreilauf mit einem Antriebselement und einem Abtriebselement bekannt, zwischen denen ein Spaltraum ausgebildet ist, in dem Klemmkörper angeordnet sind, die durch Federelemente in zwischen dem inneren Umfang des Abtriebselements und dem äußeren Umfang des Antriebselements vorgesehene Klemmrampen gedrückt werden, so dass sich eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement und dem Abtriebselement zur Übertragung eines Drehmoments vom Antriebselement zum Abtriebselement ergibt. Da hierbei aber auch eine Bewegung des Abtriebselements auf das Antriebselement übertragen wird, wodurch sich der Leerweg des Klemmkörperfreilaufs vergrößert, besteht die Gefahr einer Beschädigung des Antriebselements oder einer Verletzungsgefahr, da eine Bewegung des Abtriebselements auf den Verstellhebel übertragen werden kann.
Um dies zu verhindern ist bei dem bekannten Klemmkörperfreilauf in der Nulllage oder Ausgangsstellung des Klemmkörperfreilaufs zwischen den Klemmkörpern und dem Antriebselement und/oder zwischen den Klemmkörpern und dem Abtriebselement ein Abstand vorgesehen, so dass in der Nulllage kein Drehmoment vom Abtriebselement auf das Antriebselement übertragen werden kann und somit sichergestellt ist, dass der Leerweg, der überbrückt werden muss, bevor ein Drehmoment vom Antriebselement auf das Abtriebselement übertragen wird, immer derselbe ist. Bei einem Einsatz des Klemmkörperfreilaufs bei einem Kraftfahrzeugsitz wird dadurch verhindert, dass vom Kraftfahrzeugsitz ausgehende Kräfte beispielsweise durch Vibration auf das Antriebselement übertragen werden.
Wie den 1 und 2 einer schematischen Darstellung dieses bekannten Klemmkörperfreilaufs zu entnehmen ist, beträgt der infolge des Abstands zwischen den Klemmkörpern 51 - 56 und dem mit einem Verstellhebel 100 verbundenen und Klemmrampen 31 - 36 aufweisenden Antriebselement 3 zu überbrückende Leerweg bzw. Leerwinkel A ausgehend von der in 1 schematisch dargestellten Nulllage „0“ bzw. Ausgangsstellung bis gemäß 2 ein Drehmoment vom Antriebselement 3 zum als Außenring ausgebildeten Abtriebselement 4, wenn die in dieser Drehrichtung wirksamen Klemmkörper 51, 53, 55 zwischen den Klemmrampen 31, 33, 35 und dem Abtriebselement 4 eingeklemmt werden, beispielsweise 2,5°. Dieser Leerweg bzw. Leerhub von 2,5° reduziert aber den nutzbaren Verstellweg, der mit einem Hub des Verstellhebels 100 zu erzielen ist.
Darüber hinaus führt in der Nulllage bzw. Ausgangsstellung entsprechend der schematischen Darstellung gemäß 1 der fehlende Abstand der Anschlagnasen 21 - 23 zu den Klemmkörpern 51 - 56 bei nicht vorgesehener Rückstellfeder am Verstellhebel 100 zu einem undefinierten Spiel am Verstellhebel 100, was wiederum zu unerwünschten Geräuschen führen kann.
Da zur Montage eines Klemmkörperfreilaufs mit paarweise über Federelemente miteinander verbundenen Klemmkörpern diese üblicherweise in das topfförmige Abtriebselement eingelegt und anschließend das Abtriebselement mit einem das Antriebselement aufnehmenden Gehäuse mit den Anschlagnasen verbunden wird, ist ein gewisser Abstand zwischen den Anschlagnasen und den Klemmkörpern erforderlich, um sicher zu stellen, dass der Klemmkörperfreilauf überhaupt montiert werden kann.
Ein montagebedingter Abstand zwischen den Klemmkörpern 51 - 56 und den Anschlagnasen 21 - 23 führt aber entsprechend den 3 und 4 zu einem Leer- oder Verlustwinkel B von beispielsweise 3,5°, der bei einem Verstellhub ausgehend von der in 3 dargestellten Nulllage „0“ oder Ausgangsstellung zu überwinden ist bis gemäß 4 ein Drehmoment vom Antriebselement 3 zum Abtriebselement 4 übertragen wird, wenn die in dieser Drehrichtung wirksamen Klemmkörper 51, 53, 55 zwischen den Klemmrampen 31, 33, 35 und dem Abtriebselement 4 eingeklemmt werden, während sich die Klemmkörper 52, 54, 56 an die Anschlagnasen 21, 22, 23 anlegen und die Klemmkörper 52, 54, 56 infolge des Spiels zwischen dem Antriebselement 3 und den Klemmkörpern 52, 54, 56 einerseits und dem Abtriebselement 4 und den Klemmkörpern 52, 54, 56 andererseits freilaufen. Der Leer- oder Verlustwinkel B tritt gleichermaßen beim Zurückdrehen des Abtriebselements 4 und den Klemmrampen 31, 33, 35 auf.
