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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Einstellung und Spannung eines Riemens in einem Force-Feedback Aktuator.
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Die heute gängige Bauform eines PKW-Lenksystems ist ein elektromechanisch unterstütztes Lenksystem (EPS = Electric Power Steering). Im Zuge der Entwicklung des autonomen Fahrens und der Entwicklung neuer Fahrzeugkonzepte wird die Sicherheitsarchitektur dieser Lenksysteme weiterentwickelt, so dass ein Entfall der mechanischen Verbindung zwischen Lenkrad und Lenksystem möglich sein wird. In diesem Zusammenhang werden verschiedenste Ausführungen von Getriebe eingesetzt, wobei unter anderem auch ein Cyclobeltgetriebe verwendet werden kann. Die Planeten-Zahnscheiben eines solchen Cyclobeltgetriebes werden dabei beispielsweise auf einem Planetenträger gelagert. Dabei kann zwischen einer Hohlscheibe des Getriebes und einer Planeten-Scheibe etwa ein doppelt schräg verzahnter Riemen verlaufen. Diese lassen sich bei der Montage häufig nicht einfach axial einschieben. Zum Montieren von Zahnriemen in das Getriebe des Force-Feedback-Aktuators ist es notwendig, Spiel zur Verfügung zu haben, um die Zähne des Riemens über die Zähne der Zahnscheibe schieben zu können. Nach der Montage soll ein Riemenrad den Riemen in ein Riemenhohlrad drücken. Dafür muss das Spiel wieder aus dem System genommen werden können.
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Aus der
DE 10 2007 019 258 A1 ist ein Verfahren für den Zusammenbau einer elektrischen Hilfskraftlenkung als bekannt zu entnehmen. Dabei wird zur Einstellung der Zahnriemenspannung eines Zahnriemens in einer Hilfskraftlenkung achsparalleler Bauart ein Verfahren vorgestellt, bei dem eine Größe geeignet zur Quantifizierung einer momentanen Zahnriemenspannung abgefühlt wird und nach deren Maßgabe ein Achsabstand zumindest einer Riemenscheibe mittels einer hierfür vorgesehenen externen Vorrichtung variiert und abschließend festgelegt wird. Die externe Vorrichtung weist dabei nicht explizit ein excentrisches Bauteil und ein angeordnetes Funktionselement auf.
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Aus der
WO 2008/101771 ist eine Vorrichtung zum Spannen des Riemens eines elektrischen Lenkungsantriebs als bekannt zu entnehmen. Dabei ist ein Lenkgehäuse vorgesehen, welches eine Lenkwelle und eine Riemenscheibe aufweist, welche an der Lenkwelle befestigt ist. Ein Elektromotor, welcher ein Motorgehäuse und eine Motorwelle aufweist, ist in einer Öffnung des Lenkgehäuses gelagert. Die Motorwelle und die Lenkwelle erstrecken sich parallel zueinander. Ein Endbereich der Motorwelle ragt in das Lenkgehäuse hinein und ist mit einer Riemenscheibe versehen, die an der Motorwelle befestigt ist. Die Riemenscheibe der Lenkwelle ist durch einen Riemen mit der Riemenscheibe der Motorwelle verbunden. Das Motorgehäuse ist in der Öffnung des Lenkgehäuses mittels eines Lagerschildes abgestützt, wobei das Lagerschild einen excentrischen Halsbereich aufweist, so dass durch Drehen des Lagerschildes relativ zum Lenkgehäuse der Riemen auslenkbar gespannt werden kann. Ein weiteres Funktionselement, welches ausgelegt ist, eine Bewegung des Excenterwellenelements in eine Bewegung der zumindest einen Planeten-Zahnscheibe umzuwandeln, um somit den Riemen zu spannen, ist dabei nicht vorgesehen.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine alternative Vorrichtung bereitzustellen, mit welcher eine besonders feine Einstellung und Spannung eines Riemens in einem Force-Feedback-Aktuator möglich ist.