DE102018102708B4

DE102018102708B4 - Ablaufsichere Klemmkörperkupplung und Verstellorgan mit einer solchen Klemmkörperkupplung

Info

Publication number: DE102018102708B4
Application number: DE102018102708.7A
Authority: DE
Inventors: Artur Remchin
Original assignee: Rollax GmbH and Co KG
Current assignee: Rollax GmbH and Co KG
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-02-07
Publication date: 2023-10-26
Anticipated expiration: 2038-02-08
Also published as: KR20180107722A; DE202017101672U1; KR102077197B1; DE102018102708A1

Abstract

Klemmkörperkupplung mit einem Innenring (14) und einem Außenring (12), die miteinander einen Ringspalt (16) bilden, von dessen Umfangswänden eine als Klemmkontur (20) ausgebildet ist, mehreren in dem Ringspalt (16) aufgenommenen Klemmkörpern (18), die durch Spannglieder (22) in Umfangsrichtung des Ringspaltes (16) in Klemmpositionen vorgespannt sind, und mit einem Löseelement (26), das mit Klauen (28) in den Ringspalt eingreift und relativ zu dem die Klemmkontur (20) bildenden Bauteil um einen begrenzten Winkel in eine Lösestellung drehbar ist, in der die Klauen (28) die Klemmkörper (18) entgegen der Kraft der Spannglieder (22) aus der Klemmstellung herausdrücken, dadurch gekennzeichnet, dass in derjenigen Umfangswand des Ringspaltes (16), die der Klemmkontur (20) gegenüberliegt, eine Tasche (30) gebildet ist, in welche die Klemmkörper (18) einfallen können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klemmkörperkupplung mit einem Innenring und einem Außenring, die miteinander einen Ringspalt bilden, von dessen Umfangswänden eine als Klemmkontur ausgebildet ist, mehreren in dem Ringspalt aufgenommenen Klemmkörpern, die durch Spannglieder in Umfangsrichtung des Ringspaltes in Klemmpositionen vorgespannt sind, und mit einem Löseelement, das mit Klauen in den Ringspalt eingreift und relativ zu dem die Klemmkontur bildenden Bauteil um einen begrenzten Winkel in eine Lösestellung drehbar ist, in der die Klauen die Klemmkörper entgegen der Kraft der Spannglieder aus der Klemmstellung herausdrücken. Weiterhin berifft die Erfindung ein Verstellorgan mit einer solchen Klemmkörperkupplung.
Ein Beispiel einer Klemmkörperkupplung dieser Art wird in WO 2017/ 016 996 A1 beschrieben. Diese Klemmkörperkupplung ist Teil eines Sitzverstellers für Kraftfahrzeugsitze, beispielsweise eines Sitzhöhenverstellers, und dient dazu, den verstellbaren Teil des Sitzes in der jeweils eingestellten Position zu arretieren. Die Klemmkontur ist in diesem Beispiel an dem Innenring ausgebildet, der deshalb auch als Klemmring bezeichnet wird. Wenn die Sitzhöhe verstellt werden soll, so wirkt ein Antriebsdrehmoment auf das Löseelement, so dass die Klemmung aufgehoben wird und der Klemmring gedreht werden kann. Wenn hingegen bei kraftfreiem Löselement ein Drehmoment auf den Klemmring wirkt, so wird durch die Klemmkörper eine Verdrehung des Klemmringes verhindert.
Bei den Klemmkörpern handelt es sich zumeist um Wälzkörper, die ebenso wie zugehörigen Spannglieder und Klauen auf dem Umfang des Ringspaltes verteilt sind.
Bei einer in beide Drehrichtungen wirkenden Klemmkörperkupplung sind die Klemmkörper paarweise angeordnet, und zu jedem Paar gehört ein Spannglied, das zwischen den beiden Klemmkörpern liegt und diese auseinander drückt. Die Klemmkontur ist in diesem Fall in Umfangsrichtung symmetrisch zu dem Spannglied ausgebildet, so dass sich der Ringspalt von den Klemmkörpern aus in beiden Drehrichtungen verengt. Wenn auf den Klemmring ein Drehmoment wirkt, so wird je nach Wirkrichtung einer der beiden Klemmkörper jedes Paares in die Klemmposition gedrückt, während der andere Klemmkörper frei bleibt. Durch die Klauen des Löseelements werden dann in jeder Drehrichtung jeweils die Klemmkörper beaufschlagt, die andernfalls in die Klemmstellung getrieben würden.
Wenn die bekannte Klemmkörperkupplung in einem Sitzhöhenversteller eingesetzt wird, so kann eine Dauerbelastung des Sitzes in Verbindung mit während der Fahrt auftretenden Vibrationen dazu führen, dass die Kupplung „abläuft“, d.h., dass sie unter der Dauerlast allmählich nachgibt, so dass der Sitz sich absenkt.
DE 20 05 894 A beschreibt eine Klemmkörperkupplung, bei der die Klemmkontur durch V-förmige Taschen in der Umfangswand des Ringspaltes gebildet wird.
EP 2 279 900 A1 beschreibt eine Klemmrollenkupplung, bei der eine höhere Haltekraft unter extremer Last dadurch erreicht wird, dass die Oberflächenhärte der Laufflächen für die Klemmrollen so gering ist, dass die Klemmrollen sich bei hoher Last in die Laufflächen einpressen und sich dadurch selbst Taschen in der Lauffläche schaffen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klemmkörperkupplung und ein Verstellorgan mit verbesserter Ablaufsicherheit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in derjenigen Umfangswand des Ringspaltes, die der Klemmkontur gegenüberliegt, eine Tasche gebildet ist, in welche die Klemmkörper einfallen können.
Sofern die Klemmkörperkupplung abläuft, wird schon nach einer geringfügigen Verdrehung des Klemmrings ein Punkt erreicht, an dem einer der Klemmkörper, der sich in der Klemmstellung befindet und eigentlich die Verdrehung des Klemmrings aufhalten soll, in die Tasche einfällt. Aufgrund des Drehmoments und des Verlaufes der Klemmkontur wirkt auf diesen Klemmkörper eine Kraft mit einer radialen Komponente, die die Tendenz hat, den Klemmkörper tiefer in die Tasche hineinzudrücken. Dadurch kommt es zu einer Selbsthemmung, die die weitere Ablaufbewegung aufhält. Wenn dagegen ein entgegengesetztes Drehmoment auf den Klemmring wirkt, kann der Klemmkörper praktisch ohne Widerstand aus der Tasche austreten. Auch wenn das Löseelement betätigt wird und der Klemmkörper in Richtung auf seine Lösestellung gedrückt wird, so wirkt die von der Klaue des Löseelements auf den Klemmkörper ausgeübte Kraft vorwiegend in Umfangsrichtung, so dass praktisch kein Widerstand spürbar ist, wenn der Klemmkörper aus der Tasche austritt. So wird durch die Tasche nur die Ablaufbewegung gehemmt, die absichtliche Verstellung der Kupplung jedoch nicht behindert.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer Ausführungsform sind mehrere Taschen in der zylindrischen Umfangswand des Ringspaltes gebildet, die der Klemmkontur gegenüberliegt. Die Taschen können die Form von in Axialrichtung des Innen- und Außenringes verlaufenden V-Nuten mit symmetrischen Flanken haben, so dass die Hemmwirkung für beide Drehrichtungen der Kupplung die gleiche ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Anzahl der Taschen und die Anzahl der Klemmrollenpaare teilerfremd. Dadurch wird verhindert, dass mehrere Klemmkörper gleichzeitig in die Taschen einfallen.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Querschnittsdarstellung einer Klemmkörperkupplung eines Sitzverstellers; und
2 eine vergrößerte Detailansicht der Klemmkörperkupplung.

