-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Aktuatorsystem für eine Rückblickvorrichtung, eine Rückblickvorrichtung mit einem solchen Aktuatorsystem und ein Fahrzeug mit einer solchen Rückblickvorrichtung.
-
Bei Rückblickeinrichtungen, wie z.B. Rückspiegeleinrichtungen, ist es Stand der Technik, Aktuatoren zu verwenden, um die Spiegelplatte so einzustellen, dass sie dem für den jeweiligen Fahrer geeigneten Sichtfeld entspricht. Darüber hinaus sind Powerfolds für das Umklappen des Spiegels, z.B. in einer Parksituation, auch unter Verwendung von Aktuatoren im Stand der Technik bekannt.
-
Der Einbau eines oder mehrerer Aktuatoren, um die Funktionalität für die Verstellung der Spiegelplatte und/oder das Klappen des Spiegels zu gewährleisten, führt jedoch zu einer Vielzahl von Teilen, die für den ordnungsgemäßen Betrieb des Spiegels erforderlich sind. Darüber hinaus sind die vorhandenen elektromechanischen Aktuatoren oft geräuschvoll, schwer und groß und insbesondere nicht ausfallsicher in Bezug auf äußere Kräfte, die auf die Rückblickeinrichtung, insbesondere auf das Spiegelglas, einwirken. Zudem ist die Montage, Implementierung und Wartung der jeweiligen Aktuatoren oft schwierig. All diese Umstände führen wiederum zu relativ hohen Kosten, die mit bekannten Aktuatoren verbunden sind.
-
Die gleichen Aspekte gelten sinngemäß auch für fortschrittliche Fahrzeugersatzsysteme, wie z.B. Rückfahrkameras, die ebenfalls die Funktionalität der Einstellung des Sichtfeldes und/oder des Klappen des Systems durch mechanische Bewegung des Systems erfordern.
-
Hierbei lehrt insbesondere die US-Patentanmeldung Nr.
US 2007/ 0 285 812 A1 einen Rückspiegel-Neigeaktuator umfassend eine Kupplungsbaugruppe, die das Drehmoment von einem Aktuatormotor selektiv auf eine von mindestens zwei Abtriebswellen auf der Grundlage der Motordrehzahl überträgt.
-
Ferner wird in der US Patentschrift Nr.
US 6 981 774 B2 ein Fahrzeugrückspiegel, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, das einen durch einen Spiegel verschlossenen Eingang enthält, ein erstes Antriebsmittel zum Schwenken des Spiegels um eine erste Achse, ein zweites Antriebsmitteln zum Schwenken des Spiegels um eine zweite, zur ersten Achse senkrechte Achse und Steuermittel zur selektiven Betätigung der ersten und zweiten Antriebsmittel, wobei die Steuermittel eine einzige drehbare Antriebsmotorvorrichtung umfassen, offenbart.
-
Zudem offenbart die US Patentanmeldung Nr.
US 2004/ 0 105 180 A1 ein erstes und ein zweites hin- und herbewegbares Element, das zwischen einem Motor und einem Spiegel angeordnet ist und durch die vom Motor geleitete Rotationskraft selektiv hin- und herbewegt wird, um einen Spiegel zu kippen. Wenn der Motor in einer ersten Drehrichtung gedreht wird, wird das zweite hin- und herbewegbare Element stationär gehalten und das erste hin- und herbewegbare Element wird hin- und herbewegt, um den Spiegel in vertikaler Richtung zu kippen. Wenn der Motor in einer zweiten Drehrichtung gedreht wird, die der ersten Drehrichtung des Motors entgegengesetzt ist, wird das erste hin- und herbewegbare Element stationär gehalten und das zweite hin- und herbewegbare Element wird hin- und herbewegt, um den Spiegel in horizontaler Richtung zu kippen.
-
Auch offenbart die deutsche Patentanmeldung Nr.
DE 27 59 230 A1 eine Einrichtung zur Verstellung eines beweglich gelagerten Elementes, beispielsweise eines Rückblickspiegels in Kraftfahrzeugen, mit einer gestellfest gelagerten, antreibbaren Gewindespindel und einem mit dieser Gewindespindel kämmenden, mit dem beweglichen Element gekoppelten Stellglied, die dadurch gekennzeichnet ist, dass an dem Stellglied ein mit der Gewindespindel kämmendes Zahnrad drehbar festgelegt ist, wobei die Drehbewegung dieses Zahnrades durch eine Bremseinrichtung blockierbar ist.
-
Weiterhin lehrt die britische Patentanmeldung Nr.
GB 1 559 705 A eine Anordnung zur Außenrückspiegelbefestigung mit Fernsteuerung für ein Fahrzeug, umfassend einen ersten und einen zweiten zusammenwirkenden Schwenkanordnungsabschnitt, einen im allgemeinen bogenförmigen Antriebsarm, der um eine Achse relativ zum zweiten Schwenkanordnungsabschnitt drehbar ist, ein Paar Betätigungsarme, die am ersten Abschnitt befestigt sind und sich im Wesentlichen parallel dazu erstrecken und einen Abschnitt des bogenförmigen Antriebsarms dazwischen umklammern, und Mittel zum Drehen des Antriebsarms um die Achse, um dadurch durch Eingriff mit den Betätigungsarmen zu bewirken, wobei der erste Schwenkabschnitt relativ zum zweiten Schwenkabschnitt um eine zur Drehachse des Antriebsarms parallele Drehachse gedreht wird.
-
Es wäre wünschenswert, ein elektromechanisches Aktuatorsystem zur Verfügung zu haben, das zumindest weniger schwer und kleiner ist als die Geräte nach dem Stand der Technik. Außerdem wäre es wünschenswert, nur einen Motor zu verwenden, um das Spiegelelement in alle gewünschten Richtungen anzutreiben.
-
Gegenstand der Erfindung ist ein elektromechanisches Aktuatorsystem, das zumindest weniger schwer und kleiner ist als die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, die nur einen Motor zum Antrieb der Wellen des Aktuators umfassen.
-
Dieses Problem wird durch ein Aktuatorsystem für eine Rückblickvorrichtung gelöst, das eine Zwei-Achsen-Einstellung einer mit dem Aktuatorsystem verbundenen Komponente, vorzugsweise eines Rückblickelements, ermöglicht:
- - eine erste Welle, die um eine erste Drehachse drehbar ist,
- - eine zweite Welle, die um eine zweite, nicht parallel zur ersten Drehachse ausgerichtete Drehachse drehbar ist, wobei die erste und die zweite Welle so geformt sind, dass sie sich gegenseitig kreuzen und einen einzigen Drehpunkt für das Aktuatorsystem bilden;
- - ein einzelnes Aktuatorelement mit einem Antriebsmechanismus, um die erste und zweite Welle unabhängig voneinander zu drehen, um die Zwei-Achsen-Einstellung um den einzigen Drehpunkt durchzuführen,
wobei die Wellen auf dem Aktuatorelement angeordnet sind und jede Welle ein durchgehendes Loch aufweist, wobei ein Nocken auf dem Aktuatorelement montiert ist, um um eine einzige Nockenachse gedreht zu werden, und durch beide Löcher der Wellen verläuft, um die Komponente um den einzigen Drehpunkt zu drehen, wobei die Wellen jeweils zwei gegenüberliegend angeordnete Kontaktflächen aufweisen, die sich von einem Rand des Lochs in das Loch erstrecken, und der Nocken geeignet geformt ist, um eine einstellbare Kippkraft auf jede der Kontaktflächen jeder Welle in Abhängigkeit von einer Drehposition des Nockens aufzubringen, um die Wellen unabhängig voneinander zu drehen.