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Vorrichtung zur Einstellung und Spannung eines Riemens in einem Force-Feedback-Aktuator bereitgestellt wird. So eine Vorrichtung umfasst zumindest ein Excenterwellenelement, welches ausgelegt ist, an einer Planetenträgervorrichtung mit zumindest einer Planeten-Zahnscheibe angeordnet zu werden, wobei die Planetenträgervorrichtung für einen Force-Feedback-Aktuator geeignet ist, wobei zumindest ein Funktionselement an dem zumindest einen Excenterwellenelement angeordnet ist, welches ausgelegt ist, eine Bewegung des Excenterwellenelements in eine Bewegung der zumindest einen Planeten-Zahnscheibe umzuwandeln. Auf diese Weise ist eine besonders feine Einstellung und Spannung eines Riemens in einem Force-Feedback-Aktuator möglich. Die umzuwandelnde Bewegung der zumindest einen Planeten-Zahnscheibe kann beispielsweise eine radiale Bewegung sein. Die Vorrichtung kann beispielsweise in der Planetenträgervorrichtung, welche auch als Planetenträger bezeichnet werden kann, integriert werden. Dabei ist es zum Beispiel möglich , mindestens ein Excenterwellenelement pro Lagerstelle einer Planeten-Zahnscheibe vorzusehen. Das Excenterwellenelement beziehungsweise schlicht die Welle bietet beispielsweise mit Hilfe des Funktionselements die Möglichkeit, die Planeten-Scheibe für die Montage radial zu verstellen und im montierten Zustand eine radiale Vorspannung auf einen Riemen auszuüben. Eine besonders feine Einstellung ist somit auf einfache und effiziente Weise möglich.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zumindest eine Excenterwellenelement zumindest einen Rundwellenabschnitt und zumindest einen excentrischen Zylinderabschnitt umfasst, wobei das zumindest eine Funktionselement an dem zumindest einen excentrischen Zylinderabschnitt angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das Excenterwellenelement, welches auch als Excenterwelle bezeichnet werden kann, als Rundwelle ausgeführt werden, die nur abschnittsweise excentrische Zylinderabschnitte aufweist. Somit kann dieses Bauteil eine effiziente Konstruktion aufweisen und somit kostengünstig hergestellt werden. Die Zuordnung des Funktionselements bietet zudem eine direkte Übermittlung der Bewegung, so dass eine besonders feine Einstellung möglich ist.
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Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Vorrichtung zusätzlich zumindest ein Federelement umfasst. Beispielsweise kann so ein Federelement direkt auf der Achse einer Strecke zwischen den Mittelpunkten von Planet und Planetenträger derart vorgesehen beziehungsweise verbaut sein, dass ein durch Fertigungstoleranzen auftretendes Spiel ausgeglichen und radiale Kräfte gehalten werden, welche im Betrieb auftreten. Das Federelement kann beispielsweise unter einer Planeten-Zahnscheibe angeordnet sein, wobei die Anzahl der Federelemente beispielsweise gleich der Anzahl der Planeten-Zahnscheiben sein kann. Alternativ kann die Anzahl der Federelemente zumindest zwei pro Planeten-Zahnscheibe betragen. Mit anderen Worten können mindestens zwei Federelemente pro Planeten-Zahnscheibe angeordnet sein.
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Ferner ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der zumindest eine excentrische Zylinderabschnitt an zumindest einem Endbereich des zumindest einen Rundwellenabschnitts angeordnet ist. Beispielsweise könnte das Excenterwellenelement nur einen Rundwellenabschnitt aufweisen und an jeweiligen Enden jeweils einen excentrischen Zylinderabschnitt. Somit ist eine noch einfachere Konstruktion möglich und eine feine Einstellung ist noch besser zu erreichen.
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Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Excenterwellenelement eine Gesamtlänge aufweist, welche gleich einer Gesamtlänge von zumindest einer Planeten-Zahnscheibe ist. Mit anderen Worten erstreckt sich die Excenterwelle auf die gesamte Länge der Planeten-Zahnscheiben, so dass beide Lagerstellen der Zahnscheiben synchron eingestellt werden können, was somit eine besonders feine Einstellung ermöglicht.
