DE102022115762A1

DE102022115762A1 - Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines Schiebers, Aktor, Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Aktors

Info

Publication number: DE102022115762A1
Application number: DE102022115762.8A
Authority: DE
Inventors: Holger Peschke; Alex Hessel; Ludger Rake
Original assignee: Signata GmbH
Current assignee: Signata De GmbH
Priority date: 2022-06-24
Filing date: 2022-06-24
Publication date: 2024-01-04
Also published as: WO2023246965A1

Abstract

Eine Vorrichtung (110) zum translatorischen Bewegen eines Schiebers für einen Aktor (102) für ein Fahrzeug (100) weist eine Schneckenwelle auf, die in einer ersten Drehrichtung antreibbar ist, ein Schneckenrad mit einem Koppelelement und mit einer in die Schneckenwelle eingreifenden Verzahnung, wobei eine Drehung der Schneckenwelle in der ersten Drehrichtung eine Drehung des Schneckenrads mit dem Koppelelement in einer zweiten Drehrichtung bewirkt, und den Schieber mit einem das Koppelelement zumindest abschnittsweise umgreifenden Schlitz, wobei die Drehung des Koppelements in der zweiten Drehrichtung eine translatorische Bewegung des Schiebers in einer dritten Richtung bewirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines Schiebers, einen Aktor, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Aktors.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines Schiebers, einen verbesserten Aktor, ein verbessertes Fahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Aktors gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Vorteilhafterweise eignet sich ein mit einem Schneckenrad gekoppelter Schlitz in einem Schieber, um einen robusten Aktor mit wenigen Bauteilen zu realisieren.
Eine Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines Schiebers für einen Aktor für ein Fahrzeug weist die folgenden Merkmale auf:

eine Schneckenwelle, die von einem Antrieb in einer ersten Drehrichtung antreibbar ist;
ein Schneckenrad mit einem Koppelelement und mit einer in die Schneckenwelle eingreifenden Verzahnung, wobei eine Drehung der Schneckenwelle in der ersten Drehrichtung eine Drehung des Schneckenrads mit dem Koppelelement in einer zweiten Drehrichtung bewirkt; und
den Schieber mit einem das Koppelelement zumindest abschnittsweise umgreifenden Schlitz, wobei die Drehung des Koppelements in der zweiten Drehrichtung eine translatorische Bewegung des Schiebers in einer dritten Richtung bewi rkt.

Bei dem Fahrzeug kann es sich um ein Straßenfahrzeug handeln, beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder um einen Lastkraftwagen. Entsprechend kann der Aktor verwendet werden, um eine Komponente des Fahrzeugs zu betätigen. Bei dem Antrieb kann es sich um einen Elektromotor, beispielsweise um einen Gleichstrommotor handeln. Die Schneckenwelle kann eine Schnecke aufweisen. Das Schneckenrad kann ein Zahnrad sein. Das Koppelelement kann als Abschnitt des Schneckenrads ausgeformt sein oder als separates Element an dem Schneckenrad befestigt sein. Das Koppelelement kann einen von einer Seitenfläche des Schneckenrads abstehenden Fixierer ausformen. Der Schieber kann verwendet werden, um eine Komponente des Fahrzeugs direkt oder indirekt zu bewegen. Beispielsweise kann der Schieber dazu über eine auf Druck und/oder Zug belastbare Verbindungseinrichtung, beispielsweise einen Seilzug oder ein Gestänge, mit der Komponente verbunden sein oder verbunden werden. Der Schlitz kann als Durchgangsöffnung oder als Nut in dem Schieber ausgeformt sein. Der Schlitz kann länger als ein Durchmesser eines von dem Schlitz umgriffenen Abschnitts des Koppelelements sein. Vorteilhafterweise kann auf diese Weise eine Drehbewegung der Schneckenwelle in eine geradlinige Bewegung des Schiebers überführt werden.
Beispielsweise kann das Koppelelement als ein Zahnrad ausgeformt sein. Eine Zahnstange kann an einer Seitenwand des Schlitzes angeordnet sein. Dabei kann die Zahnstange zum Bewirken der translatorischen Bewegung des Schiebers in der dritten Richtung in das Zahnrad eingreifen. Eine Drehachse des Zahnrads kann dabei mit einer Drehachse des Schneckenrads zusammenfallen. Dies ermöglicht einen sehr einfachen Aufbau.
Die Drehung des Koppelements in der zweiten Drehrichtung kann die translatorische Bewegung des Schiebers alternierend in die dritte Richtung und einer der dritten Richtung entgegengesetzten vierten Richtung bewirken. Somit kann eine durchgängige Drehung der Schneckenwelle in dieselbe Richtung zu einer alternierenden Hin- und Herbewegung des Schiebers führen. Vorteilhafterweise ist auf diese Weise keine Richtungsumkehr des Antriebs erforderlich. Es kann somit ein translatorischer Aktor realisiert werden, bei dem ein Richtungswechsel ohne Drehrichtungswechsel des Antriebs, beispielsweise eines Gleichstrommotors, durchgeführt werden kann.
Zum Bewirken der translatorischen Bewegung des Schiebers alternierend in der dritten Richtung und der vierten Richtung kann ein konstanter Kraftschluss zwischen dem Koppelelement und dem Schieber bestehen. Auf diese Weise können ruckartige Bewegungen des Schiebers vermieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelelement als ein Rad mit einer nur teilumfänglichen Verzahnung ausgeführt sein. Eine erste Zahnstange kann an einer ersten Seitenwand des Schlitzes angeordnet sein. Die erste Zahnstange kann zum Bewirken der translatorischen Bewegung des Schiebers in der dritten Richtung in die teilumfängliche Verzahnung des Rads eingreifen. Eine zweite Zahnstange kann an einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden zweiten Seitenwand des Schlitzes angeordnet sein. Die zweite Zahnstange kann zum Bewirken der translatorischen Bewegung des Schiebers in der vierten Richtung in die teilumfängliche Verzahnung des Rads eingreifen. Eine Drehachse des Rads kann dabei mit einer Drehachse des Schneckenrads zusammenfallen. Bei einer fortlaufenden Drehung des Rads in derselben Richtung kann die teilumfängliche Verzahnung abwechselnd in die erste Zahnstange und die zweite Zahnstange eingreifen und dadurch die entgegengesetzten Bewegungen des Schiebers bewirken.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelelement eine Scheibe und einen Fixierer aufweisen. Die Scheibe kann an dem Schneckenrad angeordnet und einen außerhalb einer Drehachse des Schneckenrads angeordneten Mittelpunkt aufweisen. Der Fixierer kann an der Scheibe angeordnet und einen auf der Drehachse des Schneckenrads angeordneten Mittelpunkt aufweisen. Der Schieber kann einen die Scheibe umgreifenden Bügel aufweisen. Der Schlitz kann den Fixierer umgreifen. Durch den Fixierer kann eine Ausweichbewegung des Schiebers quer zur dritten Richtung vermieden werden. Über die von dem Bügel umgriffene Scheibe kann die Drehung des Schneckenrads in die lineare Bewegung des Schiebers überführt werden. Dabei führt eine durchgängige Drehung des Schneckenrads in derselben Richtung vorteilhafterweise zu einer alternierenden Hin- und Herbewegung des Schiebers.
Bei den genannten Ausführungsformen kann der Schlitz längs zu der dritten Richtung ausgerichtet sein. Dadurch kann der Schieber schmal ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Koppelelement ein außerhalb einer Drehachse des Schneckenrads an dem Schneckenrad angeordnetes Mitnahmeelement aufweisen. Der Schlitz kann das Mitnahmeelement umgreifen. Vorteilhafterweise führt auch bei dieser Ausführungsform eine durchgängige Drehung des Schneckenrads in derselben Richtung zu einer alternierenden Hin- und Herbewegung des Schiebers.