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Aktuatorsystem zur zweiachsigen Verstellung eines Bauteils, z.B. einer optischen Fläche, wie es z.B. bei rückwärts gerichteten Außenspiegeln eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann, wobei das Aktuatorsystem auf einen Glasaktuator bezogen wird. Diese und andere Anwendungen erfordern, dass die Ausrichtung der Oberfläche relativ zu einem nominalen Zentrum in alle Richtungen und bis zu einem maximalen Ausmaß bewegt werden muss. Das primäre Konzept der Innovation besteht darin, zwei Verstellachsen bereitzustellen, so dass sie unabhängig voneinander funktionieren, wobei die Bewegung der einen Drehachse oder der zugehörigen Verbindungen keine Auswirkungen auf die Bewegung der anderen hat. Die beiden Justierachsen kreuzen sich, um einen einzigen Drehpunkt zu bilden, der für die Spiegelmanipulation innerhalb einer minimalen Offsetsituation geeignet ist. Jede Welle ist mit gegenüberliegenden Kontaktflächenpositionen versehen, z.B. in der Nähe des Bereichs, in dem sich die Wellen überkreuzen. Der Raum zwischen den Wellen und dem Loch durch beide Wellen ist daher mit vier solcher Kontaktflächen umrahmt, die jeweils einen eindeutigen Justiervektor darstellen (a, b, c und d, siehe unten). Der einzelne Rotationspunkt bezeichnet den Punkt, an dem sich die Drehachsen kreuzen oder an dem sich eine Projektion einer Drehachse auf die andere Drehachse kreuzt.
-
Der Nocken, auch als schraubenförmiger Nocken bezeichnet, wirkt sich auf den unabhängigen Antrieb auf vier Outputvektoren für das Aktuatorsystem aus, wobei nach oben von unten und links von rechts getrennt betrachtet wird. Die Outputspaare sind jedoch als eine einzige drehbare Nockenachse mechanisch gekoppelt, so dass der Nocken die Kontaktflächen nur in die gewünschte Position schiebt, nicht aber wieder zurückziehen muss. Die Drehung des Nockens bewirkt vier verschiedene Outputs: (a) die erste Welle in eine Richtung drehen, (b) die erste Welle in die entgegengesetzte Richtung drehen, (c) die zweite Welle in eine Richtung drehen und (d) die zweite Welle in die entgegengesetzte Richtung drehen. Das Nockenkonzept nutzt die beiden Drehrichtungen des Motors als Auslöser für die Umschaltung des Outputzustandes für die einzelnen Positionen der Wellen. Eine Richtung treibt immer die ausgewählte Outputs (a, b, c oder d) an, und die andere Richtung indiziert immer über vier mögliche Outputs (a, b, c oder d) als absoluter Richtungsauslöser. Dies unterscheidet sich von den bisherigen Konzepten, bei denen jede Richtungsänderung ein Auslöser für das Umschalten des Outputzustands ist, wobei jeder der vier Outputzustände eine eindeutige geometrische Position für die aktiven Komponenten mit Schaltungsweg zur Umschaltung zwischen den Zuständen in einer festen Reihenfolge aufweist. Durch die Kombination von Vorwärts- und Rückwärtsdrehung ist der Nocken in der Lage, selektiv auf die vier Verstellvektoren zu indexieren bzw. diese einzeln anzutreiben. Darüber hinaus gibt es bestimmte Nockenpositionen, bei denen kein Kontakt zwischen den Flügeln und einer beliebigen Kontaktfläche besteht, wobei eine freie manuelle Steuerung möglich ist.
-
Der Antriebsmechanismus wird aus einem Kraftgenerator, einem optionalen Getriebe und/oder selektiven Auskupplungen bestehen. Der Nocken kann dann durch ein Getriebe mit einem Motor angetrieben werden. Während es mechanisch zulässig ist, einen einfachen Antriebsstrang zu verwenden, der in beiden Richtungen gleich arbeitet, hat es einen spezifischen funktionellen Vorteil, wenn der Kurvenindex schnell im Vergleich zu der wünschenswert langsamen Verstellbewegung ist. Ferner wird vorgeschlagen, dass die zur Anpassung erforderliche Kraft wesentlich größer ist als die zur Indexierung erforderliche. Daher ist es vorteilhaft, einen Getriebe-Antriebsstrang bereitzustellen, der eine hohe Untersetzung in Vorwärtsrichtung (Verstellen) und eine niedrige Untersetzung in Rückwärtsrichtung (Indexierung) aufweist. Es gibt verschiedene Mechanismen, die diese asymmetrische Getriebefunktion bereitstellen können, jedoch wurde das Arbeitskonzept auf der Grundlage einer geometrisch kompakten Stapelung von sequentiellen Getriebefunktionen gewählt. Die bevorzugte Umsetzung ist die Schaffung eines schwimmenden Zykloidrads, das mittels einer Freilauf-/Exzenter-Hybrids in Vorwärtsrichtung arbeitet. In umgekehrter Richtung kuppelt das Hybridgang aus und wird wechselseitig als Ratsche oder Reibungskupplung oder ähnliches eingelegt. Mit dieser Anordnung kann eine richtungsabhängige Änderung des Untersetzungsverhältnisses in der Größenordnung von 1:80 (oder mehr) erreicht werden. Mit zwei weiteren ersten Getriebestufen, die ein festes Untersetzungsverhältnis von etwa 1:50 ergeben, ist es also möglich, für beide Betriebsarten geeignete Nockendrehzahlen zu erzeugen. Die gleiche wählbare Ausgangsfunktion könnte in Verbindung mit einer Reihe alternativer Methoden erreicht werden, einschließlich proportionaler SMA-Drahtkontraktion, SMA-Feder oder einer anderen speziell ausgebildeten Form, eines neuartigen Motors mit SMA-Drähten, piezoelektrischen Aktuators und anderer Motorformen. Der Nocken kann direkt vom Motor angetrieben werden, oder unter Verwendung eines einfachen oder vollständigen Antriebsstrangs, je nach Geschwindigkeit und Kraftfähigkeit der Elemente. In einer Ausführung ist der Nocken auf einem Schaft des Zykloidrads montiert, das über eine Torsionsfeder der innere Teil des Aktuatorelements ist, wobei ein Ende der Torsionsfeder am Zykloidrad, das andere Ende am Nocken befestigt ist. Der Nocken besteht aus zwei Flügeln, vorzugsweise einem ersten Flügel, der mit den Kontaktflächen der ersten Welle in Eingriff kommt, und einem zweiten Flügel, der mit den Kontaktflächen der zweiten Welle in Eingriff kommt.
-
Zusätzlich zu der optionalen Rückmeldung für die beiden eingestellten Ausgangsorientierungen kann es vorteilhaft sein, die Position des Nockens zu erfassen, um ihn korrekt zu indexieren.
-
Dies kann mit einer einfachen Encoder-Funktion zwischen einem großen Zahnrad und entweder einem optischen oder Halleffekt-Sensor erreicht werden, wobei eine einfache absolute Referenz möglich ist.
-
Der Aktuator nach der vorliegenden Erfindung ist weniger schwer und kleiner als die Vorrichtungen nach dem Stand der Technik und umfasst nur einen Motor zum Antrieb der Wellen des Aktuators. Zusätzlich ermöglicht der Einzelmotorantrieb einen geräuschärmeren Antrieb des Aktuators.
-
In einer Ausführungsform umfasst der Nocken mindestens zwei Flügel, die an verschiedenen Positionen angeordnet sind, die jeweils an die Stellen der Kontaktflächen jeder Welle angepasst sind und sich zu den Kontaktflächen hin erstrecken, wobei die Flügel so angepasst sind, dass sie während der Drehung des Nockens entlang der Kontaktflächen gleiten, um eine Kippkraft auf die Kontaktflächen auszuüben, um die Wellen zu drehen. Hier fährt der Flügel über eine der Kontaktflächen und lässt die Kontaktfläche daher nach unten senken, was aufgrund der entsprechend geformten Flügel zu einer Rotation der entsprechenden Welle führt.
-
In einer anderen Ausführungsform sind die Flügel an verschiedenen Drehstellen angeordnet, um die auf jede Welle ausgeübte Kippkraft zu trennen. Dies ermöglicht es, die beiden Wellen unabhängig voneinander anzutreiben.
-
In einer anderen Ausführungsform sind die Flügel asymmetrisch geformt und haben eine schräge Form in axialer Richtung der Drehachse des Nockens. Einer der Flügel fährt über eine der Kontaktflächen und senkt somit die Kontaktfläche nach unten ab, was aufgrund der entsprechend geformten Flügel zu einer Rotation der entsprechenden Welle führt, da die Flügel eine schräge Form in axialer Richtung der Nockenachse aufweisen. Wenn der Nocken in umgekehrter Richtung angetrieben wird, gibt der Flügel die Kontaktfläche aufgrund seiner geneigten Form entriegelt, wodurch ein Abstand zwischen Flügel und Kontaktfläche entsteht, wenn er in umgekehrter Richtung gedreht wird. Die Entriegelung wird auch als Indexierungsposition bezeichnet, in der der Nocken zu einem der vier Outputs (a, b, c oder d) gedreht werden kann, um mit einer anderen Kontaktfläche in Eingriff zu kommen, die für den gewünschten anderen Output bestimmt ist. In einer bevorzugten Ausführung sind die gegenüberliegend angeordneten Kontaktflächen jeder Welle neben einem Bereich positioniert, in dem sich die beiden Wellen überkreuzen.