Analog zu einem in der Nulllage oder Ausgangsstellung des Klemmkörperfreilaufs vorgesehenen Abstand zwischen den Klemmkörpern 51 - 56 und dem Antriebselement 3 und/oder zwischen den Klemmkörpern 51 - 56 und dem Abtriebselement 4 ist es nachteilig, dass der Leerwinkel B und damit der Verlustwinkel des Klemmkörperfreilaufs erheblich vergrößert wird, woraus eine unkomfortable, umständliche Bedienung der mit einem derartigen Klemmkörperfreilauf ausgerüsteten Verstelleinrichtung resultiert.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, einen Klemmkörperfreilauf der eingangs genannten Art bereit zu stellen, der einerseits einfach und sicher montierbar ist und andererseits einen minimalen Leerwinkel bzw. Leerhub bei der Betätigung des Antriebselements bis zur Übertragung eines Drehmoments vom Antriebselement zum Abtriebselement gewährleistet und sicherstellt, dass von der zu verstellenden Einrichtung ausgehende Kräfte nicht auf das Antriebselement übertragen werden.
Diese Aufgabe wird mit einem Klemmkörperfreilauf mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Aus der erfindungsgemäßen Lösung resultiert ein Klemmkörperfreilauf, der einen minimalen Leerwinkel bzw. Leerhub bei der Betätigung des Antriebselements bis zur Übertragung eines Drehmoments vom Antriebselement zum Abtriebselement gewährleistet, eine einfache Montage ermöglicht und sicherstellt, dass von der zu verstellenden Einrichtung ausgehende Kräfte nicht auf das Antriebselement übertragen werden.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich unter Berücksichtigung der Fertigungstoleranzen für die einzelnen, die Drehmomentübertragung vom Antriebselement zum Abtriebselement bestimmenden Bauteile entweder ein Abstand oder eine Überschneidung zwischen den Anschlagnasen und den Klemmkörpern einstellen kann. Entsprechend der Gauß'schen Verteilung weist eine mittlere Toleranzlage aber weder einen Abstand noch eine Überschneidung zwischen den Anschlagnasen und den Klemmkörpern und damit einen minimalen Leerhub aus der Nulllage oder Ausgangsstellung auf, wenn die Auslegung des Klemmkörperfreilaufs derart erfolgt, dass sich zwischen den Klemmkörpern und dem Antriebselement oder den Klemmkörpern und dem Abtriebselement ein geringer Abstand einstellt und sich die Klemmkörper an den Anschlagnasen abstützen.
Zur Gewährleistung einer einfachen und sicheren Montage, bei der die Anschlagnasen zwischen jeweils zwei gegebenenfalls angefederte Klemmkörper abstandslos eingefügt werden, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Klemmkörper während der Montage in Positionen fixiert, in denen sie einen der Länge der Anschlagnasen in Umfangsrichtung des Klemmkörperfreilaufs entsprechenden Abstand zueinander einhalten.
Zu diesem Zweck ist das Abtriebselement vorzugsweise als einseitig geschlossener Zylinder mit einem Zylinderring und einem Zylinderboden ausgebildet, in dem Montageöffnungen angeordnet sind, durch die axial angefederte Montagestifte zum Auseinanderhalten der Klemmkörper einfügbar sind.
Dabei kann jedem Klemmkörper eine als ovale, kreis- oder vieleckförmige Bohrung ausgebildete Montageöffnung zugeordnet sein, was insbesondere bei einem minimalen Öffnungsdurchmesser die geringste Auswirkung auf die Festigkeit des Abtriebselements hat.
Alternativ kann jeweils zwei Klemmkörpern ein in Umfangsrichtung gebogenes Langloch zugeordnet sein, was den Einsatz von jeweils nur einem Montagestift ermöglicht, der entsprechend stabiler ausgeführt werden kann.
In bevorzugter Ausführung sind die angefederten Montagestifte mit einer Montagehilfe verbunden, die auf der dem Gehäusedeckel abgewandten Seite des Zylinderbodens mit dem Abtriebselement verbindbar ist. Die Montagehilfe vereinfacht die Handhabung bei der Montage des Klemmkörperfreilaufs durch eine vereinfachte Ausrichtung und Führung der Montagestifte bis zum Einsetzen der Anschlagnasen zwischen die benachbarten Klemmkörper.
Zum leichten und sicheren Ansetzen der Montagehilfe an das Abtriebselement ist im Zylinderboden des Abtriebselements eine zentrale Öffnung angeordnet, durch die eine Zentrierachse der Montagehilfe steckbar ist.
Zum Schutz der die Montagestifte anfedernden Federelemente, die aus gummielastischen Elementen oder beispielsweise Spiralfedern bestehen können, weist die Montagehilfe eine der Anzahl der Anschlagnasen entsprechende Anzahl Führungselemente zur Aufnahme der angefederten Montagestifte auf.