In 1 ist eine Klemmkörperkupplung 10 im Querschnitt gezeigt. Die Klemmkörperkupplung 10 weist einen Außenring 12, einen Innenring 14 und mehrere paarweise in einem Ringspalt 16 zwischen Innen- und Außenring 14, 12 angeordnete Klemmkörper 18 auf. Die kreiszylindrische Innenfläche des Außenrings 12 bildet eine Laufbahn für die Klemmkörper 18. Die äußere Umfangsfläche des Innenrings 14 bildet eine weitere Laufbahn für die Klemmkörper 18. Diese Laufbahn ist jedoch nicht kreisförmig, sondern bildet eine Klemmkontur 20 mit radial nach außen weisenden Erhebungen, die das Lichtmaß des Ringspaltes 16 auf einen Wert verringern, der kleiner ist als der Durchmesser der Klemmkörper 18, die in diesem Beispiel als Rollen ausgebildet sind.
Die Klemmkörper 18 bilden insgesamt fünf Paare, und zwischen den Klemmkörpern 18 jedes Paares ist ein elastisches Spannglied 22 angeordnet.
Der Innenring 14 ist drehfest auf eine Welle 24 aufgekeilt. Die Welle 24 ist über ein nicht gezeigtes Getriebe mit einem Höhenverstellmechanismus verbunden, so dass eine Drehung der Welle 24 eine Höhenverstellung eines Kraftfahrzeugsitzes bewirkt. Der Außenring 12 ist drehfest in einem nicht gezeigten Gehäuse gehalten. Wenn auf den Sitz eine äußere Kraft ausgeübt wird, beispielsweise durch den Körper des Fahrzeuginsassen, so wirkt auf die Welle 24 ein Drehmoment, das die Tendenz hat, diese zusammen mit den Innenring 14 zu verdrehen. Dabei treten jedoch in jeder Drehrichtung fünf der insgesamt zehn Klemmkörper 18 in den enger werdenden Bereich des Spaltes zwischen Innen- und Außenring 14, 12 ein, so dass durch Klemmwirkung der Innenring 14 an dem Außenring 12 blockiert wird. Auf diese Weise wird eine Drehung der Welle 24 verhindert und somit der Sitz in der jeweils eingestellten Position gehalten.
Zu der Klemmkörperkupplung 10 gehört weiterhin ein Löseelement 26 (in 1 strichpunktiert dargestellt), das drehbar auf der Welle 24 sitzt, jedoch mit geringem Spiel mit den Keilen der Welle 24 in Eingriff steht, so dass es nur über einen kleinen Winkel gegenüber dem Innenring 14 verdreht werden kann. Dieses Löseelement 26 greift mit Klauen 28, die in 1 im Schnitt gezeigt sind, in die Zwischenräume zwischen den einzelnen Paaren der Klemmkörper 18 ein.
Wenn nun die Höhe des Sitzes aktiv verstellt werden soll, so wird mit Hilfe eines nicht gezeigten Antriebsmechanismus ein Drehmoment auf das Löseelement 26 ausgeübt. Die geringe Verdrehung dieses Löseelements 26 gegenüber dem Innenring 14 hat zur Folge, dass die Klauen 28 auf jeweils einen der beiden Klemmkörper 18 jedes Paares drücken und das Spannglied 22 komprimieren. Dadurch wird der von der Klaue 28 beaufschlagte Klemmkörper 18 daran gehindert, tiefer in den sich verengenden Teil des Ringspaltes 16 einzutreten und eine Klemmwirkung auszuüben. Bei fortgesetzter Drehung des Löseelements 26 werden dann durch das Löseelement 26 auch die Welle 24 und der Innenring 14 mitgenommen. Da die Klauen 28 nun ein Hemmen des Klemmgesperres verhindern, werden das Löseelement 26, der Innenring 14 und die Welle 24 in der gewünschten Richtung gedreht, so dass der Sitz in der Höhe verstellt wird. Die Klemmkörper 18 gleiten dabei an der Laufbahn des stationären Außenrings 12 entlang. Wenn kein Drehmoment mehr auf das Löseelement 26 wirkt, ist der Sitz in der neu eingestellten Position blockiert.