Insbesondere in diesem Fall kann der Schlitz quer zu der dritten Richtung ausgerichtet sein. Somit kann die Ausrichtung des Schlitzes abhängig von einer Form des Schiebers gewählt werden, oder umgekehrt.
Der Schieber kann eine Führungsfläche zum Führen des Schiebers entlang eines Gehäuseelements eines Gehäuses der Vorrichtung umfassen. Dadurch kann die translatorische Bewegung des Schiebers stabilisiert werden.
Die Vorrichtung kann eine Verbindungseinrichtung umfassen, das mit dem Schieber gekoppelt ist, um die translatorische Bewegung des Schiebers auf eine von dem Aktor zu betätigende Komponente zu übertragen. Je nach Ausführungsform kann die Verbindungseinrichtung starr oder beweglich sowie mehrteilig oder einteilig ausgeformt sein.
Die Vorrichtung kann den Antrieb zum Antreiben der Schneckenwelle in der ersten Drehrichtung aufweisen. Beispielsweise kann der Antrieb als ein Gleichstrommotor ausgeführt sein.
Die genannte Vorrichtung kann vorteilhafterweise Teil eines Aktors sein. Ein solcher Aktor kann beispielsweise für eine Parksperre, eine Kupplung oder eine Tür für ein Fahrzeug verwendet werden. Ein entsprechender Aktor kann in einem Fahrzeug verbaut sein.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Aktors für ein Fahrzeug umfasst die folgenden Schritte:

Drehen einer Schneckenwelle in einer ersten Drehrichtung;
Bewirken einer Drehung eines Schneckenrads in einer zweiten Drehrichtung, wobei das Schneckenrad ein Koppelelement und eine in die Schneckenwelle eingreifende Verzahnung aufweist, durch das Drehen der Schneckenwelle in der ersten Drehrichtung;
Bewirken einer translatorischen Bewegung eines Schiebers in eine dritte Richtung, wobei der Schieber einen das Koppelelement zumindest abschnittsweise umgreifenden Schlitz aufweist, durch die Drehung des Koppelements in der zweiten Drehrichtung; und
Übertragen der translatorischen Bewegung des Schiebers auf eine Komponente, um die Komponente zu betätigen.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Fahrzeug mit einem Aktor;
2 einen Aktor;
3 eine Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines Schiebers;
4 die in 3 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
5 die in 3 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
6 die in 3 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
7 die in 3 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Aktors;
9 eine Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines Schiebers;
10 die in 9 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
11 die in 9 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
12 die in 9 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
13 die in 9 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
14 eine Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines Schiebers;
15 die in 14 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
16 die in 14 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
17 die in 14 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
18 die in 14 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
19 die in 14 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
20 die in 14 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
21 die in 14 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
22 die in 14 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
23 eine Vorrichtung zum translatorischen Bewegen eines Schiebers;
24 die in 23 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
25 die in 23 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
26 die in 23 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
27 die in 23 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand;
28 die in 23 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand; und
29 die in 23 gezeigte Vorrichtung in einem weiteren Zustand.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
1 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einem Aktor 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielsweise ist das Fahrzeug 100 als ein Personenkraftwagen ausgeführt. Der Aktor 102 wird beispielhaft verwendet, um eine Komponente 104 eines Systems 106 des Fahrzeugs 100 zu betätigen. Dazu ist der Aktor 102 über eine Verbindungseinrichtung 108 mit der Komponente 104 gekoppelt.
Wie nachfolgend beschrieben, umfasst der Aktor 102 eine Vorrichtung 110, die eine in einer ersten Drehrichtung drehbare Schneckenwelle, ein mit der Schneckenwelle kämmendes Schneckenrad mit einem Koppelelement sowie einen Schieber aufweist, der mit der Verbindungseinrichtung 108 gekoppelt ist. Durch eine Drehung der Schneckenwelle wird das Schneckenrad und damit das Koppelelement in einer zweiten Drehrichtung gedreht. Das Koppelelement greift zumindest teilweise in einen Schlitz des Schiebers ein. Durch eine geeignete Anordnung und Ausformung von Koppelelement und Schlitz, führt die Drehung des Koppelelements zu einer translatorischen Bewegung des Schiebers, wodurch eine Zugkraft oder ein Druckkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt wird.
Beispielsweise handelt es sich bei der Komponente 104 um eine Parksperre, eine Kupplung oder eine Tür des Fahrzeug 100.
Zum Betätigen der Komponente 104 kann gemäß einem Ausführungsbeispiel ein translatorischer Richtungswechsel ohne Drehrichtungswechsel eines Antriebs, beispielsweise eines Gleichstrommotors des Aktors 102, durchgeführt werden. Der Aktor 102 stellt gemäß einem Ausführungsbeispiel einen mechatronischen Aktor dar.
Beispielsweise wird zum Einlegen oder Auslegen einer Parksperre oder Kupplung in einem Getriebe oder einer Achse des Fahrzeugs 100 der Schieber in translatorischer Richtung über das Schneckenrad beweget. Der Schieber ist mit der Verbindungseinrichtung 108, beispielsweise mit einem Seilzug, gekoppelt, der die Bewegung auf das jeweilige System 106 überträgt und beispielsweise im Getriebe die Parksperre, die Kupplung, etc. ein- oder auslegt oder auch nur eine Position verstellt. Der Schieber kann auch direkt mit dem System 106 oder einem anderen Element verbunden sein. Die Mechanik ist gemäß einem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass kein Drehrichtungswechsel des Antriebs, beispielsweise eines Motors, erfolgt.
Beispielsweise ist der Aktor 102 als ein Parksperren-Aktor ausgeführt, der zum Ein- und Auslegen der Parkposition in einem Automatikgetriebe verwendet wird, als ein sogenannter Disconnect-Aktor zum Ein- und Auslegen einer Kupplung einer E-Achse ausgeführt, oder als ein Tür-Aktor zum Öffnen und Schließen einer Fahrzeugtür sowie zum Halten oder Stoppen der Tür in einer bestimmten Position ausgeführt.
2 zeigt einen Aktor 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Beispielsweise handelt es sich um den anhand von 1 beschriebenen Aktor. Der Aktor 102 ist ausgebildet, um je nach Ausführungsform entweder eine Druckkraft oder eine Zugkraft, oder sowohl eine Druckkraft als auch eine Druckkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 auszuüben, die beispielsweise ein Seil oder eine Stange umfasst.
Beispielsweise ist der Aktor 102 als ein Parksperren-Aktor ausgeführt. Gezeigt ist ein Gehäuse 212, dass beispielsweise Elemente einer Vorrichtung umschließt, wie sie anhand der folgenden Figuren beschrieben ist. Mittels eines Adapters 214 kann der Aktor 102 beispielsweise an einer Struktur eines Fahrzeugs befestigt werden. Über die beispielsweise als Seilzug ausgeführte die Verbindungseinrichtung 108 wird die Parksperre im Getriebe aus- und eingelegt. Der Seilzug kann somit zur Übertragung der Rastkräfte aus der Parksperre verwendet werden.
3 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 310 zum translatorischen Bewegen eines Schiebers 312 eines Aktors für ein Fahrzeug, wie er beispielsweise anhand der 1 und 2 beschrieben ist.