Zur Sicherung der jeweiligen Einstellung der Verstelleinrichtung nach deren Verstellung mittels des Klemmkörperfreilaufs auch unter dem Einfluss von Vibrationen und einer Gewichtsbelastung der Verstelleinrichtung weist der Zylinderboden des Abtriebselements Formschlusselemente oder Bohrungen zur Aufnahme von Verbindungsmitteln zur Verbindung des Abtriebselements mit einem Gesperre, vorzugsweise mit einer Bandbremse für die Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes, auf.
Zur Verbindung des Klemmkörperfreilaufs bzw. des mit einem Gesperre verbundenen Klemmkörperfreilaufs mit einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes sind am Gehäusedeckel des Klemmkörperfreilaufs radial abstehende Anschraubflansche mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungselementen zur Verbindung des Gehäusedeckels mit der Verstelleinrichtung vorgesehen.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Montage des erfindungsgemäßen Klemmkörperfreilaufs wird bzw. werden

- das Antriebselement derart in den Gehäusedeckel eingesetzt, dass die von der Innenseite des Gehäusedeckels abstehenden, in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Anschlagnasen den durch die Enden der Rampen gebildeten Engstellen des Spaltraums gegenüberstehen,
- die Montagehilfe mit dem Abtriebselement so verbunden, dass die Zentrierachse durch die zentrale Bohrung und die Montagestifte durch die Montageöffnungen in den Zylinderboden des einseitig geschlossenen Zylinders des Abtriebselements eingreifen,
- die über jeweils ein Federelement paarweise miteinander verbundenen Klemmkörper in den einseitig geschlossenen Zylinder des Abtriebselements eingesetzt, so dass die Klemmkörper und Federelemente umfangsseitig an dem Zylinderring des einseitig geschlossenen Zylinders des Abtriebselements und die Klemmkörper an den Montagestiften anliegen, und
- der Gehäusedeckel auf das Abtriebselement aufgesetzt, so dass die Zentrierachse in die Bohrung des Gehäusedeckels eingreift und die Anschlagnasen zwischen die an den Montagestiften anliegenden Klemmkörper unter Herabdrücken der angefederten Montagestifte gefügt werden.

Zur erleichterten Montage wird das Antriebselement mit dem Gehäusedeckel zu einer Gehäusedeckel-Baugruppe und das Abtriebselement mit den Klemmkörpern zu einer Klemmkörper-Baugruppe vormontiert, die Gehäusedeckel-Baugruppe auf die Klemmkörper-Baugruppe ausgerichtet und auf diese derart aufgesetzt, dass die Anschlagnasen die angefederten Montagestifte zurückdrücken und zwischen die paarweise angeordneten Klemmkörper positioniert werden.
Ein vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass nach Verbindung des Abtriebselements mit dem Gehäusedeckel die Montagehilfe von dem Abtriebselement getrennt und der Gehäusedeckel durch Verbinden der Anschraubflansche mit der Verstelleinrichtung oder einem Gesperre verbunden wird.
Weitere Merkmale und damit erzielbare Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung verdeutlicht. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale des Ausführungsbeispiels hervor, die nicht in den Ansprüchen enthalten sind. Diese Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Es zeigen:

1 bis 4 schematische Funktionsdarstellungen von Klemmkörperfreiläufen nach dem Stand der Technik mit größerem Leerweg bzw. Leerhub bei der Drehmomentübertragung vom Antriebselement zum Abtriebselement;
5 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Abtriebselements und einer mit dem Abtriebselement verbindbaren Montagehilfe bei der Montage des erfindungsgemäßen Klemmkörperfreilaufs;
6 einen Schnitt durch ein Führungselement zur Aufnahme von Montagestiften;
7 eine perspektivische Darstellung des mit der Montagehilfe verbundenen Abtriebselements mit durch die zentrale Bohrung und die Montageöffnungen des Abtriebselements gesteckter Zentrierachse und Montagestifte der Montagehilfe;
8 eine perspektivische Darstellung wie in 7 mit eingesetzten Klemmkörpern;
9 eine perspektivische Darstellung wie in 8 mit zwischen die Klemmkörper eingesetzten Federelementen;
10 und 11 perspektivische Darstellungen der komplettierten Klemmkörper- und Gehäusedeckel-Baugruppe vor und während der Verbindung beider Baugruppen;
12 und 13 eine schematisch-perspektivische Ansicht und Draufsicht auf den gemäß den 5 bis 11 montierten Klemmkörperfreilauf ohne Anschlagnasen;
14 eine Draufsicht auf den fertig montierten Klemmkörperfreilauf gemäß den 12 und 13 mit zwischen den paarweise angeordneten Klemmkörpern eingefügten Anschlagnasen;
15 eine Rückseitenansicht des montierten Klemmkörperfreilaufs gemäß den 12 bis 14;
16 bis 19 schematische Funktionsdarstellungen des erfindungsgemäßen Klemmkörperfreilaufs mit minimalem Leerweg bzw. Leerhub bei der Drehmomentübertragung vom Antriebselement zum Abtriebselement.

