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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungsvorrichtung für mindestens
zwei Bewegungen, die in Kraftfahrzeugen zur Erzielung einer Auslenkung,
insbesondere von Bowdenzügen,
Hebeln oder dergleichen, eingesetzt wird.
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2. Hintergrund
der Erfindung
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In
Kraftfahrzeugen, Maschinen oder anderen technischen Geräten werden
Hebel, Gestänge,
Bowdenzüge über verschiedene
Mechanismen ausgelenkt. Diese Auslenkung wird verwendet, um unterschiedliche
Komponenten, wie beispielsweise Bremsen, Schließmechanismen, Gangschaltungen
oder dergleichen, anzusteuern. Derartige Vorrichtungen sollen es
der betätigenden
Person so einfach wie möglich
machen, die jeweiligen Komponenten anzusteuern. Dies betrifft einerseits
den Kraftaufwand und andererseits die durch die betätigende
Person aufzubringende Auslenkung des Hebels oder allgemein der Betätigungsvorrichtung.
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Obige
allgemeine Erläuterungen
werden im Folgenden am Beispiel eines Betätigungshebels für eine Handbremse
diskutiert. Handbremsen in Kraftfahrzeugen werden manuell entweder
durch einen Handbremshebel oder durch einen mit dem Fuß zu betätigenden
Hebel angezogen und gelöst.
Der Handbremshebel ist zwischen Fahrer und Beifahrer in leicht zugänglicher
Position angeordnet. Zum Anziehen der Handbremse wird der Handbremshebel von
dem Fahrer in einer bogen förmigen
Bewegung nach oben gezogen und auf diese Weise der angeschlossene
Bowdenzug gespannt.
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Im
gelösten
Zustand der Handbremse verschwindet der Handbremshebel fast vollständig in
einer dafür
vorgesehenen Verkleidung im Kraftfahrzeug. Nach dem Anziehen der
Handbremse ragt jedoch der Handbremshebel mit relativ großer Länge in den
Innenraum des Kraftfahrzeuges hinein und zeigt die zur bequemen
Auslenkung des Bowdenzuges notwendige Hebellänge. Um den Kraftaufwand des Fahrers
zum Anziehen des Handbremshebels zu reduzieren, würde eine
Verlängerung
des Handbremshebels ausreichend sein. Diese Maßnahme kollidiert jedoch mit
den folgenden Anforderungen im Kraftfahrzeugbau.
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Basierend
auf dem ständig
steigenden technischen Niveau der Kraftfahrzeuge werden einerseits immer
mehr technische Geräte
bei gleicher Baugröße des Kraftfahrzeugs
eingebaut. Dies führt
dazu, dass der zur Verfügung
stehende begrenzte Raum optimal ausgenutzt und die verschiedenen
Geräte
an diese Raumerfordernisse angepasst werden müssen. Daher ist die Verlängerung
eines Handbremshebels, um die Handbremse für den Fahrer komfortabler zu
gestalten, nicht mit der Entwicklung im Kraftfahrzeugbau vereinbar.
Eine Hebelverlängerung
würde zuviel
Platz in Anspruch nehmen und aus diesem Grund den Einbau und die
Nutzung anderer technischer Geräte
behindern oder sogar ganz verhindern.
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Andererseits
sind die Anforderungen an die Ästhetik
und das Design der Kraftfahrzeuge sowohl in ihrem Inneren als auch
in ihrem Äußeren gestiegen.
Das bedeutet, dass Hebelmechanismen, die bereits vor Jahrzehnten
in Kraftfahrzeugen genutzt worden sind, nicht mehr den heutigen
Ansprüchen
genügen.
Aus diesem Grund werden beispielsweise Gangschalthebel in einer
kompakten Bauweise realisiert, die diese kaum noch als Hebel erkennen
lässt.
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Aus
oben genannten Grund wird daher auch das ästhetische Empfinden des Betrachters
gestört, wenn
in angezogenem Zustand der Handbremse der Handbrems hebel als langer
Hebel in den Innenraum des Kraftfahrzeuges hinein ragt. Daher werden
zunehmend Anstrengungen unternommen, um die manuelle Betätigung der
Handbremse bequemer zu gestalten und gleichzeitig den Platzbedarf
des Betätigungsmechanismus
zu reduzieren.