-
In einer anderen Ausführungsform sind die erste und zweite Welle so angeordnet, dass die erste und zweite Drehachse senkrecht zueinander stehen. Dadurch entsteht ein Paar ähnlicher oder identischer Drehachsen, deren Wellen im Abstand von 90 Grad oder ungefähr 90 Grad zueinander angeordnet sind, mit geringem oder keinem Versatz.
-
In einer anderen Ausführungsform sind die erste und die zweite Welle so angeordnet, dass die erste und die zweite Drehachse in einer Ebene liegen. Die sich kreuzenden Drehachsen der Wellen bieten einen einzigen Rotationspunkt, der sich für Spiegelmanipulationen innerhalb einer minimalen Offsetsituation eignet. In einer anderen Ausführungsform erstrecken sich die erste und zweite Welle linear entlang der ersten und zweiten Drehachse.
-
In einer anderen Ausführungsform umfasst das Aktuatorsystem ferner ein Steuersystem, das so ausgelegt ist, dass es bei einer geforderten Verstellung des Bauteils das Aktivatorelement als Reaktion auf ein entsprechendes Eingangssignal auslöst. Das Steuersystem kann die erforderlichen Drehungen zur Durchführung der Zwei-Achsen-Einstellung der Komponente in einer effektiven und koordinierten Bewegung der Wellen und damit der Komponente steuern.
-
In einer anderen Ausführung wird das Steuersystem weiter angepasst, um eine Drehposition des Nockens und/oder der ersten und/oder zweiten Wellen in Bezug auf eine entsprechende Referenzposition zu bestimmen. Zusätzlich zu der optionalen Rückmeldung für die beiden eingestellten Ausgangsorientierungen wird auch die Anforderung gestellt, die Position des Nockens zu erfassen, um diese korrekt zu indexieren. Es wird erwartet, dass dies mit einer einfachen Encoder-Funktion zwischen einem großen Zahnrad und entweder einem optischen oder Halleffekt-Sensor erreicht wird, wobei eine einfache absolute Referenz möglich sein wird. Daher ist das Steuersystem so ausgelegt, dass es bei einer geforderten Verstellung des Bauteils auf ein entsprechendes Eingangssignal hin das Aktivatorelement auslöst und/oder eine Drehposition des Nockens und/oder der ersten und/oder zweiten Welle in Bezug auf eine entsprechende Referenzposition bestimmt.
-
In einer anderen Ausführungsform sind die Steuerung und/oder der Antriebsmechanismus so angepasst, dass die Position der ersten und zweiten Drehachse in ihrer aktuellen Position gehalten wird, falls kein Eingangssignal für die geforderte Einstellung empfangen wird. Einmal in der gewünschten Ausrichtung ist es erforderlich, dass das Bauteil, z.B. ein Spiegel in einer Rückblickeinrichtung, seine Ausrichtung gegen kleine Lasten und Vibrationen unabhängig von der Krafteinwirkung auf das System beibehält.
-
In einer alternativen Ausführungsform besteht die Steuerung des Stellantriebsystems aus einem auf dem Stellantriebselement angeordneten Potentiometer zur Bestimmung der Drehposition, das als kontinuierliches Potentiometer betrieben wird. Das Potentiometer arbeitet als Speichersystem für die Position des Nockens. In einer Ausführung besteht das Potentiometer aus drei Potentiometerbürsten. Die Bürsten kommen mit Widerstandsbahnen in Kontakt. Das Aktuatorelement kann aus Widerstandsbahnen bestehen, wobei die Widerstandsbahnen vorzugsweise aus einer Referenzspur und zwei variablen Widerstandsbahnen bestehen, die elektrisch voneinander unabhängig sind. Bei den Leiterbahnen kann es sich um Carbon-Leiterbahnen handeln, vorzugsweise um Carbon-Leiterbahnen mit variablem Widerstand und Carbon-Referenzleiterbahnen.
-
In einer Ausführung bestehen die Bürsten des Potentiometers aus zwei sich um 180° gegenüberliegenden Bürsten, die mit den beiden variablen Widerstandsbahnen in Kontakt kommen, und einer dritten Bürste in 90°-Stellung, die in ständigem Kontakt mit der Bezugsbahn steht, um die Drehposition des Nockens zu bestimmen. Die Positionsinformation des Potentiometers wird zur Bestimmung der Nockenposition verwendet, die auch als schraubenförmiger Nocken bezeichnet werden kann, die über eine Torsionsfeder auf dem Zykloidrad montiert ist. Dies wird zur Bestimmung der Feineinstellposition verwendet, wenn das Zykloidrad in eine Richtung gedreht wird, und der Indexposition, wenn das Zykloidrad in eine umgekehrte Richtung gedreht wird.
-
In einer anderen Ausführungsform können die erste und zweite Welle um den ersten und zweiten Winkel α innerhalb begrenzter erster und zweiter Winkelbereiche um die entsprechende erste und zweite Welle gedreht werden, vorzugsweise umfassen die ersten und zweiten Winkelbereiche Bereiche relativ zu einer Standardposition von ± 30 Grad, ± 20 Grad oder ± 15 Grad.
-
In einer anderen Ausführungsform umfasst der Antriebsmechanismus mindestens einen Entkopplungsmechanismus, der eine manuelle Verstellung der Ausrichtung des Bauteils ohne Konflikt mit dem Antriebsmechanismus ermöglicht, vorzugsweise kann die Entkopplung durch eine angewandte Kraft, die eine Schwellenkraft für die manuelle Verstellung überschreitet, vorzugsweise durch mindestens eine vorgegebene Reibungskupplung in Reihe oder parallel zum Antriebsmechanismus erfolgen. Es könnte erforderlich sein, dass das Bauteil durch externe Mittel beweglich ist, vorausgesetzt, dass eine Kraftschwelle überwunden wird, woraufhin das Bauteil (und das System) durch diese Kraft vernünftig steuerbar sein sollte, um eine neue, im Rahmen der Ergonomie akkurate Ausrichtung zu erreichen. Dies ist zum Beispiel bei Anwendungen im Automobilbereich der Fall, wo das Aktuatorsystem Teil einer Rückspiegelvorrichtung ist, die an einer Seite des Fahrzeugs angebracht ist, um Beschädigungen des Rückspiegels bei auf den Rückspiegel einwirkenden äußeren Kräften zu verhindern. Dieser Entkopplungsmechanismus könnte dem Antriebsmechanismus inhärent sein. Stehende Reibung wird mit einer voreingestellten, parallel zu den Antriebselementen wirkenden Reibungskupplung erreicht, die durch den Aufbau einer stabilen Vorspannung direkt zwischen den Wellen und dem Aktuatorgehäuse erreicht werden kann.
-
In einer anderen Ausführungsform ist der Antriebsmechanismus so angeordnet, dass der Nocken in einer Richtung um die Nockenachse gedreht wird, um die Kontaktflächen zu erfassen, und in der entgegengesetzten Richtung, um den Nocken von den Kontaktflächen zu lösen. Die Drehung des Nockens in eine Richtung führt dazu, dass der Nocken in die Kontaktflächen eingreift und sie in Bezug auf die endliche Drehposition der Nocken schiebt. Bei einer Drehung in die entgegengesetzte Richtung rutscht der Nocken auf einem versetzten Drehpunkt, der es ihr ermöglicht, den Abtrieb auszuschalten und dann die nächste Runde zu aktivieren. Dieses Lösen und Wiedereinrasten wird so lange fortgesetzt, wie die entgegengesetzte Richtung verwendet wird, wobei der Nocken immer an einer von vier Startpositionen gehalten wird. Dann wird der Nocken in die ursprüngliche Richtung gedreht, wobei der Output, der auf den Nocken ausgerichtet ist, beeinflusst wird.