Der in den 10 und 11 in der Endphase der Montage und in den 12 bis 15 in schematischen Zusammenbauphasen dargestellte Klemmkörperfreilauf 1 setzt sich aus einer vormontierten Gehäusedeckel-Baugruppe 11 und einer vormontierten Klemmkörper-Baugruppe 12 zusammen, auf die die Gehäusedeckel-Baugruppe 11 nach der Vorpositionierung zur Fertigmontage aufgesetzt wird. Die Gehäusedeckel-Baugruppe 11 weist einen zylinder- oder topfförmigen Gehäusedeckel 2 mit einem Gehäuseboden 20, umfangsseitig versetzt zueinander angeordnete Anschraubflansche 24, 25, 26 zum Verbinden der Gehäusedeckel-Baugruppe 11 beispielsweise mit dem Sitzseitenteil eines Kraftfahrzeugsitzes, von dem Gehäuseboden 20 abstehende, um 120° zueinander versetzt angeordnete Anschlagnasen 21, 22, 23 sowie ein in den Gehäuseboden 20 eingesetztes scheibenförmiges Antriebselement 3 auf. Im Gehäuseboden 20 ist eine zentrale Bohrung 200 angeordnet, um die das in den Gehäuseboden 20 eingesetzte Antriebselement 3 zentriert ist. Das Antriebselement 3 ist mit einem Hebelarm 10 verbunden, an dem eine nicht näher dargestellter Verstell- oder Schwenkhebel zur Betätigung des Klemmkörperfreilaufs 1 befestigt wird. Zwischen dem Hebelarm 10 und einem gehäusefesten Zapfen 27 wird ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Federelement zur Rückstellung des Antriebselements 3 angeordnet.
Die Klemmkörper-Baugruppe 12 weist ein als einseitig geschlossener Zylinder bzw. napfförmig ausgebildetes Abtriebselement 4 mit einem Zylinderboden 40 und einem Zylinderring 41 auf, in das ebenfalls um ca. 120° gegeneinander versetzt und paarweise angeordnete Klemmkörper 51 bis 56 eingesetzt sind, die als kugel-, tonnen-, zylinder-, oder linsenförmige Körper ausgebildet sind. Zwischen den versetzt zueinander angeordneten Klemmkörperpaaren 51, 52; 53, 54; 55, 56 sind beispielsweise als Druckfedern ausgebildete Federelemente 61, 62, 63 so angeordnet, dass die Klemmkörper 51 bis 56 der Klemmkörperpaare 51, 52; 53, 54; 55, 56 zueinander bewegt werden.
Der Zylinderboden 40 weist eine zentrale Bohrung 70 sowie paarweise nebeneinander, um 120° zueinander versetzte und dem Zylinderring 41 benachbart angeordnete Montageöffnungen 71 bis 76 sowie Steuernocken oder Steuerbohrungen 77, 78 auf, die von der dem Gehäusedeckel 2 abgewandten Außenseite des Zylinderbodens 40 abstehen und der Ansteuerung eines Bremsbandgesperres dienen, das antriebsseitig eingeleitete Drehmomente zur Verstelleinrichtung überträgt und abtriebsseitig eingeleitete Drehmomente blockiert.
Die der napfförmigen Vertiefung des Abtriebselements 4 entgegengesetzte Außenseite des Abtriebselements 4 wird entsprechend der Explosionsdarstellung gemäß 5 mit einer Montagehilfe 8 verbunden, die eine durch die zentrale Bohrung 70 im Zylinderboden 40 gesteckte Zentrierachse 80 sowie paarweise um 120° zueinander versetzt angeordnete, angefederte Montagestifte 81 bis 86 aufweist, die zur Montage der Klemmkörper-Baugruppe 12 durch die peripheren Montageöffnungen 71 bis 76 im Zylinderboden 40 des Abtriebselements 4 gesteckt werden. Die Montagestifte 81 bis 86 sind paarweise in Aufnahmen von um 120° zueinander versetzt angeordneten, von einer Montagehilfeplatte 800 abstehenden Führungselementen 87, 88, 89 angeordnet und in axialer Richtung mittels in der Schnittdarstellung gemäß 6 dargestellter Druckfedern 79 vorgespannt, so dass bei einer auf die angefederten Montagestifte 81 bis 86 ausgeübten axialen Druckkraft die angefederten Montagestifte 81 bis 86 gegen die axiale Federkraft in die Aufnahmen der Führungselemente 87, 88, 89 zurückgedrückt werden.
Wie den perspektivischen Darstellungen des Klemmkörperfreilaufs 1 in den 10 und 11 zu entnehmen ist, befinden sich die Montageöffnungen 71 bis 76 geringfügig versetzt zu den in die napfförmige Ausnehmung des Abtriebselements 4 eingesetzten Klemmkörpern 51 bis 56 und halten die paarweise angeordneten Klemmkörper 51, 52; 53, 54; 55, 56 im ausgefahrenen Zustand auf einen durch die Breite der gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 in Umfangsrichtung vorgegebenen Abstand.
