DE10219474B4

DE10219474B4 - Bewege- und Verriegelungsmechanismus für ausfahrbare Geräteteile

Info

Publication number: DE10219474B4
Application number: DE10219474A
Authority: DE
Inventors: Norbert Dipl.-Ing. Kunze; Thomas Klaus
Original assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2005-11-10
Anticipated expiration: 2022-05-01
Also published as: DE10219474A1; AU2003226587A1; WO2003093062A1

Abstract

Bewege- und Verriegelungsmechanismus für ausfahrbare Geräteteile, der
– einen Antrieb (2) aufweist,
– einen ortsfesten Rahmen (1), zur Befestigung des Bewege- und Verriegelungsmechanismus, welcher eine ortsfeste Führung (7, 7') und ein zweites, ortsfestes Anschlagelement (6, 6') aufweist
– einen bewegbaren Basisträger (10) aufweist, auf dem
– mindestens ein verschiebbarer, mit dem Antrieb (2) gekoppelter Bewegungsumsetzer (4, 4') angeordnet ist, der eine erste und eine zweite Verschiebeposition aufweist
– mindestens ein Verriegelungselement (3, 3') angeordnet ist, das eine erste und eine zweite Einstellposition aufweist, und dem die ortsfeste Führung (7, 7') zugeordnet ist, die das Verriegelungselement (3, 3') über eine Verfahrstrecke (a) hinweg in der ersten Einstellposition hält, und
– ein erstes Anschlagelement (5, 5') angeordnet ist, welches dazu vorgesehen ist, die Verfahrung des Basisträgers (10) durch Auffahren auf das zweite, ortfeste Anschlagelement (6, 6') zu stoppen, und
bei dem der Bewegungsumsetzer (4,...

Description

Die Erfindung betrifft einen Bewege- und Verriegelungsmechanismus für ausfahrbare Geräteteile und ein entsprechendes Verfahren zum Bewegen und Verriegeln von ausfahrbaren Geräteteilen.

Platzsparende Realisierungen von Geräten mit mehreren Funktionen bzw. mit nicht immer benötigten Gerätebestandteilen (z.B. größere Displays bei Navigationsgeräten im Auto oder Tastaturen zum einfachen Schreiben von beispielsweise SMS-Nachrichten mittels eines im Auto benutzten mobilen Telefons) sind von großer Bedeutung, vor allem bei der ansteigenden Anzahl von unterschiedlichen Modalitäten, die mit einem solchen Infotainmentgerät betrieben werden können. Solche ausfahrbaren Geräteteile haben zumindest eine Position in eingefahrenem Zustand und eine Position in ausgefahrenem Zustand, in denen das Geräteteil sicher verriegelt sein muss, um den Antrieb zu entlasten und um das Geräteteil in dieser Position zu halten gegen die Einflüsse von Vibrationen oder Einwirkungen vom Benutzer (etwa Tippen auf einer Tastatur oder Anstoßen eines Displays).

Anzahl der Bestandteile und Kosten sollten für einen solchen Bewege- und Verriegelungsmechanismus gering gehalten werden.

In der EP 0530 919 B1 wird beschrieben, wie bewegliche Kunststoffspritzgussteile auf einer Metallträgerstruktur hergestellt werden können, ohne dass die Beweglichkeit durch Schwindung des Kunststoffes nach dem Spritzprozess eingeschränkt oder verhindert wird. Diese Technik ist die Moveable Outsert Parts-Technologie (MOP-Technologie). Die benutzten Kunststoffmaterialien können Thermoplaste oder Duroplaste sein.

Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Bewege- und Verriegelungsmechanismus derart zu definieren, dass er möglichst mit wenigen Montageschritten zusammengesetzt werden kann, mit geringem Kostenaufwand hergestellt werden kann und das auszufahrende Geräteteil robust und sicher in den verschiedenen Stellungen verriegelt.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Bewege- und Verriegelungsmechanismus, wie er in Anspruch 1 beschrieben ist.

Vorteilhaft ist es, wenn die Basisträger, auf der das zu verfahrende Geräteteil montiert ist, stabil ist, also etwa aus Metall besteht. Die komplexeren, oft beweglichen Teile, die die Verriegelung und Bewegung umsetzen, können als Kunststoffspritzgussteile realisiert werde. Das erspart kostspielige Bearbeitungsschritte von Metallteilen. Dabei ist es notwendig, dass das Basisträgermaterial keine klebende Verbindung mit dem aufgespritzten Kunststoff eingeht, dass das Basisträgermaterial also etwa ein Metall, insbesondere Stahl, ist.

Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die auf dem Basisträger angeordneten Teile mittels eines einzigen Spritzvorgangs oder mehreren aufeinanderfolgenden Spritzvorgängen hergestellt und mit dem Basisträger verbunden werden. Dazu wird der Basisträger während des Spritzvorgangs zu einem Teil des Spritzgusswerkzeugs. Dies erspart die Montage einzelner Elemente auf dem Basisträger, ist zeit- und kostengünstig realisierbar und führt zu geringeren Toleranzproblemen, da die Teile alle aus dem gleichen Werkzeug stammen. Mehrere Spritzvorgänge sind sinnvoll, falls etwa unterschiedliche Kunststoffe verwendet werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Bewege- und Verriegelungsmechanismus ist gegeben, wenn es Mittel zur Detektierung der Position der Bewegungsumsetzer gibt, welche eine Steuerung des Antriebs erlauben. Dann kann der Antrieb etwa beim Erreichen der vollständig ausgefahrenen oder der vollständig eingefahrenen Position automatisch ausgeschaltet werden.

Anspruch 5 beschreibt ein Verfahren zur Bewegung und Verriegelung von ausfahrbaren Geräteteilen.

Der erfindungsgemäße Bewege- und Verriegelungsmechanismus eignet sich besonders für vollversenkte oder teilversenkte Geräteteile, wie etwa das Display eines Navigationssystems oder die Tastatur eines Infotainmentgerätes.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Ausführungsbeispiel und anhand von Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen
1 den Bewege- und Verriegelungsmechanismus mit dem ortfesten Rahmen,
2 den Bewege- und Verriegelungsmechanismus in seiner unausgefahrenen Position ohne den ortsfesten Rahmen, aber mit ortsfesten Führungen
3 den Bewege- und Verriegelungsmechanismus in einer mittleren Position ohne den ortsfesten Rahmen, aber mit ortsfesten Führungen und
4 den Bewege- und Verriegelungsmechanismus in seiner ausgefahrenen und verriegelten Position ohne den ortsfesten Rahmen, aber mit ortsfesten Führungen
1 zeigt den Bewege- und Verriegelungsmechanismus in seiner unausgefahrenen (vollversenkten oder teilversenkten) Position, wobei auch der ortsfeste Rahmen 1 gezeigt ist. Der ortsfeste Rahmen 1 dient der Befestigung des Bewege- und Verriegelungsmechanismus und der vom Bewege- und Verriegelungsmechanismus getragenen Einheit, z.B. einem Display 25, beispielsweise im Armaturenbrett eines Autos. In 1 ist auch zu sehen, dass in diesem Ausführungsbeispiel die ortsfesten Führungen 7, 7' (vergleiche 2 bis 4) mittels durch korrespondierende Aussparungen im Rahmen 1 hindurchgreifenden Befestigungselementen 7a, 7b, 7a', 7b' am ortsfesten Rahmen 1 fixiert sind. Diese Befestigungselemente 7a, 7b, 7a', 7b' sind in einem Kunststoffspritzgussverfahren gleichzeitig mit der eigentlichen Führung 7, 7' hergestellt worden und sind damit Teil der Führung 7, 7'. Ebenso sind die zweiten, ortsfesten Anschläge 6, 6' mittels Halterungen 6a, 6a' am ortsfesten Rahmen 1 befestigt. Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel der Antrieb 2 am ortsfesten Rahmen 1 montiert. Ein Basisträger 10 wird in ortsfesten Führungsschienen 9, 9' geführt. Auf dem Basisträger sind verschiedene bewegliche Elemente angeordnet, so die Verriegelungselemente 3, 3' und die verschiebbaren Bewegungsumsetzer 4, 4', die in dieser Ausführungsform als verschiebbare Zahnstangen mit seitlichen Nuten zur Führung in einem Langloch 4.1 realisiert sind, sodass ein Teil des Basisträgers 10 in diese Nuten eingreift und eine Verschiebbarkeit in Längsrichtung des Langlochs 4.1 ermöglicht wird.