-
In einer anderen Ausführungsform wird die Drehgeschwindigkeit des Nockens um die Nockenachse durch eine Kupplung des Antriebsmechanismus gesteuert, die so ausgelegt ist, dass sie bei geringen aufgebrachten Kippkräften schneller und bei hohen aufgebrachten Kippkräften langsam läuft. Hier dreht diese schnell, bis der gewählte Output kontaktiert wird, und fährt dann mit einer langsamen und kontrollierten Geschwindigkeit zur Einstellung der gewünschten Drehposition der Wellen.
-
In einer Ausführungsform hat das Aktuatorelement eine scheibenartige Form, wobei der Nocken in der Mitte der scheibenartigen Form montiert ist. Die scheibenartige Form besteht aus einem Zykloidrad als Innenteil und einem Zykloidring als Außenteil, der das Zykloidrad umgibt und einen Spalt zwischen den genannten Teilen lässt.
-
In einer anderen Ausführungsform besteht das Antriebssystem aus einem Exzentergetriebe. Dieses Exzentergetriebe besteht aus einer flexiblen Kupplung auf der Innenseite des Exzentergetriebes. Die flexible Kupplung kann ihre Form von einer Ringform in eine ovale Form ändern, abhängig von den Reibungskräften, die zwischen dem Zykloidrad und dem Exzenterrad wirken. Das Exzentergetriebe besteht ferner aus einer die flexiblen Kupplung umgebenden Außenform, wobei die Außenform eine nach innen gerichtete Zahnstruktur aufweist. Das Exzentergetriebe ist in dem Spalt des Aktuatorelements der oben genannten Ausführung angeordnet.
-
Zusätzlich bestehen die Außenkante des Zykloidrades und die Innenkante der flexiblen Kupplung am Exzenterrad jeweils aus einem oder mehreren einander gegenüberliegenden Zähnen. Bei der Drehung in einer ersten Richtung wird ein Eingriff von mindestens einem der Zähne zwischen dem Zykloidrad und der flexiblen Kupplung hergestellt. Dies führt dazu, dass die Außenform des Exzenterrades rotiert, während die flexible Kupplung des Exzenterrades stillsteht. Alternativ dazu wird das Aktuatorsystem in eine zweite Richtung gedreht, und zwar entgegengesetzt zur ersten Richtung, wobei die Zähne nicht ineinander greifen.
-
In einer anderen Ausführungsform besteht die flexible Kupplung an ihrer Außenseite aus mindestens einem Zapfen und die Außenform des Exzenterrades aus mindestens einer Kerbe an ihrer Innenseite, so dass, wenn ein Zapfen bei der Drehung in der ersten Richtung auf eine Kerbe trifft, ein vom Zykloidrad bereitgestellter Widerstand überwunden wird und das Exzenterrad rotiert.
-
In einer Ausführungsform dreht sich der Antriebsmechanismus zur Verstellung der ersten und zweiten Welle in die zweite Richtung, wobei ein Zahn des Zykloidrings in die Zähne an der Innenseite des oberen Gehäuses eingreift. Diese Progression ist im Verhältnis zur Drehzahl des Exzentergetriebes langsam, aber mit einem viel höheren Drehmoment. Diese Progression führt dazu, dass sich das Zykloidrad in die zweite Richtung dreht.
-
Eine andere Ausführungsform: Wenn eine manuelle Verstellkraft auf eine der Wellen ausgeübt wird, die eine Reibungskraft zwischen einem Gehäuse und einer ersten oder zweiten Welle übersteigt, können sich die Wellen drehen, während das Gehäuse stationär bleibt, so dass der Benutzer jede gewünschte Einstellung des Aktuatorsystems vornehmen kann.
-
Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Rückblickvorrichtung, die ein Rückblickelement und ein erfindungsgemäß an einem Gehäuse montiertes Aktuatorsystem umfasst, wobei das Rückblickelement mit dem Aktuatorsystem verbunden ist, um eine zweiachsige Verstellung des Rückblickelements um einen einzigen Drehpunkt zu ermöglichen. Das Aktuatorsystem bietet eine zweiachsige Einstellung auf eine optische Oberfläche, die für rückwärtig gewandte Außenspiegel eines Fahrzeugs verwendet wird, wobei das Aktuatorsystem auf einen Glasaktuator bezogen werden kann. Das Rückblickelement kann aus einem Spiegelelement oder einer Kamera bestehen. Die beiden Wellen werden dann in ein Gehäuse montiert, so dass sie in der Ausrichtung gehalten und an einen einzigen Antriebsmechanismus gekoppelt werden, der ebenfalls im Gehäuse montiert ist. Der Antriebsmechanismus wird aus einem Kraftgenerator, einem optionalen Getriebe und/oder selektiven Auskupplungen bestehen.
-
Das Gehäuse kann auch Rückkopplungselemente zur Bestimmung der Position der Verstellachsen und alle elektronischen Elemente zur Steuerung der Glasverstellfunktion enthalten. Zusätzliche Steuerfunktionen können in das Gerätepaket integriert werden; zum Beispiel LIN-Funktionalität. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, dass die Wellen rein rotatorisch sind und somit einfache Schäfte bilden, die durch das Gehäuse hindurchgehen. Mit eng anliegenden Schnittstellen und der Zugabe von Dichtungskomponenten und/oder -mitteln kann so das Eindringen der meisten umweltbedingten Verunreinigungen verhindert werden. Darüber hinaus kann die gesamte Aktuatorvorrichtung durch die Bereitstellung eines geeigneten elektrischen Steckverbinders und eine allgemein gute Konstruktion des Gehäuses mit einer ausreichenden IP-Einstufung versehen werden, bei der eine Abdichtung vorgenommen wird.
-
Bei einer anderen Ausführungsform der Rückblickeinrichtung ist die erste Welle über ein erstes Verbindungselement fest mit einem Rahmenelement verbunden, wobei das Rahmenelement das Aktuatorelement mit dem Gehäuse verbindet, und die zweite Welle ist über ein zweites Verbindungselement fest mit dem Rückblickelement verbunden. Bei der Anwendung als Glasaktuator mit zwei individuellen Verstellachsen wird der Aktuator als Zwischenglied zwischen dem Referenzkörper (Rahmenelement) und der beweglichen Fläche (Rückblickelement) positioniert. In dieser Position bewegt der Aktuator das Rückblickelement relativ zu sich selbst, aber er bewegt sich selbst und das Rückblickelement relativ zum Rahmenelement.
-
Die Verbindung des Aktuatorsystems mit dem Rahmen- und Rückblickelement, z.B. der Stützplatte, kann sich auf mechanische Schnittstellen stützen, bei denen der Großteil des Materials und der Merkmale auf das Rahmen- bzw. Rückblickelement entfällt. Dadurch wird das Aktuatorsystem, insbesondere das Aktuatorelement, so klein wie möglich gehalten und eine größtmögliche Designflexibilität des Rahmen- und Rückwandelements ermöglicht, was zu einer größeren Variation und Vereinfachung der Strukturen führt, mit dem Potenzial für weitere Gewichtseinsparungen.
-
In einer anderen Ausführungsform besteht die Rückblickvorrichtung aus einer Stützplatte, auf der das zweite Verbindungselement angeordnet ist, und einem an der Stützplatte befestigten Rückspiegelelement. Die Verwendung einer Stützplatte ermöglicht eine schnelle Befestigung des Rückspiegelelementes an der Rückhalteeinrichtung durch geeignete Befestigungsmechanismen zwischen Montageplatte und Rückspiegelelement, z.B. durch Befestigungsclips.
-
In einer anderen Ausführungsform der Rückblickeinrichtung können die erste und zweite Welle innerhalb begrenzter erster und zweiter Winkelbereiche des ersten und zweiten Winkels α um entsprechende erste und zweite Drehachse gedreht werden, wobei sich vorzugsweise die ersten und zweiten Winkelbereiche auf ± 30 Grad, ± 20 Grad oder ± 15 Grad relativ zu einer Standardposition erstrecken. Die Anwendung als Rücksichtssystem für Fahrzeuge erfordert, dass die Ausrichtung der Oberfläche relativ zu einem Nennmittelpunkt in alle Richtungen und bis zu einem maximalen Ausmaß, vorzugsweise nicht mehr als 15 Grad in beide Richtungen, bewegt werden muss.