Das scheibenförmige Antriebselement 3 weist über seinen ringförmigen Außenumfang 30 abwechselnde Klemmrampen 31 bis 36 auf, auf denen gemäß 13 jeweils ein Klemmkörper 51 bis 56 angeordnet und mittels der zwischen den Klemmkörperpaaren 52, 53; 54, 55; 56, 51 angeordneten Federelemente 61, 62, 63 gegen diese verspannt ist.
Nach dem Aufsetzen der vormontierten Gehäusedeckel-Baugruppe 11 auf die vormontierte Klemmkörper-Baugruppe 12 aus der in 11 perspektivisch dargestellten Position, in der die Zentrierachse 80 der Montagehilfe 8 als Zentrierhilfe dient, bildet sich gemäß 13 zwischen dem Zylinderring 41 des Abtriebselements 4 und dem ringförmigen Außenumfang 30 des Antriebselements 3 ein Spaltraum 9 aus, in dem die Klemmkörper 51 bis 56 gefangen sind. Dabei weist der ringförmige Außenumfang 30 des Antriebselements 3 oder der Zylinderring 41 des Abtriebselements 4 eine Klemmrampen ausbildende Kontur auf, die bei Rechts- und/oder Linkslauf entsprechend dem Verschwenken des Schwenkhebels 10 im oder entgegen dem Uhrzeigersinn eine Klemmwirkung für die Klemmkörper 51 bis 56 bewirkt. Dadurch wird in Lastdrehrichtung eine reibschlüssige Verbindung zwischen dem Antriebselement 3 und den Abtriebselement 4 hergestellt, so dass das Abtriebselement 4 bei Einleitung eines Drehmomentes in der Lastdrehrichtung entsprechend der Drehung des Antriebselements 3 beispielsweise durch Verschwenken des Schwenkhebels 10 im Uhrzeigersinn gemäß den 16 und 17 verstellt bzw. mitgedreht wird.
Der vorstehend anhand der 10 bis 15 beschriebene Aufbau des erfindungsgemäßen Klemmkörperfreilaufs 1 gewährleistet den anhand der 16 bis 19 näher erläuterten minimalen Leerweg bzw. Leerhub bei der Übertragung eines Drehmoments vom Antriebselement 3 zum Abtriebselement 4, setzt aber voraus, dass das Antriebselement 3, das Abtriebselement 4 und die Klemmkörper 51 bis 56 derart ausgelegt sind, dass sich in der Nulllage oder Ausgangsstellung des Antriebselements 3 die Klemmkörper 51 bis 56 an den gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 abstützen, sodass bei einer mittleren Toleranzlage des Antriebselements 3, des Abtriebselements 4 und der Klemmkörper 51 bis 56 kein Abstand und keine Überschneidung zwischen den gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 und den Klemmkörper 51 bis 56 einstellt.
Um die Abstützung der Klemmkörper 51 bis 56 an den gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 in der Nulllage oder Ausgangsstellung des Klemmkörperfreilaufs 1 sicherzustellen, muss bei der Montage gewährleistet sein, dass beim Verbinden der vormontierten Gehäusedeckel-Baugruppe 11 mit der vormontierten Klemmkörper-Baugruppe 12 die gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 zwischen die Klemmkörperpaare 51, 52; 53, 54; 55, 56 gefügt werden können. Dies erfordert den Einsatz der Montagehilfe 8 bei der Montage des Klemmkörperfreilaufs 1 wie nachstehend anhand der 5 bis 10 näher erläutert wird.
5 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung das zylinder- oder napfförmige Abtriebselement 4 mit dem Zylinderboden 40 und dem Zylinderring 41 sowie den um 120° zueinander versetzt paarweise benachbart zum Zylinderring 41 angeordneten Montageöffnungen 71 bis 76 und der mittig im Zylinderboden 40 angeordneten zentralen Bohrung 70 in Bezug auf die mit dem Abtriebselement 4 zu verbindenden Montagehilfe 8. Durch Verbinden der Montagehilfe 8 mit dem Abtriebselement 4 gemäß den 5 und 7 werden die angefederten Montagestifte 81 bis 86 durch die Montageöffnungen 71 bis 76 und die Zentrierachse 80 der Montagehilfe 8 durch die zentrale Bohrung 70 zum Zentrieren der Montagehilfe 8 gesteckt.
Daran anschließend werden die Klemmkörper 51 bis 56 in das napfförmige Abtriebselement 4 in Anlage an den Zylinderring 41 und die angefederten Montagestifte 81 bis 86 gemäß 8 eingesetzt. 7 zeigt in perspektivischer Darstellung die mit dem Zylinderboden 40 des Abtriebselements 4 verbundene Montagehilfe 8 mit durch die zentrale Bohrung 70 des Zylinderboden 40 gesteckter Zentrierachse 80 und durch die Montageöffnungen 71 bis 76 des Zylinderbodens 40 gesteckten Montagestiften 81 bis 86 der Montagehilfe 8.