In 2 ist der Bewege- und Verriegelungsmechanismus ohne den ortsfesten Rahmen 1 in der unausgefahrenen Position gezeigt. Die Führungen 7, 7' und die zweiten, ortsfesten Anschläge 6, 6' sind weiterhin zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufs gezeigt. Diese Elemente sind am ortsfesten Rahmen 1 befestigt gedacht. Der Antrieb 2 weist ein Zahnrad 2a auf, dass mittels einer Kupplungswelle 2b mit einem zweiten Zahnrad 2a' verbunden ist. Die Zahnräder 2a, 2a' übertragen die Antriebsbewegung (rotatorisch) auf die auf dem Basisträger 10 verschiebbaren Zahnstangen 4, 4', wobei die Verschiebung der Zahnstangen aus ihrer ersten Verschiebeposition heraus durch die Verriegelungselemente 3, 3' unterbunden wird. Die Zahnstangen 4, 4' setzen die rotatorische Bewegung der Zahnräder in eine lineare Bewegung des Basisträgers 10 um. Die ortsfesten Führungen 7, 7' halten die Verriegelungselemente 3, 3' in der ersten Einstellposition, in der die Verriegelungselemente 3, 3' die Verschiebung der verschiebbaren Zahnstangen 4, 4' verhindern (die Zahnstangen 4, 4' sind verriegelt). In der gezeigten Ausführungsform weisen die Verriegelungselemente 3, 3' Verriegelungsarme 3a, 3b, 3a', 3b' auf, die die Verriegelung der Zahnstangen erwirken, solange die Verriegelungselemente 3, 3' in der ersten Einstellposition gehalten werden, und die die Verriegelung des Basisträgers 10 in der zweiten Einstellposition bewirken. Um von der ersten Einstellposition in die zweite Einstellposition zu gelangen, sind die Verriegelungselemente 3, 3' drehbar um je einen Drehpunkt 3c, 3c' gelagert. Auf dem Basisträger 10 sind weiterhin erste Anschläge 5, 5' angebracht, die dazu gedacht sind, mittels Auffahren auf die zweiten, ortfesten Anschläge 6, 6' die Bewegung des Basisträgers 10 zu stoppen.
In 3 ist der Bewege- und Verriegelungsmechanismus in einer mittleren Bewegungsposition gezeigt. Der Basisträger 10 ist durch Bewegungsumsetzung von den Zahnrädern 2a, 2a' auf die Zahnstangen 4, 4' in den Führungsschienen 9, 9' relativ zum ortsfesten Rahmen 1 herausgeschoben worden. Die Führungen 7, 7' halten die Verriegelungselemente 3, 3' weiterhin in der ersten Einstellposition, sodass die verschiebbaren Zahnstangen 4, 4' in der ersten Verschiebeposition gehalten werden.
Die hintere Wand des Basisträgers 10 ist hier nicht gezeigt. Auf ihr ist beispielsweise ein Display 25 angeordnet. Daneben stehen auf der hinteren Wand des Basisträgers 10 Anteile der Zahnstangen 4, 4' und der Verriegelungselemente 3, 3' derart über, dass diese Strukturen sich nicht aus dem Basisträger lösen können. Als Beispiel sei hier auf die Befestigungselemente 7a, 7a', 7b, 7b' und die Halterungen 6a, 6a' verwiesen, die ebenfalls zu den Führungen 7, 7' und den zweiten, ortsfesten Anschlägen 6, 6' gehören und dafür sorgen, dass diese Elemente sich nicht aus dem Rahmen lösen können und fest mit diesem verbunden sind.
Die beweglichen Kunststoffteile wie etwa die Zahnstangen 4, 4' und die Verriegelungselemente 3, 3' sind in der eingangs erwähnten MOP-Technologie herstellbar.
4 zeigt den Bewege- und Verriegelungsmechanismus in der ganz ausgefahrenen Position, wobei die Verriegelung des Basisträgers 10 durch die Verriegelungselemente 3, 3' bereits wirksam ist. Zum Erreichen dieser Position verlassen zuerst die Verriegelungselemente 3, 3' nach einer Verfahrstrecke a an den Führungen 7, 7' die durch die Führungen 7, 7' erzwungene erste Einstellposition und gelangen in ein Stadium zwischenzeitlicher freier Einstellbarkeit. Die ersten Anschläge 5, 5' fahren auf die zweiten, ortsfesten Anschläge 6, 6' auf und stoppen die Bewegung des Basisträgers 10. Da der Antrieb weiterhin wirkt, werden die verschiebbaren Zahnstangen 4, 4', aus ihrer Fixierung in der ersten Verschiebeposition durch die geführten Verriegelungselemente 3, 3' entlassen, zur zweiten Verschiebeposition verschoben. Der freie Teil des Langlochs 4.1 zeigt den erreichbaren Verschiebeweg an, der aber typischerweise nicht voll ausgenutzt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Zahnstange nicht bis gegen die Langlochenden verschoben. Werden die Zahnstangen 4, 4' in Bewegung gebracht, sorgen die an den Verriegelungsarmen 3a, 3a' wirkenden Kräfte dafür, dass die Verriegelungselemente 3, 3' in Richtung auf die Führungen 7, 7' (Richtung R1) in die zweite Einstellposition gedreht werden. In dieser Ausführungsform liegen dann die Verriegelungsarme 3b, 3b' auf den ortsfesten Führungen 7, 7' auf. Durch abgerundete Formgestaltung der Führungen 7, 7' und der Verriegelungsarme 3a, 3a', 3b, 3b', wie in den 2 bis 4 zu erkennen, kann ein sanfter Übergang bis zum Stillstand des Basisträgers 10 dadurch erreicht werden, dass die Zahnstangen 4, 4' ab Beginn der Freigabe aus der ersten Verschiebeposition den sich wegdrehenden Verriegelungsarmen 3a, 3a' folgen, während die Verriegelungsarme 3b, 3b' auf die Führungen 7, 7' auflaufen. Dabei beginnen die Zahnstangen 4, 4' sich relativ zum Basisträger 10 in den Langlöchern 4.1 zu verschieben. Dadurch wird die Bewegung des Basisträgers 10 vor Auflaufen der ersten Anschläge 5, 5' auf die zweiten, ortsfesten Anschläge 6, 6' trotz eventueller gleichbleibender Geschwindigkeit der Zahnstangen 4, 4' so sanft verlangsamt, dass die Bewegung des Basisträgers 10 nicht abrupt gestoppt wird. Erreichen die Zahnstangen 4, 4' die zweite Verschiebeposition, werden damit auch die Verriegelungselemente 3, 3' in ihrer zweiten Einstellposition fixiert. Damit wird der Basisträger 10 und das darauf befestigte Display 25 auf den ortsfesten Führungen 7, 7' verriegelt und der Antrieb wird vom Gewicht dieser Einheit entlastet. Beim Erreichen der zweiten Verschiebeposition der Zahnstange 4 wird der Antrieb gestoppt. Dies wird dadurch bewirkt, dass beispielsweise ein Sensorhebel 8 einen ersten Schalter (nicht gezeigt) betätigt. Alternativ zu dem Schalter könnte auch eine Lichtschranke als Sensor verwendet werden.
Im folgenden wird das Einfahren des Basisträgers beschrieben. Der Antrieb 2 wird wieder eingeschaltet und wirkt nun in die entgegengesetzte Richtung. Die verschiebbaren Zahnstangen 4, 4' werden aus der zweiten Verschiebeposition heraus wieder in die erste Verschiebeposition geschoben, da die Basisplatte 10 noch auf den ortsfesten Führungen 7, 7' verriegelt ist und sich nicht bewegen lässt. Während die verschiebbaren Zahnstangen 4, 4' in die erste Verschiebeposition verschoben werden, werden die Verriegelungselemente 3, 3' aus ihrer Fixierung in der zweiten Einstellposition entlassen.
Die auf die Verriegelungsarme 3b, 3b' wirkenden Kräfte drehen die Verriegelungselemente 3, 3' um die Verdrehpunkte 3c, 3c' in Richtung der Zahnstangen 4, 4' (Richtung R2) in die erste Einstellposition. Der Basisträger 10 lastet dann wieder auf dem Antrieb und kann eingefahren werden. Die ortsfesten Führungen 7, 7' sorgen wieder dafür, dass sie Verriegelungselemente 3, 3' in der ersten Einstellposition gehalten werden. In dieser Position verriegeln die Verriegelungselemente 3, 3' die verschiebbaren Zahnstangen 4, 4' in deren erster Verschiebeposition. Nach einer Verfahrstrecke a bewirkt der Sensorhebel 8 in Zusammenwirken mit einem zweiten, nicht dargestellten Schalter, dass der Antrieb gestoppt wird. Der Basisträger 10 und das Display 25 sind wieder in den Ausgangszustand zurückgefahren.
Die beschriebene Ausführungsform des Bewege- und Verriegelungsmechanismus zeigt, wie durch verschiedene bewegliche Elemente auf dem Basisträger 10 in Zusammenwirkung mit ortsfesten Elementen eine gegenseitige Verriegelung und Fixierung zustande kommt. Es sind verschiedene Ausgestaltungen dieser Erfindung denkbar, etwa um einen vergrößerten Verfahrweg zu erreichen und damit auch eine Vollversenkung des Basisträgers oder eine Bewegungsumsetzung vom Antrieb 2 auf Bewegungsumsetzer, die nicht zu einer rein linearen Bewegung führt. Eine automatische Verkippung könnte dann Teil des Bewege- und Verriegelungsmechanismus sein.

Claims

Bewege- und Verriegelungsmechanismus für ausfahrbare Geräteteile, der – einen Antrieb (2) aufweist, – einen ortsfesten Rahmen (1), zur Befestigung des Bewege- und Verriegelungsmechanismus, welcher eine ortsfeste Führung (7, 7') und ein zweites, ortsfestes Anschlagelement (6, 6') aufweist – einen bewegbaren Basisträger (10) aufweist, auf dem – mindestens ein verschiebbarer, mit dem Antrieb (2) gekoppelter Bewegungsumsetzer (4, 4') angeordnet ist, der eine erste und eine zweite Verschiebeposition aufweist – mindestens ein Verriegelungselement (3, 3') angeordnet ist, das eine erste und eine zweite Einstellposition aufweist, und dem die ortsfeste Führung (7, 7') zugeordnet ist, die das Verriegelungselement (3, 3') über eine Verfahrstrecke (a) hinweg in der ersten Einstellposition hält, und – ein erstes Anschlagelement (5, 5') angeordnet ist, welches dazu vorgesehen ist, die Verfahrung des Basisträgers (10) durch Auffahren auf das zweite, ortfeste Anschlagelement (6, 6') zu stoppen, und bei dem der Bewegungsumsetzer (4, 4') dazu vorgesehen ist, durch Erreichen der zweiten Verschiebeposition das Verriegelungselement (3, 3') in der zweiten Einstellposition zu fixieren und durch Verschieben in die erste Verschiebeposition das Verriegelungselement (3, 3') aus der Fixierung zu entlassen und bei dem das Verriegelungselement (3, 3') dazu vorgesehen ist, in der ersten Einstellposition die Verschiebung des Bewegungsumsetzers (4, 4') aus der ersten Verschiebeposition zu verhindern und in der zweiten Einstellposition den Basisträger (10) auf der ortsfesten Führung (7, 7') zu verriegeln.
Bewege- und Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisträger (10) aus einem Material besteht, welches beim Aufspritzen von Kunststoff keine klebende Verbindung mit dem Kunststoff eingeht und der auf dem Basisträger (10) angeordnete Bewegungsumsetzer (4, 4'), das Verriegelungselement (3, 3') und das erste Anschlagelement (5, 5') Kunststoffspritzgussteile sind.
Bewege- und Verriegelungsmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungsumsetzer (4, 4') und das Verriegelungselement (3, 3') in einem Kunststoffspritzgussvorgang oder in mehreren Kunststoffspritzgussvorgängen mit dem Basisträger (10) durch überstehende Anteile (7a, 76) verbunden worden sind, insbesondere durch die MOP-Technologie.
Bewege- und Verriegelungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Mittel (8) zur Detektierung der Position des Bewegungsumsetzers (4, 4') gibt, wobei in Abhängigkeit der detektierten Position eine Steuerung des Antriebs (2) vorgesehen ist.
Verfahren zum Bewegen und Verriegeln von ausfahrbaren Geräteteilen, beinhaltend die Schritte – Starten eines Antriebs (2), der mit einem verschiebbaren, sich in einer ersten Verschiebeposition befindlichen Bewegungsumsetzer (4, 4') gekoppelt ist, der auf einem bewegbaren Basisträger (10) angeordnet ist, – Bewegen des Basisträgers (10) mittels des Bewegungsumsetzers (4, 4'), wobei ein auf dem Basisträger (10) angeordnetes Verriegelungselement (3, 3') durch eine ortsfeste Führung (7, 7'), die auf einem Rahmen (1) angeordnet ist, in einer ersten Einstellposition gehalten wird und diese erste Einstellposition die Verschiebung des Bewegungsumsetzers (4, 4') aus der ersten Verschiebeposition verhindert, – Entlassen des Verriegelungselements (3, 3') aus der ersten Einstellposition nach einem Verfahrweg (a) durch Erreichen eines Endes der Führung (7, 7'), – Stoppen der Verfahrbewegung durch Auffahren eines auf dem Basisträger (10) angeordneten ersten Anschlags (5, 5') auf einen zweiten, ortsfesten Anschlag (6, 6'), der auf dem Rahmen (1) angeordnet ist, – Verschieben des Bewegungsumsetzers (4, 4') in eine zweite Verschiebeposition, wobei der Bewegungsumsetzer (4, 4') auf das Verriegelungselement (3, 3') einwirkt und – Fixieren des Verriegelungselementes (3, 3') in einer zweiten Einstellposition durch Erreichen der zweiten Verschiebeposition des Bewegungsumsetzers (4, 4'), wobei das Verriegelungselement (3, 3') in der zweiten Einstellposition den Basisträger (10) auf der ortsfesten Führung (7, 7') verriegelt.
Navigationssystem mit einem Bewege- und Verriegelungsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 4.