-
In einer anderen Ausführung der Rückblickvorrichtung sind die erste und zweite Welle so angepasst, dass das Rückblickelement um eine der ersten oder zweiten Drehachse als vertikale Drehachse und die andere der ersten oder zweiten Drehachse als horizontale Drehachse eingestellt werden kann, wenn es an einem Fahrzeug angebracht ist. Im Hauptfall hat der Glas-Stellantrieb die verstellbaren Drehachsen R1 (vertikal) und R2 (horizontal). Zur Minimierung der aufgebrachten Lasten kann die vertikale Drehachse mit dem Rahmenelement und die horizontale Drehachse mit dem Rückblickelement, z.B. der Stützplatte, verbunden werden. Auf diese Weise wird die Bewegung, die am stärksten von der Schwerkraft beeinflusst wird und daher typischerweise den größten spezifischen Widerstand erfährt, die geringere Last bewegen. Obwohl die umgekehrte Anordnung gültig ist, sollten geometrische Zwänge einen Nutzen davon implizieren.
-
In einer anderen Ausführungsform der Rückblickvorrichtung ist die vertikale Drehachse an eine Powerfold-Funktion gekoppelt. Daraufhin würde die Schnittstelle für die vertikale Drehachse mit dem Grundrahmen verbunden, der die Rückblickvorrichtung mit dem Fahrzeug verbindet, und das Rahmenelement mit dem Aktuatorsystem. In diesem Fall hätte der Vertikalachsenantrieb einen größeren Drehweg, der auch ein Rückkopplungssystem beinhaltet, zumindest für den Funktionsbereich des Rückblickelements und eine Ausgangsposition. Ferner wäre es erforderlich, die Abkopplung des Abtriebs vom Antrieb über den fahrbaren Bereich hinaus in Vorwärtsdrehrichtung zuzulassen oder alternativ den Umfang des fahrbaren Bereichs zu vergrößern, um auch diese Bewegungen mit einzubeziehen. Es kann ferner erforderlich sein, eine Rastfunktion in der vertikalen Drehachse zur Unterstützung der manuellen Positionierung vorzusehen, wobei auch ein Vorteil für die Positionsstabilität erzielt werden kann.
-
In einer anderen Ausführungsform der Rückblickvorrichtung wird eine elektrische Versorgung des Aktivatorelements durch eine elektrische Verbindung gewährleistet, die zumindest in einem geeigneten Bereich flexibel ist, um eine Bewegung des Aktivatorelements zu ermöglichen. Durch die Bewegung des Aktuatorelements (Hauptteil/Gehäuse) relativ zum Rahmenelement kommt es auch zu einer Bewegung des elektrischen Steckverbinders, der das Aktuatorelement mit elektrischer Energie versorgt. Dieses Konzept impliziert also, dass die elektrische Schnittstelle zu einem Teil aus einem Abschnitt eines flexiblen Kabels oder aus separaten Drähten besteht, wenn deren Flexibilität in einem geeigneten Bereich vorgesehen ist. Diese Flexibilität ist zumindest in einer Richtung erforderlich.
-
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Fahrzeug, das mindestens eine an dem Fahrzeug angebrachte Rückblickvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung umfasst. Üblicherweise umfasst das Fahrzeug zwei Rückblickvorrichtungen an der Außenseite des Fahrzeugs auf der Fahrer- und Beifahrerseite sowie eine Innenrückblickvorrichtung. Mindestens eine, vorzugsweise alle diese Rückblickvorrichtungen können ein Aktuatorsystem nach der vorliegenden Erfindung umfassen. Der Begriff Fahrzeug kann jede Art von Fahrzeug bezeichnen, das mit mindestens einer Rücksichteinrichtung ausgestattet ist.
-
Die oben aufgeführten Ausführungsformen können einzeln oder in beliebiger Kombination verwendet werden, um die Vorrichtung und das Verfahren erfindungsgemäß zu gestalten.
-
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden in den folgenden Figuren detailliert dargestellt.
- 1: Eine Ausführungsform eines Aktuatorsystems nach der vorliegenden Erfindung (a) in einer perspektivischen Ansicht, (b) in einer Seitenansicht und (c) in einer Draufsicht;
- 2: eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktuatorsystems (a) in der Draufsicht, (b) in der Seitenansicht senkrecht zu einer Welle und (c) in der Seitenansicht entlang einer Welle;
- 3: Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Antriebssystems
- 4: Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Aktuatorsystems mit (a) Eingriff eines Exzentergetriebes mit einem Zykloidrad ohne verbleibende Montage, (b) Kerbe und Kupplungssystem von (a);
- 5: eine Ausführungsform eines Aktuators nach der vorliegenden Erfindung mit (a) Nockenanlage auf einem Zykloidrad mit montierter Torsionsfeder und (b) Nocken in Kontakt mit der ersten und zweiten Welle;
- 6: eine Ausführungsform eines Aktuators nach der vorliegenden Erfindung mit (a) Zahn auf flexibler Kupplung auf dem Exzenterrad, das dem Profil der Zähne auf dem Zykloidrad folgt und (b) Verschiebungsbewegung des Zykloidrades;
- 7 eine Ausführungsform eines Aktuators nach der vorliegenden Erfindung, bei der der Eingriff zwischen einem Zahn an der Außenform des Zykloidrades, der mit einem Zahn an der Innenseite des oberen Gehäuses in Eingriff steht, dargestellt ist;
- 8 eine Ausführungsform eines Aktuators nach der vorliegenden Erfindung, bei der am Zykloidrad angebrachte Potentiometerbürsten gezeigt sind;
- 9 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Aktuators mit (a) der Unterseite einer Leiterplatte mit Widerstandsbahnen und (b) einer Seitenansicht der Leiterplatte mit Potentiometerbürste und Widerstandsbahnen und (c) einer Obersicht der Leiterplatte mit Kontakt zwischen Potentiometerbürste und Widerstandsbahnen auf der Leiterplatte;
- 10 zeigt die aktiven Bereiche zwischen den beiden Potentiometern nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 11 eine erfindungsgemäße Ausführung eines Aktuators mit (a) einer Grundplatte, die ein Aktuatorsystem umfasst, und (b) einem Schrägzahnrad eines erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus im Eingriff mit dem Exzenterrad;
- 12: eine Ausführungsform einer Rückblickvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung (a) in einer perspektivischen Ansicht, (b) in einer Ansicht auf das Aktuatorsystem und (c) in einer Seitenansicht; und
- 13: Schematische Darstellung eines Fahrzeugs nach der vorliegenden Erfindung.
-
1 zeigt eine Ausführungsform eines Aktuatorsystems 1 nach der vorliegenden Erfindung (a) in perspektivischer Ansicht, (b) in Seitenansicht und (c) in Draufsicht. Das Aktuatorsystem 1 umfasst eine erste Welle 2, die um eine erste Drehachse R1 drehbar ist, eine zweite Welle 3, die um eine zweite Drehachse R2 drehbar ist, die nicht-parallel zur ersten Drehachse R1 ausgerichtet ist, wobei die erste und die zweite Welle 2, 3 geeignet geformt sind, um einander zu kreuzen und einen einzigen Rotationspunkt P für das Aktuatorsystem 1 zu bilden, und ein Aktuatorelement 4, das einen Antriebsmechanismus 4a umfasst, um die erste und die zweite Welle 2, 3 unabhängig voneinander zu drehen, um die Zwei-Achsen-Einstellung um den einzigen Rotationspunkt P durchzuführen. Die Wellen 2, 3 sind auf dem Aktuatorelement 4 angeordnet, und jede Welle 2, 3 umfasst ein durchgehendes Loch 21, 31 mit dem einzigen Drehpunkt P innerhalb des Lochs durch beide Wellen, wobei ein Nocken 7 auf dem Aktuatorelement 4 um eine einzige Nockenachse R3 gedreht montiert ist und durch beide Löcher 21, 31 der Wellen 2, 3 verläuft, siehe auch 2. Die Wellen 2, 3 bestehen jeweils aus zwei gegenüberliegend angeordneten Kontaktflächen 22, 23, 32, 33, die sich von einem Rand des Lochs 21, 31 in das Loch 21, 31 erstrecken. In 1 sind nur die Kontaktflächen 32, 33 der zweiten Welle 3 sichtbar, die entsprechenden Kontaktflächen 22, 23 der ersten Welle sind hinter dem Nockenmechanismus 7 verborgen. Der Nocken 7 ist so geformt, dass sie eine einstellbare Kippkraft TF auf jede der Kontaktflächen 22, 23, 32, 33 jeder Welle 2, 3 in Abhängigkeit von einer Drehposition des Nockens 7 ausübt, um die Wellen 2, 3 unabhängig voneinander zu drehen. Hier sind die Kontaktflächen 22, 23, 32, 33 jeder Welle 2, 3 neben einem Bereich positioniert, in dem sich die beiden Wellen 2, 3 überkreuzen. Die erste und zweite Welle 2, 3 sind so angeordnet, dass die erste und zweite Drehachse R1, R2 senkrecht zueinander stehen und so angeordnet sind, dass die erste und zweite Drehachse R1, R2 in einer Ebene liegen, wobei die erste und zweite Welle 2, 3 linear entlang der ersten und zweiten Drehachse R1, R2 verlaufen. Das Aktuatorsystem umfasst ferner ein Regelsystem 5 (hier nur schematisch dargestellt), das so ausgelegt ist, dass es bei einer geforderten Verstellung der Komponente 120 als Reaktion auf ein entsprechendes Eingangssignal das Aktuatorelement 4 auslöst (siehe 3). Das Steuersystem 5 ist ferner so angepasst, dass es eine Drehposition des Nockens 7 und/oder der ersten und/oder zweiten Welle 2, 3 in Bezug auf eine entsprechende Referenzposition bestimmt. Darüber hinaus sind die Steuerung 5 und/oder der Antriebsmechanismus 4a so angepasst, dass die Position der ersten und zweiten Welle 2, 3 in ihrer aktuellen Position gehalten wird, falls kein Eingangssignal für die geforderte Einstellung empfangen wird. Der Antriebsmechanismus 4a kann auch mindestens einen Entkupplungsmechanismus 4b umfassen, der eine manuelle Verstellung der Ausrichtung der Komponente 20 ohne Konflikt mit dem Antriebsmechanismus 4a ermöglicht, vorzugsweise kann die Entkopplung durch eine angewandte Kraft, die eine Schwellenkraft für die manuelle Verstellung überschreitet, vorzugsweise durch mindestens eine voreingestellte Reibungskupplung in Reihe oder parallel zum Antriebsmechanismus 42 erfolgen.