Nach der Verbindung des Abtriebselements 4 mit der Montagehilfe 8 werden entsprechend der schematisch-perspektivischen Darstellung gemäß 8 die um 120° zueinander versetzten, paarweise angeordneten Klemmkörpern 51 bis 56 mit Anlage an die Montagestifte 81 bis 86 eingesetzt und die paarweise nebeneinander Klemmkörper 52, 53; 54, 55 und 56, 51 auf ihrer von den Montagestiften 81 bis 86 abgewandten Seite gemäß 9 mit den Federelementen 61, 62, 63 vorgespannt, so dass sie die Klemmkörper 51 bis 56 jeweils gegen die angefederten Montagestifte 81 bis 86 drücken.
Die so vormontierte Klemmkörper-Baugruppe 12 wird gemäß den 10 und 11 gegenüber der mit dem scheibenförmigen Antriebselement 3 verbundenen, vormontierten Gehäusedeckel-Baugruppe 11 positioniert und anschließend die vormontierte Gehäusedeckel-Baugruppe 11 so auf die vormontierte Klemmkörper-Baugruppe 12 aufgesetzt, dass die gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 im Gehäusedeckel 2 die angefederten Montagestifte 81 bis 86 der Montagehilfe 8 nach unten drücken. Dadurch geben die angefederten Montagestifte 81 bis 86 der Montagehilfe 8 den Bauraum zur Aufnahme der gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 frei, wodurch die Klemmkörper 51 bis 56 an die gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 im Gehäusedeckel 2 gedrückt werden.
Der in 12 in perspektivischer Ansicht und in 13 in einer Draufsicht mit eingesetztem Antriebselement 3 dargestellte Klemmkörperfreilauf 1 zeigt die vorstehend beschriebenen Bauelemente vor dem Einsetzen der gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23, während 14 die einander zugeordneten Funktionselemente des Klemmkörperfreilaufs 1 nach dem Einsetzen der gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 in der Nulllage bzw. Ausgangsstellung des Klemmkörperfreilaufs 1 verdeutlicht.
15 zeigt die vom Gehäusedeckel 2 abgewandte Außenseite des zylinder- oder napfförmigen Abtriebselements 4 mit noppenförmigen Erhebungen oder Ausstellungen und der zentralen Bohrung 70 zur Aufnahme der Zentrierachse 80.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Klemmkörperfreilaufs 1 entspricht der Funktionsweise der anhand der 1 bis 4 beschriebenen Klemmgesperre nach dem Stand der Technik mit dem wesentlichen Unterschied, dass sich in der in 16 dargestellten Nulllage bzw. Ausgangsstellung „0“ des Klemmkörperfreilaufs 1 die Klemmkörper 51 bis 56 an den Anschlagnasen 21, 22, 23 abstützen. Dabei erfolgt die Auslegung des Klemmkörperfreilaufs 1 derart, dass sich zwischen den Klemmkörpern 51 bis 56 und dem ringförmigen Außenumfang 30 des Antriebselements 3 oder zwischen den Klemmkörpern 51 bis 56 und dem Zylinderring 41 des Abtriebselements 4 Luft einstellt und sich die Klemmkörper 51 bis 56 an den gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 abstützen. Durch fertigungstechnische Toleranzen der Einzelteile wird sich sowohl Luft als auch Überschneidung bei unterschiedlichen Prozesslagen einstellen können. Entsprechend der Gauß'schen Verteilung weist dem entsprechend eine mittlere Toleranzlage keine Luft und keine Überschneidungen zwischen den Klemmkörper 51 bis 56 und den gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 auf, so dass sich im Ergebnis eine Dreipunktanlage der Klemmkörper 51 bis 56 bzw. ein Leerwinkel α bzw. ein Leerweg einstellt, der kleiner ist als der für die Montage des Klemmkörperfreilaufs 1 erforderlichen Minimalwinkel von beispielsweise 3,5°. Dadurch wird ein geringer Verlustwinkel und damit eine geringere Anzahl von Hüben beispielsweise zu einer Sitzverstellung realisiert.
Durch Verschwenken des mit dem Hebelarm 10 verbundenen Schwenkhebels 100 im Uhrzeigersinn werden gemäß 17 nach einem maximalen Leerwinkel α die Klemmkörper 51, 53, 55 in den zwischen den Klemmrampen 31 bis 36 und dem Zylinderring 41 sich verjüngenden Klemmspalten 9 eingeklemmt und infolge der dadurch bedingten kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem ringförmigen Außenumfang 30 des Antriebselements 3 und dem Zylinderring 41 des Abtriebselements 4 die Schwenkbewegung des Schwenkhebels 100 auf den Zylinderring 41 des Abtriebselements 4 übertragen. Die Mitnahme des Zylinderrings 41 und damit des Abtriebselements 4 wird fortgesetzt bis der Schwenkhebel 100 gemäß 18 eine Endstellung erreicht hat oder nicht weiter manuell verschwenkt wird, sodass das Abtriebselement 4 um einen dem Schwenkwinkel des Verschwenkens des Schwenkhebels 100 entsprechendes Drehwinkel um die Schwenkachse verdreht wurde.