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Beispielsweise
ist die zur Betätigung
der Handbremse über
den Handbremshebel aufzubringende Arbeit konstant. Sie berechnet
sich vereinfacht aus dem Produkt der durch den Fahrer aufzubringenden
Kraft und dem mit Hilfe des Hebels zurückgelegten Weg. Besteht die
Zielsetzung darin, den Kraftaufwand der betätigenden Person zu reduzieren,
kann zum Leisten der gleichen Arbeit der Weg entsprechend verlängert werden.
Ist diese Wegverlängerung
des Weiteren auch noch mit einem Mechanismus realisierbar, der im
Innenraum des Kraftfahrzeuges wenig Platz beansprucht, werden auf
diese Weise auch die Ansprüche
an die Ästhetik
im Kraftfahrzeugbau berücksichtigt.
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Es
ist daher das technische Problem der vorliegenden Erfindung, einen
Mechanismus und ein Verfahren bereitzustellen, die die Auslenkung
von beispielsweise Bowdenzügen,
Hebeln und dergleichen komfortabler gestalten, wobei gleichzeitig
der Platzbedarf für
diesen Mechanismus bzw. für
die Ausführung
dieses Verfahren gering ist.
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3. Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
obige Problem wird durch eine Kopplungsvorrichtung für mindestens
zwei Bewegungen in Kraftfahrzeugen zur Erzielung einer Auslenkung, insbesondere
von Bowdenzügen,
Hebeln oder dergleichen, gelöst.
Diese Kopplungsvorrichtung umfasst A) eine erste Komponente mit
einer ersten Führung,
wobei die erste Komponente an einem ersten Drehpunkt drehbar befestigt
ist; B) eine zweite Komponente mit einer zweiten Führung, wobei
die erste und die zweite Führung
nicht parallel zueinander verlaufen und die zweite Komponente an
einem zweiten Drehpunkt drehbar befestigt ist, und C) ein Verbindungsmittel,
dass die erste und die zweite Führung miteinander
verbindet und innerhalb der ersten und zweiten Führung derart bewegbar ist,
dass durch die Bewegung des Verbindungsmittels die zweite Komponente
relativ zur ersten Komponente um den zweiten Drehpunkt gedreht wird.
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Die
erfindungsgemäße Kopplungsvorrichtung
verwirklicht das Konzept der Kopplung oder Addition von mindestens
zwei Bewegungen, um dadurch eine gesteigerte Auslenkung von beispielsweise
Bowdenzügen,
Hebeln oder dergleichen erzielen zu können. Die verwirklichte Idee
besteht darin, dass durch die Kopplung der mindestens zwei Bewegungen
ein längerer
Weg zurückgelegt
werden kann. Wird dieser längere
Weg mit der gleichen Kraft zurückgelegt,
wie zuvor ein kürzerer
Weg zurückgelegt worden
ist, ergibt sich dadurch ein größerer Betrag an
verrichteter Arbeit. Dem gegenüber
eröffnet
die Verlängerung
des zurückgelegten
Weges eine Verkleinerung der aufgewandten Kraft, um den gleichen Betrag
an verrichteter Arbeit zu erzielen. Somit führt die Kopplung von mindestens
zwei Bewegungen zu einem geringeren Kraftaufwand, um die gleiche
Arbeit verrichten zu können.
Auf dieser Grundlage werden erfindungsgemäß bevorzugt verschiedene Betätigungsbewegungen
im Kraftfahrzeug komfortabler gestaltet.
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Die
Kopplungsvorrichtung umfasst erfindungsgemäß mindestens eine erste und
eine zweite Komponente, die jeweils in parallelen Ebenen zueinander
um getrennte oder einen gemeinsamen Drehpunkt gedreht werden können. Somit
führt die
erste Komponente erfindungsgemäß bevorzugt
eine Drehung um den ersten Drehpunkt durch. Die erste und die zweite
Komponente umfassen jeweils Führungen,
die nicht parallel zueinander verlaufen und die über ein Verbindungsmittel miteinander
verbunden sind. Diese Führungen
in der ersten und zweiten Komponente geben Wege vor, entlang derer
sich das Verbindungsmittel bewegt. Wird das Verbindungsmittel erfindungsgemäß bevorzugt
entlang der ersten Führung
in der ersten Komponente bewegt, führt die zweite Komponente eine
Relativbewegung zu der ersten Komponente aus. Diese Relativbewegung
der zweiten Komponente wird dadurch bewirkt, dass sich das Verbindungsmittel
gleichzeitig in der zweiten Führung
der zweiten Komponente und der ersten Führung der ersten Komponente
bewegt und auf diese Weise die zweite Komponente entlang eines bestimmten
Weges zwingt, der durch den Verlauf der zweiten Führung im
Verhältnis
zu der ersten Führung vorgegeben
ist. Das Resultat der Kopplungsvorrichtung besteht darin, dass die
erste Komponente eine erste Bewegung ausführt und dass dieser ersten
Bewegung aufgrund der Relativbewegung der zweiten Komponente zu
der ersten Komponente noch diese Relativbewegung hinzugefügt wird.
Da nun diese Bewegungen erfindungsgemäß bevorzugt in parallel zueinander
angeordneten Ebenen stattfinden, addieren sich die durch die einzelnen
Bewegung zurückgelegten
Wege zu einem Gesamtweg, der zur Verrichtung von Arbeit bei einer
aufgewendeten geringeren Kraft führt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung sind die erste und die zweite Führung in
parallelen Ebenen angeordnet, die senkrecht zu den Drehachsen durch
den ersten und den zweiten Drehpunkt ausgerichtet sind.
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Basierend
auf der erfindungsgemäß bevorzugten
Anordnung der ersten und zweiten Komponente bzw. der ersten und
zweiten Führung
in parallelen Ebenen wird eine kompakte Bauweise der Kopplungsvorrichtung
realisiert. Diese kompakte Bauweise stellt sicher, dass die Kopplungsvorrichtung
mit geringem Aufwand in Kraftfahrzeugen installiert werden kann,
ohne dass sie mit anderen Geräten und
Anordnungen interferiert.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung bilden der erste und der zweite Drehpunkt
einen gemeinsamen Drehpunkt.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
führt ebenfalls die
drehbare Anlenkung der ersten Komponente und der zweiten Komponente
in einem gemeinsamen Drehpunkt zu einer Verringerung des Platzbedarfes der
Kopplungsvorrichtung. Es ist jedoch ebenfalls bevorzugt, verschiedene
Drehpunkte zu verwenden, sofern diese zu einer optimalen Auslenkungsgestaltung
beitragen. Ein Vorteil des gemeinsamen Drehpunktes der ersten und
zweiten Komponente besteht darin, dass die erste Bewegung eine Rotation
der ersten Komponente um den gemeinsamen Drehpunkt ist. Die zweite
Bewegung, d.h. die Relativbewegung der zweiten Komponente zur ersten
Komponente, ist ebenfalls eine Rotation um den gemeinsamen Drehpunkt,
so dass sich beide Rotationen optimal addieren lassen und zu einem
gesteigerten Auslenkungswinkel führen.
Dieser Auslenkungswinkel wird erfindungsgemäß bevorzugt zum Auslenken von Bowdenzügen vorzugsweise
zur Betätigung
einer Handbremse verwendet. Es ist jedoch ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt über diesen
Auslenkungswinkel Hebelmechanismen oder Bowdenzüge für andere Komponenten im Kraftfahrzeug
anzusteuern.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist das Verbindungsmittel in der ersten
und zweiten Führung gleichzeitig
bewegbar angeordnet.
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Durch
die gleichzeitige Bewegbarkeit des Verbindungsmittels innerhalb
der Führungen
wird erfindungsgemäß bevorzugt
gewährleistet,
dass eine stufenlose Bewegung der ersten und zweiten Komponente
zueinander durchgeführt
wird. Zudem wird auf diese Weise die Betätigung der Kopplungsvorrichtung
optimiert, weil die Bewegung des Verbindungsmittel in den einzelnen
Führungen
nicht separat angesteuert und kontrolliert werden muss. Es ist daher
ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt,
dass die erste und zweite Komponente gleichzeitig Bewegungen ausführen, die
durch den Verlauf der jeweiligen Führung vorgegeben sind. Die
Bewegung der ersten Komponente addiert sich letztendlich erfindungsgemäß bevorzugt
zur Relativbewegung der zweiten Komponente zur ersten Komponente.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Kopplungsvorrichtung verlaufen die erste und die
zweite Führung
geradlinig oder die erste und die zweite Führung verlaufen bogenförmig oder
krummlinig oder die erste Führung verläuft geradlinig
und die zweite Führung
verläuft bogenförmig oder
krummlinig oder umgekehrt.
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Da
erfindungsgemäß bevorzugt
das Verbindungsmittel innerhalb der ersten und zweiten Führung der
ersten und zweiten Komponente bewegt wird, gibt der Verlauf der
Führungen
jeweils den Weg vor, entlang dessen sich die jeweilige Komponente bewegt.