Die Vorrichtung 310 weist eine Schneckenwelle 314 auf, die beispielhaft von einem Antrieb 316 in einer ersten Drehrichtung antreibbar ist. Der Antrieb 316 ist optional Teil der Vorrichtung 310. Eine Schnecke der Schneckenwelle 314 kämmt mit einer umlaufenden Verzahnung eines als Zahnrad ausgeformten Schneckenrads 318. Das Schneckenrad 318 umfasst ein Koppelelement, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein Zahnrad 320 ausgeformt ist. Schneckenrad 318 und Zahnrad 320 weisen die gleiche Drehachse auf. Das Zahnrad 320 ist an einer Seitenfläche des Schneckenrads 318 angeordnet. Das Zahnrad 320 weist weniger, beispielsweise weniger als einer viertel, der Zähne des Schneckenrads 318 auf. Der Schieber 312 weist einen Schlitz 322 auf, der das Koppelelement zumindest abschnittsweise umgreift. Beispielhaft umgreift der Schlitz 322 das Zahnrad 320 vollständig. Eine Breite des Schlitzes 322 ist etwas größer als ein Durchmesser des Zahnrads 320, sodass sich das Zahnrad 320 innerhalb des Schlitzes 322 bewegen kann. Eine Länge des Schlitzes 322 ist beispielsweise mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser des Zahnrads 320. Der Schlitz 322 ist als eine Durchgangsöffnung ausgeführt. Alternativ kann der Schlitz 322 als eine Nut ausgeführt sein. Der Schieber 312 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Verbindungseinrichtung 108 verbunden.
Eine Drehung der Schneckenwelle 314 in einer ersten Drehrichtung bewirkt eine Drehung des Schneckenrads 318 und somit des Koppelelements, hier des Zahnrads 320, in einer zweiten Drehrichtung 324. Das Koppelelement und der Schieber 312 sind über den Schlitz 322 so gekoppelt, dass eine Drehung des Koppelelements in der zweiten Drehrichtung 324 eine translatorische Bewegung des Schiebers 312 in einer dritten Richtung 326 bewirkt. Wie es beispielhaft an dieser und den folgenden Figuren gezeigt ist, erfolgt die Koppelung zwischen dem Koppelelement und dem Schieber 312 über eine geeignete Ausformung und Anordnung von Koppelelement und Schieber 312.
Beispielhaft ist eine Längsachse des Schlitzes 322 parallel zu einer Längsachse der Verbindungseinrichtung 108 und parallel zu einer Längsachse der Schneckenwelle 314 ausgerichtet. Die Verbindungseinrichtung 108 umfasst beispielhaft ein Gestänge oder alternativ ein Seil zur Kraftübertragung. Ein Ende der Verbindungseinrichtung 108 ist je nach Ausführungsform starr oder beweglich mit dem Schieber 312 verbunden. Beispielsweise ist das Ende der Verbindungseinrichtung 108 in eine Öffnung eines Körpers des Schiebers 312 eingeschraubt oder eingeklebt. Somit kann ein Anbindungspunkt der Verbindungseinrichtung 108, beispielsweise in Form eines Seilzugs am Schieber 312 auf eine geeignete Art und Weise erfolgen. Der Anbindungspunkt kann auch als Seilzuganbindung bezeichnet werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Zahnstange 328 an einer Seitenwand des Schlitzes 322 angeordnet. Die Zahnstange 328 erstreckt sich parallel zu der Längsachse des Schlitzes 322. Die Zähne des Zahnrads 320 kämmen mit den Zähnen der Zahnstange 328. Die Drehung des Zahnrads 320 in der zweiten Drehrichtung 324 führt somit zu der translatorischen Bewegung der Zahnsange 328 und somit des Schiebers 312 in der dritten Richtung 326. Ein Bewegungsumfang des Schiebers 312 wird durch eine Länge der Zahnstange 328 begrenzt.
Optional ist eine Führung für den Schieber 312 vorgesehen, die in 3 nur schematisch dargestellt ist. Beispielsweise ist der Schieber 312 mit zumindest einer Führungsfläche zum Führen des Schiebers 312 während der translatorischen Bewegung ausgeführt. Beispielhaft sind zwei parallel zu der Längsachse des Schlitzes 322 ausgerichtete und einander gegenüberliegende Flächen des Schiebers 312 als Führungsflächen ausgeformt. Die Führungsflächen werden gemäß einem Ausführungsbeispiel zwischen zwei geeignet ausgeformten Führungselementen, beispielsweise zwischen zwei Gehäuseelementen 330, 332 eines Gehäuses der Vorrichtung 310 oder des Aktors geführt.
Das Schneckenrad 318 dient der Umwandlung der rotatorischen Bewegung der Schnecke in die translatorische Bewegung des Schiebers 312. Die Schneckenwelle 314 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel an einem dem Antrieb, beispielsweise einem Gleichstrommotor, abgewandten Ende mit einer Lagerung gegenüber einem Gehäuse der Vorrichtung 310 gelagert. Das Schneckenrad 318 weist beispielsweise auf jeder Seite eine Lagerstelle auf. Zum Lagern des Schneckenrads 318 ist beispielsweise ein Zylinderstift durch eine mittige Durchgangsöffnung des Schneckenrads 318 geführt. Beispielsweise werden über die Verbindungseinrichtung 108 Kräfte bis zu 590N übertragen.
Der Schieber 312 kann als einteilige oder auch mehrteilige Komponente ausgeführt sein. Es können auch verschiedene Werkstoffe zur Herstellung des Schiebers 312 verwendet werden.
Wenn die Vorrichtung 310 im Zusammenhang mit einer Parksperre eingesetzt wird, kann ein Druck auf die Verbindungseinrichtung 108, also eine Bewegung der Verbindungseinrichtung 108 in der dritten Richtung 326 ein Auslegen der Parksperre bewirken. Ein Zug an der Verbindungseinrichtung 108, also eine Bewegung der Verbindungseinrichtung 108 in einer der dritten Richtung 326 entgegengesetzten vierten Richtung, kann ein Einlegen der Parksperre bewirken.
Vorteilhafterweise ist eine Anbindung der Verbindungseinrichtung 108, beispielsweise eines Seilzugs, entfernt von dem Drehpunkt des Schneckenrads 318 gestaltet. Dadurch ergibt sich ein robustes System durch eine geringe Toleranzstreuung und somit eine geringe Toleranzanfälligkeit. Die Bauteile lassen sich einfach und damit kostengünstig darstellen. Es ergibt sich ein sehr gutes mechanisches Hebelarmsystem. Zudem kann die Verbindungseinrichtung 108 kostengünstig durch einen Seilzug mit einem einfachen Aufbau - ohne Pendelbewegung - realisiert werden.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist eine Bewegung des Schiebers 312 in einer der dritten Richtung 326 entgegengesetzten Richtung durch eine Drehrichtungsumkehr der Schneckenwelle 314 möglich.
In 3 befindet sich das Zahnrad 320 an einem der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Ende des Schlitzes 322. Durch die Drehung des Zahnrads 320 in die zweite Drehrichtung 324 bewegt sich der Schieber 312, wie anhand der nachfolgenden 4 bis 7 gezeigt, in die dritte Richtung 326 und schiebt dadurch die Verbindungseinrichtung 108 in die dritte Richtung 326. Es wird also ein Druck auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
4 zeigt eine Darstellung der anhand von 3 beschriebenen Vorrichtung 310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Zahnrads 320 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 3 gezeigten Zustand etwas in die dritte Richtung 326 bewegt wurde.
5 zeigt eine Darstellung der anhand von 3 beschriebenen Vorrichtung 310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Zahnrads 320 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 4 gezeigten Zustand etwas weiter in die dritte Richtung 326 bewegt wurde.
6 zeigt eine Darstellung der anhand von 3 beschriebenen Vorrichtung 310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Zahnrads 320 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 5 gezeigten Zustand etwas weiter in die dritte Richtung 326 bewegt wurde.
7 zeigt eine Darstellung der anhand von 3 beschriebenen Vorrichtung 310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Zahnrads 320 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 6 gezeigten Zustand maximal weit in die dritte Richtung 326 bewegt wurde. Das Zahnrad 320 befindet sich an einem der Verbindungseinrichtung 108 abgewandten Ende des Schlitzes 322.
Durch eine Richtungsumkehr der Drehung der Schneckenwelle 314, also eine Drehung der Schneckenwelle 314 in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten Drehrichtung kann der Schieber 312 wieder in die in 3 gezeigte Stellung zurückbewegt werden. Dabei wird eine Zugkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Aktors gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung einer Vorrichtung umgesetzt werden, wie sie anhand der vorangegangen und nachfolgenden Figuren beschrieben ist.
Gemäß dem Verfahren wird eine Schneckenwelle in einer ersten Drehrichtung gedreht 801. Die Schneckenwelle kämmt mit einem Schneckenrad und bewirkt 803 dadurch eine Drehung des Schneckenrads in der zweiten Drehrichtung. Dadurch wird ein von dem Schneckenrad ausgeformtes oder an dem Schneckenrad fixiertes Koppelelement in der zweiten Drehrichtung gedreht. Das Koppelelement ist mechanisch mit einem Schieber gekoppelt. Dadurch bewirkt 805 die Drehung des Koppelelements in der zweiten Drehrichtung eine translatorische Bewegung des Schiebers in eine dritte Richtung. Wenn der Schieber direkt oder indirekt, beispielsweise über eine Verbindungseinrichtung, mit einer zu betätigenden Komponente gekoppelt ist, wird die translatorische Bewegung des Schiebers auf die Komponente übertragen 807.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Schieber in einer der dritten Richtung entgegengesetzten vierten Richtung bewegt werden, in dem in dem Schritt 801 eine Drehrichtungsumkehr durchgeführt. Dies bietet sich beispielsweise bei einer Vorrichtung an, wie sie anhand der 3 bis 7 beschrieben wurde.
Bei einer geeigneten Kopplung zwischen Koppelelement und Schieber, wie es beispielsweise anhand der nachfolgenden 9 bis 29 beschrieben ist, kann der Schieber auch dadurch in eine der dritten Richtung entgegengesetzte vierte Richtung bewegt werden, in dem in dem Schritt 801 die Schneckenwelle weiter in der ersten Drehrichtung gedreht wird. In diesem Fall bewirkt eine stetige Drehung der Schneckenwelle in der ersten Drehrichtung eine translatorische Bewegung des Schiebers abwechselnd in der dritten Richtung und der entgegengesetzten vierten Richtung.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel besteht während der Ausführung des Schritts 804 ein konstanter Kraftschluss zwischen dem Koppelelement und dem Schieber.
9 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 910 zum translatorischen Bewegen eines Schiebers 312 eines Aktors für ein Fahrzeug, wie er beispielsweise anhand der 1 und 2 beschrieben ist.
Wie bereits anhand von 3 beschrieben, weist die Vorrichtung 910 eine Schneckenwelle 314 auf, die beispielhaft von einem Antrieb 316 in einer ersten Drehrichtung antreibbar ist. Der Antrieb 316 ist optional Teil der Vorrichtung 910. Eine Schnecke der Schneckenwelle 314 kämmt mit einer umlaufenden Verzahnung eines als Zahnrad ausgeformten Schneckenrads 318. Das Schneckenrad 318 umfasst ein Koppelelement, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein Rad 920 mit einer nur teilumfänglichen Verzahnung ausgeformt ist. Beispielhaft erstreckt sich die Verzahnung des Rads 920 über weniger als die Hälfte des Umfangs des Rads 920. Das Schneckenrad 318 und das Rad 920 weisen die gleiche Drehachse auf. Das Rad 920 ist an einer Seitenfläche des Schneckenrads 318 angeordnet, beispielsweise ausgeformt oder fixiert. Ein Durchmesser des Rads 920 ist kleiner als, beispielsweise kleiner als ein viertel, des Durchmessers des Schneckenrads 318. Der Schieber 312 weist einen Schlitz 322 auf, der das Koppelelement zumindest abschnittsweise umgreift. Beispielhaft umgreift der Schlitz 322 das Rad 920 vollständig. Eine Breite des Schlitzes 322 ist etwas größer als ein Durchmesser des Rads 920, sodass sich das Rad 920 innerhalb des Schlitzes 322 bewegen kann. Eine Länge des Schlitzes 322 ist beispielsweise mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser des Rads 920. Beispielsweise ist die Länge des Schlitzes 322 in etwa so groß wie der Durchmesser des Schneckenrads 318. Der Schlitz 322 ist als eine Durchgangsöffnung ausgeführt. Alternativ kann der Schlitz 322 als eine Nut ausgeführt sein. Der Schieber 312 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Verbindungseinrichtung 108 verbunden.
Eine Drehung der Schneckenwelle 314 in einer ersten Drehrichtung bewirkt eine Drehung des Schneckenrads 318 und somit des Koppelelements, hier des Rads 920, in einer zweiten Drehrichtung 324. Das Koppelelement und der Schieber 312 sind über den Schlitz 322 so gekoppelt, dass eine stetige Drehung des Koppelelements in der zweiten Drehrichtung 324 eine translatorische Bewegung des Schiebers 312 alternierend in einer dritten Richtung 326 und einer der dritten Richtung 326 entgegengesetzten vierten Richtung bewirkt. Somit führt eine stetige Drehung des Schneckenrads 314 in der ersten Drehrichtung zu der translatorischen Bewegung des Schiebers 312 alternierend in der dritten Richtung 326, wie anhand der 9 bis 11 gezeigt, und in der entgegengesetzten vierten Richtung, wie anhand der 12 bis 13 gezeigt.
Wie es beispielhaft an dieser und den folgenden Figuren gezeigt ist, erfolgt die Koppelung zwischen dem Koppelelement und dem Schieber 312 über eine geeignete Ausformung und Anordnung von Koppelelement und Schieber 312.
Beispielhaft ist eine Längsachse des Schlitzes 322 parallel zu einer Längsachse der Verbindungseinrichtung 108 und parallel zu einer Längsachse der Schneckenwelle 314 ausgerichtet. Die Verbindungseinrichtung 108 umfasst beispielhaft ein Gestänge oder alternativ ein Seil zur Kraftübertragung. Ein Ende der Verbindungseinrichtung 108 ist je nach Ausführungsform starr oder beweglich mit dem Schieber 312 verbunden. Beispielsweise ist das Ende der Verbindungseinrichtung 108 über ein Gelenk mit dem Schieber 312 verbunden. Dazu ist das als Öse ausgeformte Ende der Verbindungseinrichtung 108 beispielhaft in einen Längsschlitz des Schiebers 312 eingeführt und durch einen Stift gesichert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine erste Zahnstange 928 an einer ersten Seitenwand des Schlitzes 322 und eine zweite Zahnstange 929 an einer zweiten Seitenwand des Schlitzes 322 angeordnet. Die Zahnstangen 928, 929 erstrecken sich parallel zu der Längsachse des Schlitzes 322. Die Zähne des Rads 920 je nach Stellung des Rads 920 entweder nur mit den Zähnen der ersten Zahnstange 928 oder nur mit den Zähnen der zweiten Zahnstange 929. Die Drehung des Rads 920 in der zweiten Drehrichtung 324 führt somit, je nachdem in welche der Zahnstangen 928, 929 die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 eingreift, entweder zu der translatorischen Bewegung des Schiebers 312 in der dritten Richtung 326 oder in einer entgegengesetzten vierten Richtung. Ein Bewegungsumfang des Schiebers 312 wird durch eine Länge der Zahnstangen 928, 929 begrenzt.
In dem in 9 gezeigten Zustand greift die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 in die erste Zahnstange 928 ein. Die Drehung des Rads 920 in der zweiten Drehrichtung 324 führt somit zu der translatorischen Bewegung der ersten Zahnsange 928 und somit des Schiebers 312 in der dritten Richtung 326.
Optional ist der Schieber 312 mit zumindest einer Führungsfläche zum Führen des Schiebers 312 während der translatorischen Bewegungen ausgeführt. Beispielhaft sind zwei parallel zu der Längsachse des Schlitzes 322 ausgerichtete und einander gegenüberliegende Flächen des Schiebers 312 als Führungsflächen ausgeformt. Die Führungsflächen werden gemäß einem Ausführungsbeispiel zwischen zwei geeignet ausgeformten Führungselementen, beispielsweise zwischen zwei Gehäuseelementen 330, 332 eines Gehäuses der Vorrichtung 910 oder des Aktors geführt.