Nach dem Erreichen der Endstellung bzw. nach Beendigung des manuellen Schwenkhubs bei einem Winkel β gemäß 18 ausgehend von der Nulllage „0“ gemäß 16 werden bei der Rückführung des Schwenkhebels 100, beispielsweise unter Einwirken einer zwischen dem Hebelarm 10 und dem gehäusefesten Zapfen 27 angeordneten Dreh- oder Rückstellfeder, die Klemmkörper 51 bis 56 aus dem Klemmspalt 9 zwischen den Klemmrampen 31 bis 36 und dem Zylinderring 41 bewegt, so dass gemäß 19 das mit dem Schwenkhebel 100 verbundene Antriebselement 3 ohne Mitnahme des Abtriebselements 4 bis zum Anschlag der Klemmkörper 51 bis 56 an den gehäusefesten Anschlagnasen 21, 22, 23 in die Nulllage oder Ausgangsstellung des Klemmkörperfreilaufs 1 zurückgeführt wird, während das Abtriebselement 4 in der ausgelenkten Winkelstellung gegebenenfalls mit zusätzlicher Arretierung eines Klemmgesperres verharrt.
Die Kinematik des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels ist selbstverständlich umkehrbar, indem beispielsweise das Abtriebselement 4 innerhalb des Antriebselements 3 angeordnet und die Klemmrampen 31 bis 36 am Zylinderring 41 des Abtriebselements 4 zur Ausbildung der Klemmspalten 9 angeordnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Klemmkörperfreilauf
2: Gehäusedeckel
3: Antriebselement
4: Abtriebselement
8: Montagehilfe
9: Spaltraum
10: Hebelarm
11: Gehäusedeckel-Baugruppe
12: Klemmkörper-Baugruppe
20: Gehäuseboden
21, 22, 23: Anschlagnasen
24, 25, 26: Anschraubflansche
27: gehäusefester Zapfen
30: ringförmiger Außenumfang
31 - 36: Klemmrampen
40: Zylinderboden
41: Zylinderring
51 - 56: Klemmkörper
61, 62, 63: Federelemente
70: zentrale Bohrung
71 - 76: Montageöffnungen
77, 78: Steuernocken oder Steuerbohrungen
79: Druckfeder
80: Zentrierachse
81 - 86: Montagestifte
87, 88, 89: Führungselemente
100: Schwenkhebel
200: zentrale Bohrung
800: Montagehilfeplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014205096 A1 [0006]

Claims

Klemmkörperfreilauf (1) mit - einem Gehäusedeckel (2), - einem dreh- oder schwenkbaren Antriebselement (3), - einem koaxial zum Antriebselement (3) angeordneten Abtriebselement (4), - einem zwischen dem Antriebselement (3) und dem Abtriebselement (4) ausgebildeten Spaltraum (9), in dem in Umfangsrichtung voneinander beabstandet Klemmkörper (51 - 56) angeordnet sind, wobei das Antriebselement (3) oder das Abtriebselement (4) im Spaltraum (9) eine Klemmrampen (31 - 36) ausbildende Kontur aufweist, - Federelementen (61, 62, 63), die benachbarte Klemmkörper (51 - 56) federnd gegen gehäusefeste Anschlagnasen (21, 22, 23) zwischen den Klemmkörpern (51 - 56) und/oder die Klemmrampen (31 - 36) drücken, wobei sich zwischen den Klemmkörpern (51 - 56) und dem Antriebselement (3) oder zwischen den Klemmkörpern (51 - 56) und dem Abtriebselement (4) ein Abstand einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmkörper (51 - 56) während der Montage des Klemmkörperfreilaufs (1) in einem der Länge der gehäusefesten Anschlagnasen (21, 22, 23) in Umfangsrichtung des Klemmkörperfreilaufs (1) entsprechenden Abstand fixierbar sind und das Antriebselement (3), das Abtriebselement (4) und die Klemmkörper (51 - 56) des Klemmkörperfreilaufs (1) derart ausgelegt sind, dass sich in der Nulllage oder Ausgangsstellung des Antriebselements (3) die Klemmkörper (51 - 56) an den gehäusefesten Anschlagnasen (21, 22, 23) abstützen, so dass bei einer mittleren Toleranzlage des Antriebselements (3), des Abtriebselements (4) und der Klemmkörper (51 - 56) kein Abstand und keine Überschneidung zwischen den gehäusefesten Anschlagnasen (21, 22, 23) und den Klemmkörpern (51 - 56) auftritt.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebselement (4) als einseitig geschlossener Zylinder mit einem Zylinderring (41) und einem Zylinderboden (40) ausgebildet ist, in dem Montageöffnungen (71 - 76) angeordnet sind, durch die axial angefederte Montagestifte (81 - 86) steckbar sind, die die angefederten Klemmkörper (51 - 56) in Umfangsrichtung derart auseinander halten, dass die mit dem Gehäusedeckel (2) fest verbundenen Anschlagnasen (21, 22, 23) beim Verbinden des Abtriebselements (4) mit dem Gehäusedeckel (2) zwischen benachbarte Klemmkörper (51, 52; 53, 54; 55, 56) einfügbar sind.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Klemmkörper (51 - 56) eine Montageöffnung (81 - 86) zugeordnet ist.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageöffnungen (81 - 86) aus zueinander beabstandeten ovalen, kreis- oder vieleckförmigen Bohrungen bestehen.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageöffnungen (81 - 86) als in Umfangsrichtung gebogene Langlöcher ausgebildet sind, denen jeweils zwei Klemmkörper (51, 52; 53, 54; 55, 56) zugeordnet sind.