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Des Weiteren ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Funktionselement zumindest einen Bolzen umfasst und das zumindest eine Excenterwellenelement zumindest einen Aufnahmebereich umfasst, welcher ausgelegt ist, den zumindest einen Bolzen aufzunehmen. Beispielsweise kann mithilfe kleiner Bolzen, die in Aufnahmebereichen etwa in Form von Bohrungen zwischen den excentrischen Abschnitten der Welle und der Lagerung der Planeten-Scheibe geführt werden, die Position der Planeten radial verändert werden. Diese Bolzen können etwa auf der Strecke zwischen dem Mittelpunkt des Planeten und dem Mittelpunkt des Planetenträgers angeordnet sein. Eine besonders feine Einstellung kann somit noch besser gewährleistet werden.
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Zudem ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Excenterwellenelement stirnseitig ein Kraftübertragungselement umfasst. Die Einstellung kann somit nicht nur besonders gezielt vorgenommen werden, sondern auch besonders praktikabel, da der Zugang von außen besonders einfach vorgesehen ist.
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Des Weiteren ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Kraftübertragungselement einen Sechskantbereich oder einen Schlitzbereich oder einen Kreuzschlitzbereich oder einen Vielzahnbereich oder einen Torxbereich aufweist. Die zuvor genannten Vorteile lassen sich somit noch besser erreichen.
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Auch ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das zumindest eine Federelement eine Schraubenfeder oder eine Blattfeder ist. Auch könnte das Federelement eine beliebig andere Federart sein. Je nach Anwendungsfall und vorliegendem Getriebe kann die Stärke und Art des Federelements ausgewählt und entsprechend in der Vorrichtung vorgesehen werden.
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Schlussendlich ist in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Vorrichtung zumindest zwei Excenterwellenelemente pro Lagerstelle der zumindest einen Planeten-Zahnscheibe umfasst, wobei die jeweiligen Bolzen der zumindest zwei Excenterwellenelemente in einem bestimmten Winkel in Bezug aufeinander und zu der Lagerstelle angeordnet sind. Mit anderen Worten können die Bolzen bei zwei Excenterwellen pro Lagerstelle paarweise in einem Winkel dazu angeordnet werden. Beispielsweise könnte der Winkel ausgewählt sein aus einem Intervall zwischen 120° und 20°, zum Beispiel 90° oder 45°. Während die Federelemente unter jedem der beispielsweise drei Planeten-Zahnscheiben des Getriebes angeordnet sein können, kann die Excenterverstellung bei nur einer oder mehreren Planeten-Zahnscheiben integriert werden. Je mehr Verstelleinrichtungen beziehungsweise Vorrichtungen vorhanden sind, desto mehr Spiel kann für die Montage des Riemens geschaffen werden. Eine besonders feine Einstellung ist somit noch besser möglich.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Planetenträgervorrichtung mit Planeten-Zahnscheiben und Vorrichtungen zur Einstellung und Spannung eines Riemens;
- 2 eine Schnittansicht eines Teilbereichs einer Planetenträgervorrichtung mit einer Planeten-Zahnscheibe und Vorrichtungen zur Einstellung und Spannung eines Riemens;
- 3 ein Excenterwellenelement;
- 4 eine schematische Darstellung einer Planetenträgervorrichtung mit Planeten-Zahnscheiben und Vorrichtungen zur Einstellung und Spannung eines Riemens.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Planetenträgervorrichtung 10 mit Planeten-Zahnscheiben 12 und Vorrichtungen 14 zur Einstellung und Spannung eines Riemens, wobei der Riemen selbst nicht dargestellt wird. Sowohl die Planeten-Zahnscheiben 12 als auch die Vorrichtungen 14 sind im eingebauten Zustand zu erkennen, wobei die Planetenträgervorrichtung 10 nur zum Teil abgebildet ist, so dass ein freier Blick auf die zuvor genannten Komponenten dargestellt ist. Die Planetenträgervorrichtung 10 weist eine im Wesentlichen dreieckige Form mit nach innen eingefallenen Seitenbereichen auf. In den jeweiligen Eckbereichen sind jeweils die insgesamt drei