-
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Aktuatorsystems 1 nach der vorliegenden Erfindung (a) in einer Draufsicht, (b) in einer Seitenansicht senkrecht zu einer Wellenansicht und (c) in einer Seitenansicht entlang einer Welle. Zur besseren Übersicht ist in 2 b und c nur eine Welle 2 oder 3 des Aktuatorsystems 1 dargestellt, um den Nockenmechanismus zu demonstrieren. Das in 2 b und c gezeigte Prinzip gilt jedoch auch für die andere, hier nicht gezeigte Welle 3, 2. Der Nocken 7 besteht aus zwei Flügeln 71, 72, die sich an verschiedenen Positionen P1, P2 befinden, die jeweils an die Lage der Kontaktflächen 22, 23, 32, 33 jeder Welle 2, 3 angepasst sind und sich zu den Kontaktflächen 22, 23, 32, 33 hin erstrecken. Da die erste Welle zwischen der zweiten Welle 3 und dem Aktuatorelement 4 angeordnet ist, sind die Flügel 71 zwischen Flügel 72 und dem Aktuatorelement in einer Höhe angeordnet, die den Positionen der Kontaktflächen 22, 23 der ersten Welle 2 angepasst ist. Die Flügel 71, 72 sind so angepasst, dass sie während der Drehung des Nockens 7 entlang der Kontaktflächen 22, 23 oder 32, 33 der entsprechenden Wellen 2 oder 3 gleiten, um eine Kippkraft auf die Kontaktflächen 22, 23, 32, 33 auszuüben, um die Wellen 2, 3 zu drehen. Der Nockenmechanismus schiebt die Kontaktflächen immer in die gewünschte Position, um den gewünschten Drehwinkel zur Einstellung des Spiegelelements in die gewünschte Position zu erreichen. Deshalb sind die Flügel 71, 72 in der Draufsicht auf den Nocken 7 an verschiedenen Drehstellen P1, P2 angeordnet, um die auf jede Welle 2, 3 ausgeübte Kippkraft TF zu trennen. Um die gewünschte Kippkraft TF aufzubringen, sind die Flügel 71, 72 asymmetrisch geformt und haben in axialer Richtung der Drehachse R3 des Nockens 7 eine geneigte Form. Mit dem Nocken 7 und den entsprechend geformten Flügeln 71, 72 können die erste und zweite Welle 2, 3 innerhalb eines begrenzten ersten und zweiten Winkels gedreht werden α reicht um die entsprechenden ersten und zweiten Drehachsen R1, R2. Vorzugsweise umfassen die Bereiche des ersten und zweiten Winkels α Bereiche relativ zu einer Standardposition von ± 30 Grad, ± 20 Grad oder ± 15 Grad. Der Antriebsmechanismus 4a ist so angeordnet, dass der Nocken 7 in einer Richtung um die Nockenachse R3 gedreht wird, um die Kontaktflächen 22, 23, 32, 33 zu erfassen und in der entgegengesetzten Richtung, um den Nocken 7 von den Kontaktflächen 22, 23, 32, 33 zu lösen, um von der Drehung einer Welle 2, 3 auf die andere Welle 3, 2 oder vom Schieben der Welle im oder gegen den Uhrzeigersinn um die Drehachsen R1, R2 umzuschalten. Die Drehgeschwindigkeit des Nockens 7 um die Nockenachse R3 kann durch eine Kupplung des Antriebsmechanismus 4a gesteuert werden, die so angepasst ist, dass sie bei geringen aufgebrachten Kippkräften TF schneller und bei hohen aufgebrachten Kippkräften TF langsam läuft.
-
3 zeigt eine Explosionsansicht eines Aktuatorsystems nach der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung besteht aus einem Aktuatorsystem (1), das mit der Kippwelle der X-Achse an der Spiegelplatte befestigt ist, und dem Gehäuserahmen des Spiegels mit der Kippwelle der Y-Achse, wie in 11 (a) dargestellt. Diese Kippwellen 2,3 können unabhängig voneinander eingestellt werden, um die Einstellung der Spiegelplatte in Bezug auf den Rahmen des Spiegelgehäuses zu ermöglichen. Wenn die Kippwelle der X-Achse eingestellt wird, dreht und bewegt sich die Spiegelplatte im Verhältnis zum Aktuator. Der Antrieb und der Gehäuserahmen bleiben stationär. Wenn die Kippwelle der Y-Achse eingestellt wird, bewegen sich sowohl die Spiegelplatte als auch der Aktuator in Bezug auf den Rahmen des Spiegelgehäuses.
-
Das Aktuatorsystem 1 besteht aus einem Antriebsmechanismus 4a und einer Leiterplatte 23, die auf Potentiometerbürsten 25, die auf einem Zykloidrad 41 montiert sind, gelagert ist. Daher kann sich das Zykloidrad unabhängig von der Leiterplatte drehen. Das Zykloidrad 41 wird mit einer Schraube 13 am unteren Gehäuse 18 befestigt. Die Befestigung schränkt jedoch die Drehung des Zykloidrades 41 nicht ein, so dass es sich im Verhältnis zum unteren Gehäuse 18 drehen kann. Das Exzenterrad 12 wird durch das Zykloidrad 41 abgestützt, kann sich aber unabhängig voneinander drehen, bis der Eingriff der Zähne 1221, 1222 erreicht ist. Der Antriebsmechanismus 4a besteht aus einem Gleichstrommotor 9, der über ein Motor-Schneckengetriebe 10, auch Motorschnecke genannt, ein Schrägzahnrad 17 antreibt. Es könnten alternative Antriebsmechanismen verwendet werden, wie z.B. eine Formgedächtnislegierung, ein Piezosystem oder ein anderes SMART-Materialantriebssystem.
-
Das Schrägstirnrad 17 greift in die Zahnform des Exzenterrades 12 ein, die in 11 zu sehen ist. Beim Drehen des Exzenterrades 12 treten je nach Drehrichtung zwei verschiedene Funktionen auf.
-
4 zeigt eine Ausführungsform eines Aktuatorsystems 1 nach der vorliegenden Erfindung mit (a) Eingriff eines Exzenterrades 12 mit einem Zykloidrad 41 ohne verbleibende Montage, (b) Kerbe und Kupplungssystem von (a). Bei Drehung in eine erste Richtung (z.B. gegen den Uhrzeigersinn) durch den Antriebsmechanismus 4a dreht sich eine Außenform 121 des Exzenterrades 12, während die flexible Kupplung 122 auf dem Exzenterrad 12 stillsteht. Die Drehung wird durch den Widerstand des Zykloidrads 41 und die Verbindung der Komponenten durch die Baugruppe begrenzt. Diese Interaktion wird durch den Eingriff zwischen einem Zahn 411 auf dem Zykloidrad 41 und einem Zahn 1221 auf der flexiblen Kupplung auf dem Exzenterrad erreicht.
-
Die Außenform 121 des Exzenterrads 12 dreht sich bei stillstehender flexibler Kupplung 122 auf dem Exzenterrad 12 weiter, bis der Einrückzapfen 1222 auf dem Exzenterrad 12 in die Kerbe 1211 in der Außenform 121 des Exzenterrads 12 eingreift, die in 4b dargestellt ist. Sobald dieser Eingriff erfolgt ist, steht vom Antriebsmechanismus 4a ein ausreichendes Drehmoment zur Verfügung, um den Widerstand zu überwinden, den das Zykloidrad 41 und alle Verbindungskomponenten durch die Baugruppe zur Drehung des Exzenterrads 12 und des Zykloidrads 41 bieten.
-
5 zeigt eine Ausführungsform eines Aktuators nach der vorliegenden Erfindung mit (a) Nockeninstallation auf einem Zykloidrad mit montierter Torsionsfeder und (b) Nocken in Kontakt mit der ersten und zweiten Welle. Auf dem Schaft des Zykloidrads 41 ist ein schraubenförmiger Nocken 7 über eine Torsionsfeder 16 montiert. Ein Ende der Torsionsfeder 16 ist am Zykloidrad 41 befestigt, das andere Ende ist an dem schraubenförmigen Nocken 7 befestigt. Der schraubenförmige Nocken 7 besteht aus zwei Nockenprofilen, die als Flügel 71, 72 bezeichnet werden. Die erste 71 wird durch Zapfen an der Kippwelle der X-Achse eingerastet, die zweite 72 durch Zapfen an der Kippwelle der Y-Achse, die sich unter der Torsionsfeder 16 befinden. Die flexibler Kupplung 122 auf dem Exzenterrad 12, die Außenform 121 des Exzenterrades 12, das Zykloidrad 41 und der schraubenförmige Nocken 7 drehen sich in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) weiter, bis die Oberfläche der Schrägkupplung 7 mit den Kontaktflächen 22, 23, 32, 33 der zu verstellenden Kippwelle in Berührung kommt, wie in 5b dargestellt.
-
6 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines Aktuators mit (a) einer Verzahnung auf einer flexibler Kupplung auf dem Exzenterrad, die dem Profil der Verzahnung auf dem Zykloidrad folgt, und (b) einer Verschiebungsbewegung des Zykloidrades. Sobald der Kontakt mit dem Zapfen der Kippwelle hergestellt ist, wird ein Widerstand gegen die Rotation eingeführt. Dieser Drehwiderstand ist größer als die Reibungs- und Eingriffskraft des Zahns 1221 an der flexibler Kupplung 122 auf dem Exzenterrad 12 (siehe 4b), mit Zahn 411 auf dem Zykloidrad 41. Das Zykloidrad 41 wird dann drehfest und der Zahn 1221 der flexiblen Kupplung 122 des Exzenterrades 12 beginnt, dem Profil des Zahnes des Zykloidrades 41 zu folgen. Dies führt dazu, dass sich das Zykloidrad 41 gegen die in das Zykloidrad 41 integrierte Keilform und den zentralen Befestigungspunkt verschiebt. Diese Verschiebung nimmt zu, wenn der Zahn 1221 der flexiblen Kupplung 122 des Exzenterrads 12 weiterhin dem Profil der Zähne 411 des Zykloidrads 41 folgt, das in 6 a und b dargestellt ist.
-
7 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Aktuators, bei der der Eingriff zwischen einem Zahn an der Außenform des Zykloidrades, der mit einem Zahn an der Innenseite des oberen Gehäuses in Eingriff steht, dargestellt ist. Das Zykloidrad 41 verschiebt sich weiter, bis ein Zahn auf der Außenseite der Form 42 des Zykloidrades 41 in einen Zahn 81 auf der Innenseite des oberen Gehäuses 8 eingreift, der in 8 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt führt die Verschiebung des Zykloidrades 41 in Bezug auf das Exzenterrad 12 und das Ausmaß der Progression des Zahns 1221 der flexiblen Kupplung 122 des Exzenterrades 12 entlang des Zahnprofils des Zykloidrades zu einer Bohrung innerhalb einer Bohrung zwischen dem Zykloidrad 41 und dem Exzenterrad 12.
-
Während das Exzenterrad in der zweiten Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) weiterdreht, angetrieben durch den Antriebsmechanismus 4a, rutscht die Bohrung gegen die am Zykloidrad 41 entstandene Bohrungsform. Da die Mitte der Bohrung des Zykloidrades 41 in Bezug auf die Mittelachse des Antriebssystems 1 verschoben ist, während diese Drehung und dieser Schlupf auftreten, bewegen sich die Zähne auf der Außenseite des Zykloidrades 42 entlang der Zähne auf der Innenseite des oberen Gehäuses. Diese Progression ist im Verhältnis zur Drehzahl des Exzentergetriebes langsam, aber mit einem viel höheren Drehmoment. Diese Progression führt dazu, dass sich das Zykloidrad in der zweiten Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) dreht.
-
Wenn sich das Zykloidrad 41 in der zweiten Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) dreht, dreht sich auch dem schraubenförmigen Nocken 7. Wenn sich der schraubenförmige Nocken auf diese Weise dreht, schiebt sich der Zapfen der Kippwelle, der mit dem Flügel 71, 72 der schraubenförmige Nocken 7 in Kontakt ist, entlang des Flügels der schraubenförmigen Nockens vorwärts. Dies führt zu einer Drehung der anwendbaren Kippwelle 2, 3 im Verhältnis zu ihrer Mittelachse, wodurch die Spiegelplatte in die gewünschte Position gebracht wird. Nach der Einstellung in die gewünschte Position wird der schraubenförmige Nocken dann in eine Ausgangsposition zurückgezogen, die eine ausreichende Drehung der Kippwellen 2, 3 während der manuellen Einstellung ermöglicht. Die Reibung zwischen der Tülle auf den Kippwellen 2, 3 und dem Gehäuse ist ausreichend, um eine Drehung der Kippwellen bei der Standardnutzung zu verhindern. Die Reibung zwischen der Tülle an den Kippwelle und dem Gehäuse reicht aus, um eine Drehung der Kippwellen bei der Standardnutzung zu verhindern. Standardmäßige Verwendung, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Straßenlärm, Vibrationen und das Zuschlagen von Türen. Wenn eine manuelle Verstellkraft auf die Spiegelplatte ausgeübt wird, übersteigt die aufgebrachte Kraft die Reibungskraft zwischen der Tülle auf den Kippwellen 2, 3 und dem Gehäuse 8, 18. Es gibt auch einen ausreichenden Drehwinkel zwischen dem schraubenförmigen Nocken und den Zapfen auf den Kippwelle, die beide eine Drehung der Kippwellen zusammen mit der gewünschten Einstellung der Spiegelplatte ermöglichen. Einmal in die gewünschte Position gebracht und die manuelle Verstellkraft wird entfernt. Die Kippwellen 2, 3 werden wiederum durch die Reibung zwischen der Tülle auf den Kippwellen und dem Gehäuse 8, 18 gehalten, bis eine weitere manuelle Verstellkraft oder ein elektrischer Antrieb angewandt wird.
-
8 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Aktuatorelements 4, bei der die Potentiometerbürsten 25 in der Mitte des Zykloidrades 41 auf der Innenseite eines Außenringes 42 eines Aktuatorelements 4 angebracht sind. Die Bürsten rotieren zusammen mit dem Zykloidrad 41. Auf der Unterseite der Leiterplatte 23 befinden sich Widerstandsbahnen 22 (z.B. Carbonbahnen). In der Baugruppe halten die Potentiometerbürsten 25 den Kontakt mit den Widerstandsbahnen 22 aufrecht.