Klemmkörperfreilauf nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angefederten Montagestifte (81 - 86) mit einer Montagehilfe (8) verbunden sind, die auf der dem Gehäusedeckel (2) abgewandten Seite des Zylinderbodens (40) mit dem Abtriebselement (4) verbindbar ist.
Klemmkörperfreilauf nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zylinderboden (40) des Abtriebselements (4) eine zentrale Bohrung (70) angeordnet ist, durch die eine Zentrierachse (80) der Montagehilfe (8) steckbar ist.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass von der der Montagehilfe (8) zugewandten Seite des Zylinderbodens (40) ein Ausrichtstift (88) absteht, der zur Verbindung des Abtriebselements (4) mit der Montagehilfe (8) in eine Bohrung der Montagehilfe (8) eingreift.
Klemmkörperfreilauf nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagehilfe (8) eine der Anzahl der Anschlagnasen (21, 22, 23) entsprechende Anzahl Klauen (87) zur Aufnahme der angefederten Montagestifte (51 - 56) aufweist.
Klemmkörperfreilauf nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderboden (40) des Abtriebselements (4) Steuernocken oder Steuerbohrungen (77, 78) zur Ansteuerung eines Bremsbandgesperres aufweist.
Klemmkörperfreilauf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesperre mit einer zu verstellenden Einrichtung, insbesondere mit einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes, verbunden ist und antriebsseitig eingeleitete Drehmomente zur Verstelleinrichtung überträgt und abtriebsseitig eingeleitete Drehmomente blockiert.
Klemmkörperfreilauf nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel (2) radial abstehende Anschraubflansche (24, 25, 26) mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungselementen zur Verbindung des Gehäusedeckels (2) mit einer zu verstellenden Einrichtung, insbesondere mit einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugsitzes, aufweist.
Verfahren zur Montage eines Klemmkörperfreilaufs nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Antriebselement (3) in den Gehäusedeckel (2) derart eingesetzt wird, dass die von der Innenseite des Gehäusedeckels (2) abstehenden, in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Anschlagnasen (21, 22, 23) den durch die Enden der Klemmrampen (31 - 36) gebildeten Engstellen des Spaltraums (9) gegenüberstehen, - die Montagehilfe (8) mit dem Abtriebselement (4) derart verbunden wird, dass die Zentrierachse (80) durch die zentrale Bohrung (70) und die Montagestifte (81 - 86) durch die Montageöffnungen (71 - 76) in den einseitig geschlossenen Zylinder des Abtriebselements (4) eingreifen, - die über jeweils ein Federelement (61, 62, 63) paarweise miteinander verbundenen Klemmkörper (51, 52; 53, 54; 55, 56) in den einseitig geschlossenen Zylinder des Abtriebselements (4) derart eingesetzt werden, dass die Klemmkörper (51 - 56) und Federelemente (61, 62, 63) umfangsseitig an dem Zylinderring (41) des Abtriebselements (4) und die Klemmkörper (51 - 56) an den Montagestiften (81 - 86) anliegen, und - der Gehäusedeckel (2) derart auf das Abtriebselement (4) aufgesetzt wird, dass die Zentrierachse (80) in die zentrale Bohrung (70) des Gehäusedeckels (2) eingreift und die Anschlagnasen (21, 22, 23) zwischen die an den Montagestiften (81 - 86) anliegenden Klemmkörper (51 - 56) unter Herabdrücken der angefederten Montagestifte (81 - 86) gefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (3) mit dem Gehäusedeckel (2) zu einer Gehäusedeckel-Baugruppe (11) und das Abtriebselement (4) mit den Klemmkörpern (51 - 56) zu einer Klemmkörper-Baugruppe (12) vormontiert werden, und dass die Gehäusedeckel-Baugruppe (12) auf die Klemmkörper-Baugruppe (11) ausgerichtet und auf diese derart aufgesetzt wird, dass die Anschlagnasen (21, 22, 23) die angefederten Montagestifte (81 - 86) zurückdrücken und zwischen die paarweise angeordneten Klemmkörper (51, 52; 53, 54; 55, 56) positioniert werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Verbindung des Abtriebselements (4) mit dem Gehäusedeckel (2) die Montagehilfe (8) von dem Abtriebselement (4) getrennt und der Gehäusedeckel (2) durch Verbinden der Anschraubflansche (24, 25, 26) mit der Verstelleinrichtung verbunden wird.