In 9 befindet sich das Rad 920 an einem der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Ende des Schlitzes 322. Durch die Drehung des Rads 320 in die zweite Drehrichtung 324 bewegt sich der Schieber 312, wie anhand der nachfolgenden 10 bis 11 gezeigt, zunächst in die dritte Richtung 326 und schiebt dadurch die Verbindungseinrichtung 108 in die dritte Richtung 326. Es wird also ein Druck auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
Gemäß diesem und den folgenden Ausführungsbeispielen ist ein translatorischer Richtungswechsel ohne Drehrichtungswechsel des Antriebs 316, beispielsweise eines Motors, insbesondere eines Gleichstrommotors, möglich. Um beispielsweise eine Parksperre oder eine Kupplung im Getriebe oder einer Achse, etc. ein- oder auszulegen, wird der Schieber 312 in translatorischer Richtung über das Schneckenrad 318 beweget. Der Schieber 312 ist mit der Verbindungseinrichtung 108, beispielsweise einem Seilzug gekoppelt, der die Bewegung auf das jeweilige System überträgt und beispielsweise im Getriebe die Parksperre, Kupplung, etc. ein- oder auslegt oder auch nur eine Position verstellt. Der Schieber 312 kann auch direkt mit dem System oder einem anderen Element verbunden sein. In diesem Fall kann die Verbindungseinrichtung 108 entfallen. Die Mechanik der Vorrichtung 910 ist im Gegensatz zu dem anhand der 3 bis 7 beschriebenem System so ausgelegt, dass kein Drehrichtungswechsel des Antriebs 31 erfolgt.
Dadurch lässt sich ein sehr robustes System durch geringere Toleranzstreuung realisieren, das wenig toleranzanfällig ist. Die Vorrichtung 910 kann mit wenigen mechanische Bauteilen sowie einer einfachen Darstellung der Bauteile realisieren, wodurch sich eine Kosteneinsparung ergibt. Vorteilhafterweise ist ein konstanter Kraftschluss ohne Richtungswechsel möglich und es ergibt sich ein sehr gutes mechanisches Hebelarmsystem. Die Verbindungseinrichtung 108 kann durch einen einfachen Aufbau eines Seilzugs - ohne Pendelbewegung - realisiert werden. Der Antrieb 316 kann einen einfacheren Aufbau aufweisen und es kann eine einfache Elektronik eingesetzt werden. Zum Ansteuern des Antriebs 316 wird keine Vollbrücke benötigt. Im Gegensatz zu einer Vorrichtung, bei der der Antrieb 316 einen Richtungswechsel durchführen muss, kann die Anzahl der MOSFETS halbiert werden, da der Motor nicht umgepolt werden muss.
10 zeigt eine Darstellung der anhand von 9 beschriebenen Vorrichtung 910 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Rads 920 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 9 gezeigten Zustand etwas in die dritte Richtung 326 bewegt wurde. Das Rad 920 befindet sich nun in etwa mittig innerhalb des Schlitzes 322. Die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 greift weiterhin in die erste Zahnstange 928 ein. Durch die Drehung des Rads 920 in der zweiten Richtung 324 wird eine Druckkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
11 zeigt eine Darstellung der anhand von 9 beschriebenen Vorrichtung 910 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Rads 920 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 10 gezeigten Zustand weiter in die dritte Richtung 326 bewegt wurde. Das Rad 920 befindet sich an einem der Verbindungseinrichtung 108 abgewandten Ende des Schlitzes 322. Die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 befindet sich in einem Übergang zwischen der erste Zahnstange 928 und der zweiten Zahnstange 929. Sobald die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 nicht mehr in die Verzahnung der ersten Zahnstange 928 eingreift, greift die die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 in die Verzahnung der zweiten Zahnstange 929 ein.
Wenn sich die Schneckenwelle 314 ausgehend von dem in 11 gezeigten Zustand weiter in der ersten Drehrichtung dreht wird der Schieber 312 wieder in die in 9 gezeigte Stellung zurückbewegt, wie es anhand der 12 bis 13 beschrieben wird.
12 zeigt eine Darstellung der anhand von 9 beschriebenen Vorrichtung 910 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Rads 920 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 11 gezeigten Zustand etwas in eine der dritten Richtung entgegengesetzte vierte Richtung 1226 bewegt wurde. Das Rad 920 befindet sich nun in etwa wieder mittig innerhalb des Schlitzes 322. Die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 greift im Unterschied zu dem in 10 gezeigten Zustand in die zweite Zahnstange 929 ein. Durch die Drehung des Rads 920 in der zweiten Richtung 324 wird eine Zugkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
13 zeigt eine Darstellung der anhand von 9 beschriebenen Vorrichtung 910 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Rads 920 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 12 gezeigten Zustand weiter in die vierte Richtung 1226 bewegt wurde. Das Rad 920 befindet sich an einem der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Ende des Schlitzes 322. Die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 befindet sich in einem Übergang zwischen der zweiten Zahnstange 929 und der ersten Zahnstange 928. Sobald die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 nicht mehr in die Verzahnung der zweiten Zahnstange 929 eingreift, greift die die teilumfängliche Verzahnung des Rads 920 in die Verzahnung der ersten Zahnstange 928 ein, wie es anhand von 9 beschrieben ist.
Wenn sich die Schneckenwelle 314 stetig in derselben Richtung dreht, werden die anhand der 9 bis 13 gezeigten Zustände kontinuierlich wiederholt eingenommen.
14 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 1410 zum translatorischen Bewegen eines Schiebers 312 eines Aktors für ein Fahrzeug, wie er beispielsweise anhand der 1 und 2 beschrieben ist.
Wie bereits anhand von 3 beschrieben, weist die Vorrichtung 1410 eine Schneckenwelle 314 auf, die beispielhaft von einem Antrieb 316 in einer ersten Drehrichtung antreibbar ist. Der Antrieb 316 ist optional Teil der Vorrichtung 1410. Eine Schnecke der Schneckenwelle 314 kämmt mit einer umlaufenden Verzahnung eines als Zahnrad ausgeformten Schneckenrads 318. Das Schneckenrad 318 umfasst ein Koppelelement, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als eine Scheibe 1420 und ein auf die Scheibe 1420 aufgesetzter Fixierer 1421 ausgeformt ist.
Die Scheibe 1420 ist außermittig an einer Seitenfläche des Schneckenrads 318 angeordnet und weist somit einen außerhalb einer Drehachse des Schneckenrads 318 angeordneten Mittelpunkt auf. Ein Durchmesser der Scheibe 1420 beträgt beispielsweise weniger als einem Drittel des Durchmessers des Schneckenrads 318. Der Fixierer 1421 ist beispielsweise als ein Stift mit einem runden Durchmesser ausgeformt. Ein Durchmesser des Fixierers 1421 beträgt beispielsweise weniger als einem Drittel oder weniger als einem Viertel des Durchmessers der Scheibe 1420. Eine Längsachse des Fixierers 1421 entspricht der Drehachse des Schneckenrads 318. Somit führt eine Drehung des Schneckenrads 318 in einer zweiten Drehrichtung 324 zu einem Umlauf der Scheibe 1420 um den die Drehachse des Schneckenrads 318 und zu einer Rotation des Fixierers 1421 um die Drehachse des Schneckenrads 318.
Der Schieber 312 weist einen Schlitz 322 auf, der den Fixierer 1421 des Koppelelements umgreift. Eine Breite des Schlitzes 322 ist an den Außendurchmesser des Fixierers 1421 angepasst, sodass sich der Fixierer 1421 innerhalb des Schlitzes 322 bewegen kann. Eine Länge des Schlitzes 322 ist beispielsweise mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser des Fixierers 1421. Beispielsweise ist die Länge des Schlitzes 322 in etwa so groß wie der Durchmesser der Scheibe 1420. Der Schlitz 322 ist als eine Durchgangsöffnung ausgeführt. Alternativ kann der Schlitz 322 als eine Nut ausgeführt sein.
Der Schieber 312 formt einen Bügel 1422 aus, der die Scheibe 1420 umgreift. Eine Länge des Bügels 1422 ist an den Durchmesser der Scheibe 1420 angepasst, sodass sich die Scheibe 1420 innerhalb des Bügels 1422 drehen kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Bügel 1422 eine Wandfläche auf, die eine Stirnfläche der Scheibe 1420 überspannt. Angrenzend an die Stirnfläche weist der Bügel 1422 zwei einander gegenüberliegende paraallel zueinander ausgerichtete Seitenflächen auf, die sich entlang der Mantelfläche der Scheibe 1420 erstrecken. Der Schlitz 322 ist in der Wandfläche des Bügels 1422 ausgeformt. Wenn sich das Schneckenrad 318 und damit die Scheibe 1420 dreht, drückt die Mantelfläche der Scheibe 1420 gegen eine der Seitenflächen des Bügels 1422 und bewirkt dadurch eine Bewegung des Schiebers 312.
Eine Drehung der Schneckenwelle 314 in einer ersten Drehrichtung bewirkt eine Drehung des Schneckenrads 318 und somit des Koppelelements, hier der Scheibe 1420 und des Fixierers 1421 in der zweiten Drehrichtung 324. Das Koppelelement und der Schieber 312 sind über den Schlitz 322 und den Bügel 1422 so gekoppelt, dass eine stetige Drehung des Koppelelements in der zweiten Drehrichtung 324 eine translatorische Bewegung des Schiebers 312 alternierend in einer dritten Richtung 326 und einer der dritten Richtung 326 entgegengesetzten vierten Richtung bewirkt. Somit führt eine stetige Drehung des Schneckenrads 314 in der ersten Drehrichtung zu der translatorischen Bewegung des Schiebers 312 alternierend in der dritten Richtung 326, wie anhand der 14 und 19 bis 22 gezeigt, und in der entgegengesetzten vierten Richtung, wie anhand der 15 bis 18 gezeigt.
Wie es beispielhaft an dieser und den folgenden Figuren gezeigt ist, erfolgt die Koppelung zwischen dem Koppelelement und dem Schieber 312 über eine geeignete Ausformung und Anordnung von Koppelelement und Schieber 312.
Beispielhaft ist eine Längsachse des Schlitzes 322 parallel zu einer Längsachse der Verbindungseinrichtung 108 und parallel zu einer Längsachse der Schneckenwelle 314 ausgerichtet. Der hier als Bügelausführung vorgesehene Schieber 312 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Verbindungseinrichtung 108 verbunden. Die Verbindungseinrichtung 108 umfasst beispielhaft ein Gestänge oder alternativ ein Seil zur Kraftübertragung. Ein Ende der Verbindungseinrichtung 108 ist je nach Ausführungsform starr oder beweglich mit dem Schieber 312 verbunden. Beispielsweise ist das Ende der Verbindungseinrichtung 108 durch eine Durchgangsöffnung in einem gebogenen Endabschnitt des Schiebers 312 geführt und durch eine Ausbuchtung an dem Ende der Verbindungseinrichtung 108 gesichert. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung.
In dem in 14 gezeigten Zustand führt die Drehung Schneckenrads 318 in der zweiten Drehrichtung 324 zu einer Verlagerung des Mittelpunkts der Scheibe 1420 in Bezug auf eine Drehachse des Schneckenrads 318 in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Endes des Schiebers 312. Dies führt zu der translatorischen Bewegung des Schiebers 312 in der dritten Richtung 326. Ein Ausbrechen des Schiebers 312 quer zur dritten Richtung 326 wird durch den auf der Drehachse des Schneckenrads 318 angeordneten Fixierer 1421 im Zusammenspiel mit dem Schlitz 322 verhindert.
Wenn sich die Scheibe 1420 maximal in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Endes des Schiebers 312 verlagert hat ist der Fixierer 1421 an einem der Verbindungseinrichtung 108 abgewandten Ende des Schlitzes 322 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegen die Mittelpunkte des Fixierers 1421 und der Scheibe 1420 in diesem Zustand auf der Längsachse des Schlitzes 322. Eine weitergehende Drehung des Schneckenrads 318 führt zu einer Abweichung des Mittelpunkts der Scheibe 1420 von der Längsachse des Schlitzes 322, wohingegen der Mittelpunkt des Fixierers 1421 auf der Längsachse des Schlitzes 322 verbleibt.
15 zeigt eine Darstellung der anhand von 14 beschriebenen Vorrichtung 1410 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324, und somit einer Verlagerung des Mittelpunkts der Scheibe 1420 in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 abgewandten Ende des Schiebers 312, im Vergleich zu dem in 14 gezeigten Zustand etwas in eine vierte Richtung 1226 bewegt wurde, die der dritten Richtung entgegengesetzt ist. Durch die Bewegung des Schiebers in die vierte Richtung 1226 wird eine Zugkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
16 zeigt eine Darstellung der anhand von 14 beschriebenen Vorrichtung 1410 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 15 gezeigten Zustand etwas weiter in die vierte Richtung 1226 bewegt wurde. Der Fixierer 1421 ist mittig in dem Schlitz 322 angeordnet. Eine Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten des Fixierers 1421 und der Scheibe 1420 ist in diesem Zustand quer zu der Längsachse des Schlitzes 322 ausgerichtet.
17 zeigt eine Darstellung der anhand von 14 beschriebenen Vorrichtung 1410 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 16 gezeigten Zustand etwas weiter in die vierte Richtung 1226 bewegt wurde.
18 zeigt eine Darstellung der anhand von 14 beschriebenen Vorrichtung 1410 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 17 gezeigten Zustand maximal weit in die vierte Richtung 1226 bewegt wurde. Wenn sich die Scheibe 1420 maximal in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 abgewandten Endes des Schiebers 312 verlagert hat ist der Fixierer 1421 an einem der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Ende des Schlitzes 322 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegen die Mittelpunkte des Fixierers 1421 und der Scheibe 1420 in diesem Zustand auf der Längsachse des Schlitzes 322. Eine weitergehende Drehung des Schneckenrads 318 führt erneut zu einer Abweichung des Mittelpunkts der Scheibe 1420 von der Längsachse des Schlitzes 322, wohingegen der Mittelpunkt des Fixierers 1421 auf der Längsachse des Schlitzes 322 verbleibt.
19 zeigt eine Darstellung der anhand von 14 beschriebenen Vorrichtung 1410 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324, und somit einer Verlagerung des Mittelpunkts der Scheibe 1420 in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Ende des Schiebers 312, im Vergleich zu dem in 18 gezeigten Zustand etwas in die dritte Richtung 326 bewegt wurde. Durch die Bewegung des Schiebers in die dritte Richtung 326 wird eine Schubkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
20 zeigt eine Darstellung der anhand von 14 beschriebenen Vorrichtung 1410 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 19 gezeigten Zustand etwas weiter in die dritte Richtung 326 bewegt wurde. Der Fixierer 1421 ist mittig in dem Schlitz 322 angeordnet. Eine Verbindungslinie zwischen den Mittelpunkten des Fixierers 1421 und der Scheibe 1420 ist in diesem Zustand quer zu der Längsachse des Schlitzes 322 ausgerichtet.
21 zeigt eine Darstellung der anhand von 14 beschriebenen Vorrichtung 1410 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 20 gezeigten Zustand etwas weiter in die dritte Richtung 326 bewegt wurde.