In 2 sind Teile des Außenrings 12 und des Innenrings 14 im Bereich eines der Spannglieder 22 in vergrößertem Maßstab gezeigt. In der äußeren Umfangsfläche des Ringspaltes 16, also in der kreiszylindrischen Innenfläche des Außenrings 12, sind in gleichmäßigen Winkelabständen Taschen 30 in der Form von Nuten mit V-förmigem Querschnitt gebildet, die sich in Axialrichtung des Außenrings 12 erstrecken. Der Winkel zwischen den symmetrischen Flanken der V-förmigen Nuten beträgt im gezeigten Beispiel etwa 165° ist damit so an den Umfang der Klemmkörper 18 angepasst, dass diese Klemmkörper 18 mit einem kleinen Teil ihrer Umfangsfläche in die Taschen 30 einfallen können, wie in 2 am Beispiel des linken Klemmkörpers 18 gezeigt ist.
Im gezeigten Beispiel weist die durch die Innenfläche des Außenrings 12 gebildete Laufbahn für die Klemmkörper 18 insgesamt neun Taschen 30 auf, während die Anzahl der Klemmrollenpaare fünf beträgt. Die Anzahl der Klemmrollenpaare und die Anzahl der Taschen 30 haben somit keinen gemeinsamen Teiler, so dass in jedem Zustand der Kupplung höchstens ein Klemmkörper 18 in eine der Taschen 30 einfallen kann.
Wenn aufgrund der auf dem Sitz ruhenden Last ein dauerndes Drehmoment auf die Welle 24 und den Innenring 14 wirkt, so befindet sich ein Klemmkörper 18 jedes der insgesamt fünf Paare in der Klemmstellung. Im Idealfall sollten diese fünf Klemmkörper 18 das Blockieren des Innenrings 14 an dem Außenring 12 bewirken. Da das System jedoch überbestimmt ist, sind es in der Praxis im allgemeinen nur drei Klemmkörper 18, die die Hauptlast tragen. Wenn nun zusätzlich noch Erschütterungen auftreten, so dass die Klemmkörper 18 wechselnden Lasten ausgesetzt sind, so kann es auch bei den in der Klemmstellung befindlichen Klemmkörpern 18 zu einem Durchrutschen und damit zu einem allmählichen Ablaufen der Kupplung kommen. Dabei bewegen sich die Klemmkörper 18 in Umfangsrichtung relativ zu dem Außenring 12. Wenn nun einer der lasttragenden Klemmkörper 18 die Position einer Tasche 30 erreicht, so fällt er in diese Tasche ein. In 2 ist die Situation gezeigt, in der der linke Klemmkörper 18 ein lasttragender Klemmkörper 18 ist und auf den Innenring 14 ein Drehmoment im Uhrzeigersinn wirkt. Die Klemmkontur des Innenrings 14 bewirkt dann, dass die auf den Klemmkörper 18 wirkende Kraft eine radiale Komponente hat, die verhindert, dass der Klemmkörper 18 aus der Tasche 30 austritt. Auf diese Weise wird das weitere Ablaufen der Kupplung durch Selbsthemmung verhindert.
Wenn dagegen auf den Innenring 14 in der in 2 gezeigten Situation ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn wirkt, so erweitert sich der Ringspalt an der Stelle des Klemmkörpers 18, und der Klemmkörper 18 kann praktisch widerstandsfrei aus der Tasche 30 austreten. Auch wenn ein Drehmoment im Uhrzeigersinn auf das Löseelement 26 ausgeübt wird, so unterliegt der Klemmkörper 18, der in die Tasche 30 eingefallen ist, nicht mehr der Kraft des Innenringes 14, sondern der Kraft einer der Klauen 28 des Löseelements 26. Da diese Kraft jedoch keine oder zumindest eine wesentlich geringere Radialkomponente hat, kann der Klemmkörper 18 ungehindert aus der Tasche 30 austreten und gegen das Spannelement 22 gedrückt werden, so dass der Sitzversteller aktiv verstellt werden kann.
Während der aktiven Verstellung des Sitzverstellers bewegen sich die Klemmkörper 18 an den Taschen 30 vorbei, werden jedoch nicht in diese Taschen 30 hineingetrieben. Da außerdem zu jedem Zeitpunkt höchstens einer der Klemmkörper 18 eine Tasche 30 passieren kann, führen die Taschen 30 im allgemeinen nicht zu einer Geräuschbildung oder zu einem Ruckeln der Kupplung während des Verstellvorgangs.