Planeten-Zahnscheiben 12 zu erkennen. Sowohl die Form als auch die Anzahl sind nur beispielhaft dargestellt und die vorgestellte Vorrichtung 14 könnte auch in jegliche anders gestaltete Planetenträgervorrichtung 10 eingebaut beziehungsweise angeordnet werden. Die zwei gezeigten Vorrichtungen 14 sind bezogen auf die Bildebene unterhalb der obersten Planeten-Zahnscheibe 12 angeordnet, wobei sie jeweils rechts und links leicht seitlich versetzt vorgesehen sind. Auch diese Anordnung ist nur beispielhaft anzusehen und es sind andere Varianten vorstellbar. Die Vorrichtungen 14 umfassen jeweils ein Excenterwellenelement 16. Das jeweilige Excenterwellenelement 16 weist jeweils mittig ein Rundwellenabschnitt 18 auf. Zudem sind an den jeweiligen Endbereichen 20 jeweils excentrische Zylinderabschnitte 22 dargestellt. Bezogen auf die Bildebene ist der jeweilige rechte excentrische Zylinderabschnitt 22 in die Planetenträgervorrichtung 10 eingesteckt, so dass jeweilig zugehörige Funktionselemente nicht dargestellt sind. Auch auf der gegenüberliegenden Seite, welche frei und somit ohne den Rest der Planetenträgervorrichtung 10 dargestellt ist, sind die jeweilig zugehörigen Funktionselemente nicht dargestellt. Die beiden Excenterwellenelemente 16 weisen eine Gesamtlänge auf, welche sich aus den jeweiligen Rundwellenabschnitten 18 und den zugehörigen excentrischen Zylinderabschnitten 22 zusammensetzt, die insgesamt eine gleiche Länge der Planeten-Zahnscheiben 12 aufweist.
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2 zeigt eine Schnittansicht eines Teilbereichs einer Planetenträgervorrichtung 10 mit einer Planeten-Zahnscheibe 12 und Vorrichtungen 14 zur Einstellung und Spannung eines Riemens, wobei der Riemen selbst nicht dargestellt wird. Die zwei gezeigten Vorrichtungen 14 umfassen jeweils ein Excenterwellenelement 16 und jeweils ein Funktionselement 24, wobei das jeweilige Funktionselement 24 zwischen einer Lagerstelle 44 und dem jeweiligen Excenterwellenelement 16 angeordnet ist. Von den Excenterwellenelementen 16 sind jeweils nur die excentrischen Zylinderabschnitte 22 zu erkennen, welche an der jeweiligen Stirnseite der Excenterwellenelemente 16 angeordnet sind. Die excentrischen Zylinderabschnitte 22 umfassen dabei einen kreisförmigen Grundkörper 26, auf den aufgesetzt kreisförmige kleinere Kraftübertragungselemente 28 angeordnet sind. In der gezeigten 2 weisen die beiden Kraftübertragungselemente 28 innenliegende Sechskantbereiche 30 auf. Bezogen auf die Bildebene ist das linke Excenterwellenelement 16 mit seinem excentrischen Zylinderabschnitt 22 und dem zugehörigen Kraftübertragungselement 28 derart verdreht, so dass das angeordnete Funktionselement 24, welches hier beispielsweise als Bolzen dargestellt ist, die Drehbewegung des Excenterwellenelements 16 in eine im Wesentlichen laterale Bewegung übersetzt und somit in einen Bereich 32 von der Planeten-Zahnscheibe 12 hineinragt, so dass hier eine Bewegung entsprechend auf die Planeten-Zahnscheibe 12 übertragen wird beziehungsweise eine Positionierung oder Lagerung der Planeten-Zahnscheibe 12 durch die Vorrichtung 14 beeinflusst wird. Die Lagerstelle 44 ist in der 2 so dargestellt, dass neben dem äußeren Element, auf welchem das Bezugszeichen direkt verweist, auch die zwei nachfolgenden Elemente als Bestandteil dieser Lagerstelle 44 zu interpretieren sind. Mit anderen Worten ist eine kugelgelagerte Lagerstelle 44 in der 2 dargestellt. Hingegen ist das rechte Excenterwellenelement 16 mit seinem excentrischen Zylinderabschnitt 22 und dem zugehörigen Kraftübertragungselement 28 in einer anderen Position verdreht, so dass das angeordnete Funktionselement 24, welches hier beispielsweise als Bolzen dargestellt ist, nicht in den Bereich 32 von der Planeten-Zahnscheibe 12 hineinragt und somit keinen Einfluss auf die Positionierung der Planeten-Zahnscheibe 12 vollzogen wird. Zwischen den beiden Excenterwellenelementen 16 ist mittig ein Federelement 34 zu erkennen, welches in Kontakt mit der Planeten-Zahnscheibe 12 ist und diese abstützt beziehungsweise vorspannt. Dabei sorgt also die Feder mit für eine Vorspannung der Planeten-Zahnscheiben.