22 zeigt eine Darstellung der anhand von 14 beschriebenen Vorrichtung 1410 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 21 gezeigten Zustand etwas weiter in die dritte Richtung 326 bewegt wurde. Wenn sich die Scheibe 1420 maximal in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Endes des Schiebers 312 verlagert hat, ist der Fixierer 1421 an einem der Verbindungseinrichtung 108 abgewandten Ende des Schlitzes 322 angeordnet. Somit ist wieder der bereits anhand von 14 beschriebene Zustand erreicht.
Wenn sich die Schneckenwelle 314 stetig in derselben Richtung dreht, werden die anhand der 14 bis 22 gezeigten Zustände kontinuierlich wiederholt eingenommen.
23 zeigt eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 2310 zum translatorischen Bewegen eines Schiebers 312 eines Aktors für ein Fahrzeug, wie er beispielsweise anhand der 1 und 2 beschrieben ist.
Wie bereits anhand von 3 beschrieben, weist die Vorrichtung 2310 eine Schneckenwelle 314 auf, die beispielhaft von einem Antrieb 316 in einer ersten Drehrichtung antreibbar ist. Der Antrieb 316 ist optional Teil der Vorrichtung 1410. Eine Schnecke der Schneckenwelle 314 kämmt mit einer umlaufenden Verzahnung eines als Zahnrad ausgeformten Schneckenrads 318. Das Schneckenrad 318 umfasst ein Koppelelement, das gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Mitnahmeelement 2320 ausgeformt ist. Das Mitnahmeelement 2320 ist außermittig an einer Seitenfläche des Schneckenrads 318 ausgeformt oder befestigt und weist somit einen außerhalb einer Drehachse des Schneckenrads 318 angeordneten Mittelpunkt auf. Das Mitnahmeelement 2320 ist beispielsweise als ein Stift mit einem runden Durchmesser ausgeformt. Ein Durchmesser des Mitnahmeelements 2320 beträgt beispielsweise weniger als einem Achtel des Durchmessers des Schneckenrads 318. Eine Drehung des Schneckenrads 318 in einer zweiten Drehrichtung 324 führt zu einem Umlauf des Mitnahmeelements 2320 um den die Drehachse des Schneckenrads 318.
Der Schieber 312 weist einen Schlitz 322 auf, der das Mitnahmeelement 2320 des Koppelelements umgreift. Eine Breite des Schlitzes 322 ist an den Außendurchmesser des Mitnahmeelements 2320 angepasst, sodass sich das Mitnahmeelement 2320 innerhalb des Schlitzes 322 bewegen kann. Eine Länge des Schlitzes 322 ist beispielsweise mindestens dreimal oder mindestens viermal so groß wie der Durchmesser des Mitnahmeelements 2320. Der Schlitz 322 ist als eine Durchgangsöffnung ausgeführt. Alternativ kann der Schlitz 322 als eine Nut ausgeführt sein.
Eine Drehung der Schneckenwelle 314 in einer ersten Drehrichtung bewirkt eine Drehung des Schneckenrads 318 und somit des Koppelelements, hier des Mitnahmeelements 2320 in der zweiten Drehrichtung 324. Das Mitnahmeelement 2320 und der Schieber 312 sind über den Schlitz 322 so gekoppelt, dass eine stetige Drehung des Mitnahmeelements 2320 in der zweiten Drehrichtung 324 um die Drehachse des Schneckenrads 318 herum eine translatorische Bewegung des Schiebers 312 alternierend in einer dritten Richtung 326 und einer der dritten Richtung 326 entgegengesetzten vierten Richtung bewirkt. Somit führt eine stetige Drehung des Schneckenrads 314 in der ersten Drehrichtung zu der translatorischen Bewegung des Schiebers 312 alternierend in der dritten Richtung 326, wie anhand der 23 und 27 bis 29 gezeigt, und in der entgegengesetzten vierten Richtung, wie anhand der 24 bis 26 gezeigt.
Der Schieber 312 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einer Verbindungseinrichtung 108 verbunden. Beispielhaft ist eine Längsachse des Schlitzes 322 quer zu einer Längsachse der Verbindungseinrichtung 108 und quer zu einer Längsachse der Schneckenwelle 314 ausgerichtet. Die Verbindungseinrichtung 108 umfasst beispielhaft ein Gestänge oder alternativ ein Seil zur Kraftübertragung. Ein Ende der Verbindungseinrichtung 108 ist je nach Ausführungsform starr oder beweglich mit dem Schieber 312 verbunden. Beispielsweise ist das Ende der Verbindungseinrichtung 108 gelenkig mit einem Ende des Schiebers 312 verbunden. Somit ist die Verbindungseinrichtung 108 beispielhaft über eine drehbare Seilzuganbindung an dem Schieber 312 befestigt.
In dem in 23 gezeigten Zustand führt die Drehung Schneckenrads 318 in der zweiten Drehrichtung 324 zu einer Verlagerung des Mittelpunkts des Mitnahmeelements 2320 in Bezug auf die Drehachse des Schneckenrads 318 in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Endes des Schiebers 312. Dies führt zu der translatorischen Bewegung des Schiebers 312 in der dritten Richtung 326.
Optional ist der Schieber 312 mit zumindest einer Führungsfläche zum Führen des Schiebers 312 während der translatorischen Bewegung ausgeführt. Beispielhaft sind zwei parallel zu der Längsachse des Schlitzes 322 ausgerichtete und einander gegenüberliegende Flächen des Schiebers 312 als Führungsflächen ausgeformt. Die Führungsflächen werden gemäß einem Ausführungsbeispiel zwischen zwei geeignet ausgeformten Führungselementen, beispielsweise zwischen zwei Gehäuseelementen 330, 332 eines Gehäuses der Vorrichtung 2310 oder des Aktors geführt.
Wenn sich das Mitnahmeelements 2320 maximal in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 zugewandten Endes des Schiebers 312 verlagert hat, ist das Mitnahmeelement 2320 gemäß einem Ausführungsbeispiel mittig in dem Schlitz 322 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist eine Verbindungslinie der Mittelpunkte des Schneckenrads 318 und des Mitnahmeelements 2320 in diesem Zustand quer zu der Längsachse des Schlitzes 322 ausgerichtet.
24 zeigt eine Darstellung der anhand von 23 beschriebenen Vorrichtung 2310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324, und somit einer Verlagerung des Mittelpunkts des Mitnahmeelements 2320 in einer vierten Richtung 1226, im Vergleich zu dem in 23 gezeigten Zustand etwas in die vierte Richtung 1226 bewegt wurde, die der dritten Richtung entgegengesetzt ist. Durch die Bewegung des Schiebers 312 in die vierte Richtung 1226 wird eine Zugkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
25 zeigt eine Darstellung der anhand von 23 beschriebenen Vorrichtung 2310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 24 gezeigten Zustand etwas weiter in die vierte Richtung 1226 bewegt wurde. Das Mitnahmeelement 2320 befindet sich an einem der Schneckenwelle 314 zugewandten Ende des Schlitzes 322.
26 zeigt eine Darstellung der anhand von 23 beschriebenen Vorrichtung 2310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 25 gezeigten Zustand maximal weit in die vierte Richtung 1226 bewegt wurde. Wenn sich das Mitnahmeelement 2320 maximal in Richtung des der Verbindungseinrichtung 108 abgewandten Endes des Schiebers 312 verlagert hat, ist das Mitnahmeelement 2320 gemäß einem Ausführungsbeispiel erneut mittig in dem Schlitz 322 angeordnet.
27 zeigt eine Darstellung der anhand von 23 beschriebenen Vorrichtung 2310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324, und somit einer Verlagerung des Mittelpunkts des Mitnahmeelements 2320 in der dritten Richtung 326, im Vergleich zu dem in 26 gezeigten Zustand etwas in die dritte Richtung 326 bewegt wurde. Durch die Bewegung des Schiebers 312 in die dritte Richtung 326 wird eine Schubkraft auf die Verbindungseinrichtung 108 ausgeübt.