Claims

Klemmkörperkupplung mit einem Innenring (14) und einem Außenring (12), die miteinander einen Ringspalt (16) bilden, von dessen Umfangswänden eine als Klemmkontur (20) ausgebildet ist, mehreren in dem Ringspalt (16) aufgenommenen Klemmkörpern (18), die durch Spannglieder (22) in Umfangsrichtung des Ringspaltes (16) in Klemmpositionen vorgespannt sind, und mit einem Löseelement (26), das mit Klauen (28) in den Ringspalt eingreift und relativ zu dem die Klemmkontur (20) bildenden Bauteil um einen begrenzten Winkel in eine Lösestellung drehbar ist, in der die Klauen (28) die Klemmkörper (18) entgegen der Kraft der Spannglieder (22) aus der Klemmstellung herausdrücken, dadurch gekennzeichnet, dass in derjenigen Umfangswand des Ringspaltes (16), die der Klemmkontur (20) gegenüberliegt, eine Tasche (30) gebildet ist, in welche die Klemmkörper (18) einfallen können.
Klemmkörperkupplung nach Anspruch 1, bei der die Klemmkörper (18) Wälzkörper sind.
Klemmkörperkupplung nach Anspruch 1 oder 2, bei der mehrere Taschen (30) auf dem Umfang des Ringspaltes (16) verteilt sind.
Klemmkörperkupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Klemmkörper (18) Paare bilden, zwischen denen jeweils ein elastisches Spannglied (22) angeordnet ist, und bei der die Klemmkontur (20) in Umfangsrichtung symmetrisch zu den Spanngliedern (22) ausgebildet ist.
Klemmkörperkupplung nach den Ansprüchen 3 und 4, bei der die Anzahl der Taschen (30) und die Anzahl der Paare der Klemmkörper (18) teilerfremd sind.
Klemmkörperkupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Tasche oder Taschen (30) die Form symmetrischer V-Nuten haben, die in Axialrichtung des Innenrings (14) und des Außenrings (12) verlaufen.
Klemmkörperkupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Klemmkontur (20) am Innenring (14) gebildet ist.
Verstellorgan, insbesondere Sitzversteller für Kraftfahrzeuge, mit einer Klemmkörperkupplung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche.