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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Notbetätigungsanordnung zum Notbetätigen eines Antriebselementes.
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Beispielsweise sind Antriebsanordnungen mit einem Antriebselement zum Anwählen und Schalten von Fahrmodi bei Automatikgetrieben oder auch zum Betätigen einer Parksperrenanordnung zum Sperren und Freigeben eines Parksperrenrades allgemein aus der Fahrzeugtechnik bekannt. Um ein Antriebselement zum Beispiel bei einem Ausfall der Antriebsanordnung notbetätigen zu können, sind bekanntermaßen Notbetätigungsanordnungen erforderlich. Über die Notbetätigungsanordnungen kann eine Notbetätigung des Antriebselementes vorgenommen werden, um einen geeigneten Fahrmodus im Notfall einzustellen oder um bei Parksperrenanordnungen das Parksperrenrad zum Beispiel zum Abschleppen freizugeben.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine eingangs beschriebene Notbetätigungsanordnung vorzuschlagen, welche möglichst konstruktiv einfach und baumgünstig aufgebaut ist und zudem eine sichere Betriebsweise mit einem Überlastschutz bietet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen ergeben.
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Somit wird eine Notbetätigungsanordnung zum Notbetätigen eines Antriebselementes vorgeschlagen. Um eine sichere Betriebsweise mit einem Überlastschutz konstruktiv einfach und bauraumgünstig zu realisieren, ist vorgesehen, dass zumindest ein axial bewegbares und drehbar in einem Gehäuse gelagertes Wellenelement sowie ein Bedienelement zum Aufbringen eines Drehmomentes vorgesehen sind, wobei das Wellenelement und das Bedienelement über zumindest ein Mitnehmerelement zur Drehmomentbegrenzung als Überlastschutz entkoppelbar sind.
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Auf diese Weise wird eine mit nur wenigen Bauteilen konstruktiv einfach und deshalb auch kompakt aufgebaute Notbetätigungsanordnung realisiert, die zudem nur zur Notbetätigung mit dem Antriebselement koppelbar ist, sodass bei nicht aktivierter Notbetätigungsanordnungen keine negativen Einflüsse zwischen dem Antriebselement und der Notbetätigungsanordnungen auftreten können. Durch das bei der vorgeschlagenen Notbetätigungsanordnung vorgesehene Mitnehmerelement wird ein Überlastschutz durch eine Drehmomentbegrenzung zwischen dem Bedienelement und dem Wellenelement in vorteilhafter Weise realisiert. Aufgrund der sehr kompakt aufgebauten Notbetätigungsanordnung kann diese ohne weiteres zum Betätigen von beliebig ausgestalteten Antriebselementen eingesetzt bzw. auch nachgerüstet werden.
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Um eine konstruktiv einfache und kostengünstige Betätigung des Antriebselementes über die vorgeschlagene Notbetätigungsanordnung zu realisieren, ist im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Wellenelement einen ersten Verzahnungsabschnitt oder dergleichen aufweist, der mit einem korrespondierenden zweiten Verzahnungsabschnitt oder dergleichen des Antriebselementes zum Übertragen eines über das Bedienelement aufgebrachten Drehmoments zum Betätigen des Antriebselementes in Eingriff bringbar ist. Die vorgesehenen Verzahnungsabschnitte können durch verschiedene Verzahnungsarten realisiert werden. Eine besonders bauraumsparende und kompakte Anordnung wird dadurch realisiert, dass beispielsweise als erster Verzahnungsabschnitt eine Antriebsschnecke an dem Wellenelement vorgesehen ist, die mit einer als zweiten Verzahnungsabschnitt ausgeführten Stirnverzahnung an dem Antriebselement in Eingriff steht. Hierdurch kann konstruktiv einfach eine Drehbewegung des Wellenelementes in eine Drehbewegung des Antriebselementes umgesetzt werden, wenn das Wellenelement und das Antriebselement zum Beispiel in einem Winkel zueinander angeordnet sind.
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Eine antriebsmäßige Verbindung bzw. Kopplung zwischen dem Antriebselement und dem Wellenelement wird bei der vorgeschlagenen Notbetätigungsanordnung nur im Falle einer Notbetätigung dadurch realisiert, dass dem Wellenelement ein erstes Federelement oder dergleichen zum Halten des Wellenelementes in einer mit dem Antriebselement nicht gekoppelten Position zugeordnet ist. Somit kann das Wellenelement besonders einfach gegen die Federkraft axial bewegt werden, um das Wellenelement und das Antriebselement über die Verzahnungsabschnitte zur Notbetätigung miteinander in Verbindung zu bringen, sodass im Falle einer Notbetätigung das Antriebselement über das Wellenelement entsprechend betätigt werden kann.
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Um den Überlastschutz bei der vorgeschlagenen Notbetätigungsanordnung über das Mitnehmerelement bzw. Kupplungselement oder dergleichen zu realisieren, ist beispielsweise vorgesehen, dass das Mitnehmerelement drehfest mit dem Wellenelement verbunden ist und dass zwischen dem Mitnehmerelement und dem Wellenelement ein zweites Federelement zum Ausführen einer axialen Relativbewegung zwischen dem Mitnehmerelement und dem Wellenelement vorgesehen ist. Durch diesen axialen Bewegungsfreiraum zwischen dem Mitnehmerelement und dem Wellenelement wird eine Entkopplung in Drehrichtung zwischen dem Mitnehmerelement und dem Bedienelement ermöglicht.
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Bei der vorgeschlagenen Notbetätigungsanordnung kann beispielsweise zum Realisieren einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zwischen dem Bedienelement bzw. Einsteller oder Drehsteller und dem Mitnehmerelement eine Rastkontur, eine Verzahnungskontur, eine Klauenkupplungskontur oder dergleichen eingesetzt werden. Vorzugsweise kann hierzu das Mitnehmerelement an der dem Bedienelement zugewandten Stirnseite eine erste Rastkontur oder dergleichen aufweisen, die mit einer korrespondierenden zweiten Rastkontur oder dergleichen des Bedienelementes in Eingriff steht.
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Die korrespondierenden Rastkonturen können derart gewählt werden, dass ab einem vorbestimmten auftretenden, durch das Bedienelement aufgebrachten Drehmoment die axiale Bewegung des Mitnehmerelements relativ zum Wellenelement als Ausweichbewegung in Bezug auf das Bedienelement vorgesehen wird und somit eine relative Drehbewegung zwischen dem Bedienelement und dem mit dem Wellenelement drehfest verbundenen Mitnehmerelement ermöglicht wird.
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Auf diese Weise wird die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen dem Bedienelement und dem Mitnehmerelement gelöst, sodass der Überlastschutz aktiviert wird, sodass bei einer Blockade des Antriebselementes bzw. bei zu hohen Drehmomenten eine weitere Betätigung zum Schutz vor Beschädigungen nicht zugelassen wird. In vorteilhafter Weise kann durch die gewählte Steigung an den korrespondierenden Rastkonturen und die gewählte Federkraft des zweiten Federelements das maximal zu übertragende Drehmoment bei der vorgeschlagenen Notbetätigungsanordnung entsprechend eingestellt werden.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der vorgeschlagenen Notbetätigungsanordnung dadurch, dass bei einer relativen Drehbewegung zwischen dem Mitnehmerelement und dem Bedienelement durch das entlanggleiten der korrespondierenden Rastkonturen ein akustisches Signal erzeugt wird, die es dem Bediener anzeigen, wenn der Überlastschutz aktiv ist, ohne dass zusätzliche aufwändige Zusatzeinrichtungen erforderlich sind. Demzufolge kann dadurch auch eine Endlage der Antriebswelle bzw. des zu betätigenden Betätigungselements von dem Bediener erkannt werden.
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Das Aufbringen eines entsprechenden Drehmomentes an dem Bedienelement bei der vorgeschlagenen Notbetätigungsanordnung kann entweder manuell oder auch motorisch erfolgen. Zum Beispiel kann das Bedienelement durch ein Werkzeug oder dergleichen oder über eine zugeordnete Antriebseinrichtung maschinell in Drehung versetzt bzw. betätigt werden.
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Eine konstruktiv einfache und kostengünstige axiale Positionierung des Wellenelements kann im Rahmen der Erfindung dadurch realisiert werden, dass dem Wellenelement oder dem Bedienelement ein erster axialer gehäuseseitiger Anschlag oder dergleichen zum Erreichen der mit dem Antriebselement gekoppelten Position zugeordnet ist und dass dem Bedienelement ein zweiter axialer gehäuseseitiger Anschlag oder dergleichen zum Erreichen der mit dem Antriebselement nicht gekoppelten Position zugeordnet ist. Eine besonders kompakte und dadurch bauraumgünstige Anordnung wird dadurch realisiert, wenn der erste Anschlag dem Wellenelement und der zweite Anschlag dem Bedienelement zugeordnet sind. Zudem ist diese Ausführung auch konstruktiv einfacher zu realisieren und somit kostengünstiger.
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Die vorgeschlagene Notbetätigungsanordnung kann bei beliebigen Antriebselementen eingesetzt werden. Ein möglicher Einsatz der Notbetätigungsanordnung bietet sich beispielsweise an, wenn das Antriebselement als eine von einem Antriebsmotor angetriebene Antriebswelle ausgeführt ist, die mit einem Betätigungselement antriebsmäßig gekoppelt ist. Hierbei ist es möglich, die bauraumgünstige Notbetätigungsanordnung durch eine Bohrung in dem vorhandenen Gehäuse derart vorzusehen, dass eine Kopplung mit der Antriebswelle besonders einfach möglich ist. Beispielsweise kann das Betätigungselement zum Anwählen und Schalten eines Fahrmodus beim Automatikgetriebe oder auch zum Betätigen einer Parksperrenanordnung eingesetzt werden. Es sind auch andere Einsatzzwecke der vorgeschlagenen Notbetätigungsanordnung ohne weiteres möglich.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Notbetätigungsanordnung zum Betätigen eines Antriebselementes;
- 2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante der Notbetätigungsanordnung mit einem Antriebselement als Antriebswelle im Normalbetrieb;
- 3 eine schematische Ansicht gemäß 2 bei einer Notbetätigung der Notbetätigungsanordnung;
- 4 eine schematische Ansicht gemäß 2 bei aktivem Überlastschutz der Notbetätigungsanordnung; und
- 5 eine schematische geschnittene Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante der Notbetätigungsanordnung im Normalbetrieb der Antriebswelle.
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In den 1 bis 5 sind verschiedene Ansichten und Ausführungen einer erfindungsgemäßen Notbetätigungsanordnung zum Betätigen eines Antriebselementes lediglich beispielhaft dargestellt.
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Die erfindungsgemäße Notbetätigungsanordnung umfasst ein axial bewegbares und in einem Gehäuse 1 drehbar gelagertes Wellenelement 2 sowie ein Bedienelement 3 zum Aufbringen eines Drehmomentes, um das Antriebselement in Drehung zu versetzen. Das Antriebselement ist beispielsweise als in dem Gehäuse 1 gelagerte Antriebswelle 4 ausgeführt, die von einem Antriebsmotor 16 angetrieben wird. Mit der Antriebswelle 4 wird ein Betätigungselement 5 angetrieben, um beispielsweise eine nicht weiter dargestellte Parksperrenanordnung oder ein Schaltmechanismus für ein Automatikgetriebe oder dergleichen zu betätigen.
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Wie sich insbesondere aus der Explosionsdarstellung gemäß 1 ergibt, sind das Wellenelement 2 und das Bedienelement 3 über zumindest ein Mitnehmerelement 6 zur Drehmomentbegrenzung als Überlastschutz entkoppelbar. Das Wellenelement 2 weist einen ersten Verzahnungsabschnitt als Antriebsschnecke 7 auf, der mit einem korrespondierenden zweiten Verzahnungsabschnitt als Stirnverzahnung 8 der Antriebswelle 4 zum Übertragen eines über das Bedienelement 3 aufgebrachten Drehmoments zum Betätigen der Antriebswelle 4 in Eingriff bringbar ist.
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Dem Wellenelement 2 ist ein erstes, im Gehäuse 1 abgestütztes Federelement 9 zum Halten des Wellenelements 2 in einer mit der Antriebswelle 4 nicht gekoppelten Position zugeordnet. Das Mitnehmerelement 6 ist drehfest mit dem Wellenelement 2 über eine Formschlussverbindung verbunden. Zwischen dem Mitnehmerelement 6 und dem Wellenelement 2 ist ein zweites, in dem Gehäuse 1 abgestütztes Federelement 10 zum Ausführen einer axialen Relativbewegung zwischen dem Mitnehmerelement 6 und dem Wellenelement 2 vorgesehen. Das Mitnehmerelement 6 weist an der den Bedienelement 3 zugewandten Stirnseite eine erste Rastkontur 11 auf, die mit einer korrespondierenden zweiten Rastkontur 12 des Bedienelements 3 in Eingriff steht. Die korrespondierenden Rastkonturen 11 und 12 sind so ausgestaltet, dass ab einem vorbestimmten durch das Bedienelement 3 aufgebrachten Drehmoment die axiale Bewegung des Mitnehmerelements 6 relativ zum Wellenelement 2 als Ausweichbewegung in Bezug auf das Bedienelement 3 vorgesehen ist und eine relative Drehbewegung zwischen dem Bedienelement 3 und dem mit dem Wellenelement 2 drehfest verbundenen Mitnehmerelement 6 zu ermöglichen. Je nach Ausführungsvariante ist dem Wellenelement 2 oder dem Bedienelement 3 ein erster axialer gehäuseseitiger Anschlag 13, 13A zum Erreichen der mit der Antriebswelle 4 gekoppelten Position zugeordnet. Ferner ist dem Bedienelement 3 ein zweiter axialer gehäuseseitiger Anschlag 14 zum Erreichen der mit der Antriebswelle 4 nicht gekoppelten Position zugeordnet.
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Demzufolge zeichnet sich die vorgeschlagene Notbetätigungsanordnung besonders durch ihre einfache und kompakte Bauweise aus, da die vorgeschlagene Notbetätigungsanordnung zwischen zwei Gehäusehälften 15, 15A im Bereich der im Notfall zu betätigenden Antriebswelle 4 integriert werden kann. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, dass insbesondere bei einer maschinellen Betätigung des Bedienelements 3 durch den vorgesehenen Überlastschutz vermieden wird, dass die Notbetätigungsanordnung oder die Antriebswelle 4 bzw. das Betätigungselement 5 beschädigt werden.
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Die nicht gekoppelte Position des Wellenelements 2 mit der Antriebswelle 4 entspricht dem Normalbetrieb der Antriebswelle 4 und ist beispielhaft in 2 dargestellt. In dem Normalbetrieb wird das Wellenelement 2 mit dem Mitnehmerelement 6 und dem Bedienelement 3 von dem ersten als Druckfeder ausgeführten Federelement 9 in der Zeichnungsebene nach oben gegen den zweiten gehäuseseitigen Anschlag 14 gedrückt. In dieser Position kann die Antriebswelle 4 in dem Gehäuse 1 unabhängig von der Notbetätigungsanordnung frei gedreht werden.
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In 3 ist die Notbetätigung gezeigt, bei der das Bedienelement 3 mit einem passenden Werkzeug, zum Beispiel mit einem Innensechskantschlüssel in der Zeichnungsebene nach unten gedrückt wird. Hierbei muss die Rückstellkraft des ersten Federelements 9 überwunden werden, bis das Wellenelement 2 den ersten gehäuseseitigen Anschlag 13 bzw. seine Endlage erreicht, in der die Antriebsschnecke 7 des Wellenelements 2 mit der Stirnverzahnung 8 der Antriebswelle 4 im Eingriff steht. Nun kann durch entsprechendes Drehen des Bedienelements 3 die Antriebswelle 4 und damit das Betätigungselement 5 in die gewünschte Position durch die Notbetätigungsanordnung gedreht werden.
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In 4 ist der aktivierte Überlastschutz dargestellt. Wenn die Antriebswelle 4 bzw. das Betätigungselement 5 eine gewünschte Endposition erreicht hat oder blockiert ist oder ein bestimmtes Drehmoment überschritten wird, wird der Überlastschutz zwischen dem Bedienelement 3 und dem Mitnehmerelement 6 aktiviert. Je höher das Drehmoment an dem Wellenelement 2 wird, desto weiter wird das Mitnehmerelement 6 aufgrund der welligen Rastkonturen 11 und 12 entgegen der Federkraft des zweiten Federelements 10 axial in Richtung des Wellenelements 2 in der Zeichnungsebene nach unten gedrückt, bis das Bedienelement 3 unabhängig bzw. frei von dem Mitnehmerelement 6 gedreht werden kann. Durch die Wahl der Steigung bzw. durch die Wahl der Geometrie der beiden Rastkonturen 11 und 12 sowie durch die Wahl der Federkraft des zweiten Federelements 10 kann das maximal zu übertragene Drehmoment bei der Notbetätigungsanordnung eingestellt werden. Dadurch, dass die beiden Rastkonturen 11 und 12 beim aktivierten Überlastschutz übereinander gleiten, tritt ein akustisches Geräusch auf. Das ständige Überschnappen der beiden Rastkonturen 11 und 12 gibt dem Bediener eine akustische Rückmeldung, wenn das gewünschte Drehmoment bzw. wenn eine Endposition erreicht wurde.
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In 5 ist eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Notbetätigungsanordnung gezeigt, bei der im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante lediglich der erste gehäuseseitige Anschlag 13A dem Bedienelement 3 zugeordnet ist.
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Bezugszeichen
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Wellenelement
- 3
- Bedienelement
- 4
- Antriebswelle
- 5
- Betätigungselement
- 6
- Mitnehmerelement
- 7
- Antriebsschnecke
- 8
- Stirnverzahnung
- 9
- erstes Federelement
- 10
- zweites Federelement
- 11
- erste Rastkontur
- 12
- zweite Rastkontur
- 13,13A
- erster gehäuseseitiger Anschlag
- 14
- zweiter gehäuseseitiger Anschlag
- 15,15A
- Gehäusehälften
- 16
- Antriebsmotor