28 zeigt eine Darstellung der anhand von 23 beschriebenen Vorrichtung 2310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 27 gezeigten Zustand etwas weiter in die dritte Richtung 326 bewegt wurde. Das Mitnahmeelement 2320 befindet sich an einem der Schneckenwelle 314 abgewandten Ende des Schlitzes 322.
29 zeigt eine Darstellung der anhand von 23 beschriebenen Vorrichtung 2310 in einem Zustand, in dem der Schieber 312 aufgrund der Drehung des Schneckenrads 318 in der zweiten Richtung 324 im Vergleich zu dem in 28 gezeigten Zustand weiter in die dritte Richtung 326 bewegt wurde.
Wenn sich die Schneckenwelle 314 stetig in derselben Richtung dreht, werden die anhand der 23 bis 29 gezeigten Zustände kontinuierlich wiederholt eingenommen.
Bezugszeichen

100: Fahrzeug
102: Aktor
104: Komponente
106: System
108: Verbindungseinrichtung
110: Vorrichtung
212: Gehäuse
214: Adapter
310: Vorrichtung
312: Schieber
314: Schneckenwelle
316: Antrieb
318: Schneckenrad
320: Zahnrad
322: Schlitz
324: zweite Drehrichtung
326: dritte Richtung
328: Zahnstange
330: Gehäuseelement
332: weiteres Gehäuseelement
801: Schritt des Drehens
803: Schritt des Bewirkens einer Drehung
805: Schritt des Bewirkens einer translatorischen Bewegung
807: Schritt des Übertragens
910: Vorrichtung
920: Rad
928: erste Zahnstange
929: zweite Zahnstange
1226: vierte Richtung
1410: Vorrichtung
1420: Scheibe
1421: Fixierer
1422: Bügel
2310: Vorrichtung
2320: Mitnahmeelement

Claims

Vorrichtung (110; 310; 910; 1410; 2310) zum translatorischen Bewegen eines Schiebers (312) für einen Aktor (102) für ein Fahrzeug (100), wobei die Vorrichtung (110; 310; 910; 1410; 2310) die folgenden Merkmale aufweist: eine Schneckenwelle (314), die von einem Antrieb (316) in einer ersten Drehrichtung antreibbar ist; ein Schneckenrad (318) mit einem Koppelelement und mit einer in die Schneckenwelle (314) eingreifenden Verzahnung, wobei eine Drehung der Schneckenwelle (314) in der ersten Drehrichtung eine Drehung des Schneckenrads (318) mit dem Koppelelement in einer zweiten Drehrichtung (324) bewirkt; und den Schieber (312) mit einem das Koppelelement zumindest abschnittsweise umgreifenden Schlitz (322), wobei die Drehung des Koppelements in der zweiten Drehrichtung (324) eine translatorische Bewegung des Schiebers (312) in einer dritten Richtung (326) bewirkt.
Vorrichtung (110; 310) gemäß Anspruch 1, wobei das Koppelelement als ein Zahnrad (320) ausgeformt ist und eine Zahnstange (328) an einer Seitenwand des Schlitzes (322) angeordnet ist, wobei die Zahnstange (328) zum Bewirken der translatorischen Bewegung des Schiebers (312) in der dritten Richtung (326) in das Zahnrad (320) eingreift.
Vorrichtung (110; 910; 1410) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Drehung des Koppelements in der zweiten Drehrichtung (324) die translatorische Bewegung des Schiebers (312) alternierend in die dritte Richtung (326) und einer der dritten Richtung (326) entgegengesetzten vierten Richtung (1226) bewirkt.
Vorrichtung (110; 910; 1410) gemäß Anspruch 3, wobei zum Bewirken der translatorischen Bewegung des Schiebers (312) alternierend in der dritten Richtung (326) und der vierten Richtung (1226) ein konstanter Kraftschluss zwischen dem Koppelelement und dem Schieber (312) besteht.
Vorrichtung (110; 910) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Koppelelement als ein Rad (920) mit einer nur teilumfänglichen Verzahnung ausgeführt ist und wobei eine erste Zahnstange (928) an einer ersten Seitenwand des Schlitzes (322) angeordnet ist, wobei die erste Zahnstange (928) zum Bewirken der translatorischen Bewegung des Schiebers (312) in der dritten Richtung (326) in die teilumfängliche Verzahnung des Rads (920) eingreift, und wobei eine zweite Zahnstange (929) an einer der ersten Seitenwand gegenüberliegenden zweiten Seitenwand des Schlitzes (322) angeordnet ist, wobei die zweite Zahnstange (929) zum Bewirken der translatorischen Bewegung des Schiebers (312) in der vierte Richtung (1226) in die teilumfängliche Verzahnung des Rads (920) eingreift.
Vorrichtung (110; 1410) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Koppelelement eine Scheibe (1420) und einen Fixierer (1421) aufweist, wobei die Scheibe (1420) an dem Schneckenrad (318) angeordnet und einen außerhalb einer Drehachse des Schneckenrads (318) angeordneten Mittelpunkt aufweist, wobei der Fixierer (1421) an der Scheibe (1420) angeordnet und einen auf der Drehachse des Schneckenrads (318) angeordneten Mittelpunkt aufweist, wobei der Schieber (312) einen die Scheibe (1420) umgreifenden Bügel aufweist, und wobei der Schlitz (322) den Fixierer (1421) umgreift.
Vorrichtung (110; 1410) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei der Schlitz (322) längs zu der dritten Richtung (326) ausgerichtet ist.
Vorrichtung (110; 2310) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei das Koppelelement ein außerhalb einer Drehachse des Schneckenrads (318) an dem Schneckenrad (318) angeordnetes Mitnahmeelement (2320) aufweist, und wobei der Schlitz (322) das Mitnahmeelement (2320) umgreift.
Vorrichtung (110; 2310) gemäß einem Anspruch 8, wobei der Schlitz (322) quer zu der dritten Richtung (326) ausgerichtet ist.
Vorrichtung (110; 310; 910; 1410; 2310) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Schieber (312) zumindest eine Führungsfläche zum Führen des Schiebers (312) entlang eines Gehäuseelements (330, 332) eines Gehäuses (212) der Vorrichtung umfasst.
Vorrichtung (110; 310; 910; 1410; 2310) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit einer Verbindungseinrichtung (108), die mit dem Schieber (312) gekoppelt ist, um die translatorische Bewegung des Schiebers (312) auf eine von dem Aktor zu betätigende Komponente (104) zu übertragen.
Vorrichtung (110; 310; 910; 1410; 2310) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, mit dem Antrieb (316) zum Antreiben der Schneckenwelle (314) in der ersten Drehrichtung.
Aktor (102), insbesondere für eine Parksperre, eine Kupplung oder eine Tür für ein Fahrzeug (100), wobei der Aktor (102) eine Vorrichtung (110; 310; 910; 1410; 2310) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist.
Fahrzeug (100), mit einem Aktor (102) gemäß Anspruch 13.
Verfahren zum Betreiben eines Aktors (102) für ein Fahrzeug (100), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Drehen (801) einer Schneckenwelle (314) in einer ersten Drehrichtung; Bewirken (803) einer Drehung eines Schneckenrads (318) in einer zweiten Drehrichtung (324), wobei das Schneckenrad (318) ein Koppelelement und eine in die Schneckenwelle (314) eingreifende Verzahnung aufweist, durch das Drehen der Schneckenwelle (314) in der ersten Drehrichtung; Bewirken (805) einer translatorischen Bewegung eines Schiebers (312) in eine dritte Richtung (326), wobei der Schieber (312) einen das Koppelelement zumindest abschnittsweise umgreifenden Schlitz (322) aufweist, durch die Drehung des Koppelements in der zweiten Drehrichtung (324); und Übertragen (807) der translatorischen Bewegung des Schiebers (312) auf eine Komponente (104), um die Komponente zu betätigen.