-
9 zeigt eine erfindungsgemäße Darstellung eines Aktuatorelements 4 mit (a) der Unterseite einer Leiterplatte mit Widerstandsbahnen und (b) einer Seitenansicht der Leiterplatte mit Potentiometerbürste und Widerstandsbahnen und (c) einer Oberansicht der Leiterplatte mit Kontakt zwischen Potentiometerbürste und Widerstandsbahnen auf der Leiterplatte. Das Potentiometer 20 arbeitet im Dauerbetrieb. Um die Positionsmessung des Nockens 7 zu erreichen, gibt es zwei elektrisch unabhängige Potentiometer PA und PB, die in 9 c als die beiden Spuren in den variablen Widerstandsbahnen aus Kohlenstoff dargestellt sind. Die elektrische Verbindung für die beiden Potentiometer verwendet eine gemeinsame Referenzspur 22c. Die Potentiometerbürsten 25 bestehen aus drei Bürsten. Zwei Bürsten 25a, 25b, die sich um 180° gegenüberliegen und mit den variablen Widerstandsbahnen 22a, 22b und einer dritten Bürste 25c in der 90°-Position in ständigem Kontakt mit der Bezugsbahn 22c stehen.
-
Die variablen Widerstandsbahnen 22a, 22b müssen größer als 180° auf der PCB23 sein. Dies soll eine Überlappung beim Umschalten zwischen den Potentiometern PA, PB ermöglichen. Der auf der Leiterplatte 23 montierte integrierte Schaltkreis (IC) Chip 24 ermöglicht es, die Position der Bürste 25 in Kontakt mit der variablen Widerstandsbahn 22a, 22b zu bestimmen und eine Präferenz festzulegen, für welches Potentiometer PA, PB während dieser Position in Rotation aktiv sein soll.
-
10 zeigt ein Diagramm mit den aktiven Bereichen zwischen den beiden getrennten Potentiometern PA, PB entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch die Drehung der auf dem Zykloidrad 41 montierten Potentiometerbürsten 25. Die Positionsinformation des Potentiometers (Spannung V über den Winkel Beta) wird zur Bestimmung der Position der schraubenförmige Nocken 7 verwendet, der über eine Torsionsfeder 16 auf das Zykloidrad 41 montiert ist. Diese dient zur Bestimmung der Feineinstellposition bei Drehung des Zykloidrades 41 in die zweite Richtung (z.B. im Uhrzeigersinn) und der Indexposition bei Drehung des Zykloidrades 41 in die erste Richtung (z.B. gegen den Uhrzeigersinn).
-
11 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines Aktuators mit (a) einer Stützplatte mit einem Aktuatorsystem und (b) einem Schrägzahnrad 17 eines erfindungsgemäßen Antriebsmechanismus 4a im Eingriff mit dem Exzenterrad 12.
-
12 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Rückblickvorrichtung 100 (a) in perspektivischer Ansicht, (b) in Ansicht auf das Aktuatorsystem und (c) in Seitenansicht. Die Rückblickvorrichtung 100 besteht aus einem Rückblickelement 120 und einem erfindungsgemäßen Aktuatorsystem 1, das an einem Gehäuse 130 montiert ist, wobei das Rückblickelement 120 mit dem Aktuatorsystem 1 verbunden ist, um eine zweiachsige (erste und zweite Welle 2, 3) Verstellung des Rückblickelements 120 um einen einzigen Drehpunkt P zu ermöglichen. Die erste Welle 2 ist über ein erstes Verbindungselement 131 fest mit einem Rahmenelement 133 verbunden, wobei das Rahmenelement 133 das Aktuatorelement 4 mit dem Gehäuse 130 verbindet, und die zweite Welle 3 ist über ein zweites Verbindungselement 132 fest mit dem Rückblickelement 120 verbunden. Die erste Welle 2 ist über ein erstes Verbindungselement 131 fest mit einem Rahmenelement 133 verbunden, wobei das Rahmenelement 133 das Aktuatorelement 4 mit dem Gehäuse 130 verbindet, und die zweite Welle 3 ist über ein zweites Verbindungselement 132 fest mit dem Rückblickelement 120 verbunden. Das Rückblickelement 120 besteht aus einer Stützplatte 120a, auf der das zweite Verbindungselement 132 angeordnet ist, und einem Rückblickspiegelelement 120b, das an der Stützplatte 120a befestigt ist. Die erste und zweite Welle 2, 3 können innerhalb begrenzter erster und zweiter Winkelbereiche (α) um die entsprechenden ersten und zweiten Drehachsen R1, R2 gedreht werden, vorzugsweise erstrecken sich die ersten und zweiten Winkelbereiche (α) auf ± 30 Grad, ± 20 Grad oder ± 15 Grad relativ zu einer Standardposition. Darüber hinaus sind die erste und zweite Welle 2, 3 so angepasst, dass das Rückblickelement 120 um die erste Drehachse R1 als vertikale Drehachse und die zweite Drehachse R2 als horizontale Drehachse eingestellt werden kann, wenn es an einem Fahrzeug 200 befestigt ist. Weiterhin ist die vertikale Drehachse R1 an eine Powerfold-Funktion gekoppelt. Eine elektrische Versorgung des Aktivatorelements 4 wird durch eine elektrische Verbindung 6 gewährleistet, die zumindest in einem geeigneten Bereich flexibel ist, um eine Bewegung des Aktivatorelements 4 zu ermöglichen.
-
13 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200 nach der vorliegenden Erfindung, wobei das Fahrzeug 200 mindestens eine an dem Fahrzeug 200 angebrachte Rückblickvorrichtung 100 nach der vorliegenden Erfindung umfasst.
-
Die hier gezeigten Ausführungsformen sind nur Beispiele für die vorliegende Erfindung und dürfen daher nicht als einschränkend verstanden werden. Alternative Ausführungsformen, die der Fachmann in Betracht zieht, fallen ebenfalls unter den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Aktuatorsystem nach der vorliegenden Erfindung
- 2
- erste Welle
- 21
- Durchgehendes Loch in der ersten Welle
- 22, 23
- Kontaktflächen der ersten Welle
- 3
- zweite Welle
- 31
- Durchgehendes Loch in der zweiten Welle
- 32,
- Kontaktflächen der zweiten Drehachse
- 4
- Aktuatorelement
- 4a
- Antriebsmechanismus
- 4b
- Entkupplungsmechanismus
- 41
- Zykloidrad des Aktuatorelements
- 411
- Zahn eines Zykloidrads
- 42
- Außenring des Aktuatorelements
- 5
- Steuerelement
- 6
- elektrische Verbindung zum Aktivatorelement
- 7
- Nocken
- 71, 72
- Flügel der Nocke
- 8
- Oberes Gehäuse
- 81
- Zähne der oberen Gehäuse
- 9
- DC-Motor
- 10
- Motorschnecke
- 11
- Spindepin
- 12
- Exzentergetriebe
- 121
- Außenform eines Exzentergetriebes
- 1211
- Zähne der
- 122
- flexible Kupplung eines Exzentergetriebes
- 1221
- Zahn der flexiblen Kupplung
- 1222
- Zapfen einer flexiblen Kupplung
- 13
- Schraube
- 16
- Torsionsfeder
- 17
- Schrägzahnrad
- 18
- unteres Gehäuse
- 20
- Potentiometer
- 22
- Widerstandsbahnen
- 22 a-b
- erste, zweite variable Widerstandsbahn
- 22c
- Referenz (dritte) Widerstandsbahn
- 23
- Leiterplatte (PCB) des Potentiometers
- 24
- IC der PCB
- 25
- Potentiometerbürsten
- 25a
- erste, zweite und dritte Potentiometerbürste
- 100
- Rückblickvorrichtung
- 120
- Komponente (z.B. ein Rückblickelement der Rückblickvorrichtung)
- 120a
- Stützplatte
- 120b
- Rückblickspiegelelement
- 130
- Gehäuse der Rückblickvorrichtung
- 131
- erste Verbindungselemente
- 132
- zweite Verbindungselemente
- 133
- Rahmenelement
- 140
- Fahrer
- 200
- Fahrzeug
- α
- erster, zweiter (kippbarer) Winkel
- β
- Drehwinkel der Nocke
- P
- Rotationspunkt
- PA
- Potentiometer A
- PB
- Potentiometer B
- P1, P2
- Drehstellen
- R1
- erste Drehachse
- R2
- zweite Drehachse
- R3
- Nockenachse
- TF
- Kippkraft
- V
- Spannung