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3 zeigt ein Excenterwellenelement 16. Dieses Excenterwellenelement 16 weist mittig den besagten Rundwellenabschnitt 18 mit jeweiligen Endbereichen 20 auf. Zudem sind an den jeweiligen Endbereichen 20 jeweils excentrische Zylinderabschnitte 22 dargestellt. Die excentrischen Zylinderabschnitte 22 weisen jeweils einen Grundkörper 26 auf, welcher einen größeren Radius als der Rundwellenabschnitt 18 aufweist. Zudem sind jeweilige Kraftübertragungselemente 28 zu erkennen, wobei ein Radius von diesen Kraftübertragungselementen 28 kleiner ist als der Radius von einem jeweiligen Grundkörper 26, so dass eine anwenderfreundliche Gestaltung im Sinne einer praktikablen Montage gegeben ist. Zwischen dem Grundkörper 26 und dem Kraftübertragungselement 28 ist in dieser Darstellung zudem noch ein ebenfalls im Wesentlichen runder Verbindungskörper 36 zu erkennen. Bezogen auf die Bildebene ist an dem linken Verbindungkörper 36 ein excentrischer Bereich zu erkennen. Zudem ragt ein innenliegender Sechskantbereich 30 bis in den Verbindungskörper 36 hinein. Dieser innenliegende Sechskantbereich 30 kann auch als Vertiefung 40 wahrgenommen werden. In einer nicht dargestellten Weise könnte diese Vertiefung 40 auch die Form von einem Schlitzbereich, Kreuzbereich, Vielzahnbereich oder Torxbereich aufweisen beziehungsweise derart ausgeführt werden.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Planetenträgervorrichtung 10 mit Planeten-Zahnscheiben 12 und Vorrichtungen 14 zur Einstellung und Spannung eines Riemens, wobei der Riemen selbst nicht dargestellt wird. Zu erkennen sind bei den Vorrichtungen 14 die jeweiligen Excenterwellenelemente 16 mit den zugehörigen Funktionselementen 24, wobei jeweilige Excenterwellenelemente 16 Kraftübertragungselemente 28 aufweisen. Das dargestellte Kreuz kennzeichnet dabei eine jeweilige Drehachse des gesamten Excenterwellenelements 16. Jeweils daneben sind jeweilige Federelemente 34 zu erkennen. Mit anderen Worten bedingt eine Einstellung des jeweiligen Excenterwellenelements 16 gleichzeitig eine synchrone Einstellung beider Lagerstellen 44, sodass mittels nur einer Bewegung gleichzeitig mehrere Einstellungen möglich sind. Die gezeigten Größenverhältnisse sind in der 4 lediglich beispielhaft dargestellt und können in nicht gezeigten Beispielen variieren. Insbesondere handelt es sich bei der 4 lediglich um eine schematische Darstellung, um das mit der Erfindung zusammenhängende Prinzip näher zu erläutern.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Planetenträgervorrichtung
- 12
- Planeten-Zahnscheibe
- 14
- Vorrichtung zur Einstellung und Spannung eines Riemens
- 16
- Excenterwellenelement
- 18
- Rundwellenabschnitt
- 20
- Endbereich
- 22
- excentrischer Zylinderabschnitt
- 24
- Funktionselement
- 26
- Grundkörper
- 28
- Kraftübertragungselement
- 30
- innenliegender Sechskantbereich
- 32
- Bereich
- 34
- Federelement
- 36
- Verbindungskörper
- 38
- excentrischer Bereich
- 40
- Vertiefung
- 44
- Lagerstelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007019258 A1 [0003]
- WO 2008/101771 [0004]