Daraus folgt, dass erfindungsgemäß bevorzugt
die An und die Stärke
der Relativbewegung der ersten und zweiten Komponente zueinander
bzw. die Auslenkung der ersten Komponente gegenüber der zweiten Komponente
durch den Verlauf der Führungen
vorgegeben wird.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verlaufen die Führungen jeweils geradlinig
in der ersten und zweiten Komponente, wobei sie gleichzeitig nicht
parallel sondern winklig zueinander ausgerichtet sind. Wird das
Verbindungsmittel erfindungsgemäß bevorzugt in
der ersten Führung
verschoben, versucht es durch die gleichzeitige Verschiebung in
der zweiten Führung
die ersten und zweite Führung
parallel zueinander auszurichten. Durch diese Bewegung wird erfindungsgemäß bevorzugt
eine Rotation der zweiten Komponente um den zweiten oder den gemeinsamen
Drehpunkt realisiert. Diese Rotation stellt eine Relativbewegung
der ersten Komponente zur zweiten Komponente dar, die zur Verrichtung
eines bestimmten Arbeitsbetrages genutzt wird. Es ist ebenfalls
erfindungsgemäß bevorzugt,
die Führungen oder
eine der Führungen
bogenförmig
oder krummlinig zu gestalten. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
verlaufen die beiden Führung
derart bogenförmig,
dass ihre Enden voneinanderweg zeigen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung überlappen sich
die erste Führung
und die zweite Führung
an einem Punkt, wobei das Verbindungsmittel innerhalb dieses Punktes
angeordnet ist.
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Um
die Kompaktheit der erfindungsgemäß bevorzugten Kopplungsvorrichtung
zu steigern, sind die erste und zweite Führung einander überlappend angeordnet,
so dass sich erfindungsgemäß bevorzugt
ihre Mittelachsen in einem Punkt schneiden oder direkt übereinander
liegen. Dadurch ist es möglich, die
beiden Führungen
durch einen erfindungsgemäß bevorzugten
Stift zu verbinden, sofern die beiden Führungen erfindungsgemäß bevorzugt
durch Langlöcher
gebildet werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung überlappen sich
die erste Führung
und die zweite Führung
nicht.
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Um
die im Rahmen der Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten
Komponente erzielte Auslenkung zu steigern, ist es erfindungsgemäß bevorzugt,
die erste und zweite Führung
nicht überlappend
anzuordnen. Daraus folgt die Notwendigkeit, dass Verbindungsmittel
nicht durch einen einfachen Stift zu realisieren, sondern erfindungsgemäß bevorzugt
einen Hebelmechanismus oder dergleichen zu nutzen, der mit seinen
Enden in die beiden Führungen
eingreift.
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Es
ist weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt, das
Verbindungsmittel mit Hilfe einer Hebelkonstruktion verschiebbar
anzuordnen. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Hebelkonstruktion manuell oder
motorisch betätigbar,
oder die Hebelkonstruktion wird über
eine Bewegung der ersten Komponente relativ zu einem festen Anlenkpunkt
der Hebelkonstruktion betätigt.
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Das
Verschieben des Verbindungsmittels innerhalb der Führungen
wird erfindungsgemäß bevorzugt
durch eine Hebelkonstruktion realisiert. Diese Hebelkonstruktion
wird erfindungsgemäß bevorzugt manuell
angesteuert, so dass die Auslenkung der Hebelkonstruktion in der
gleichen Auslenkung des Verbindungsmittels resultiert. Durch diese
direkte Übertragung
wird eine erfindungsgemäß bevorzugte manuelle
Steuerung der Relativbewegung der ersten Komponente zur zweiten
Komponente gewährleistet. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist es ebenfalls möglich, diese Hebelkonstruktion
motorisch zu betätigen. Die
motorische Betätigung
ist in dem Fall erfindungsgemäß bevorzugt,
indem große
Kräfte
beim Verschieben des Verbindungs mittels aufgebracht werden müssen. Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
wird die Auslenkung des Verbindungsmittels mit der Bewegung der
ersten Komponente, d.h. mit der ersten Bewegung, kombiniert ausgeführt. Wird
erfindungsgemäß bevorzugt
die erste Komponente um den ersten Drehpunkt gedreht, kann gleichzeitig
ein Hebelmechanismus das Verbindungsmittel innerhalb der ersten
und zweiten Führung
verschieben, so dass gleichzeitig mit der Rotation der ersten Komponente
die Relativbewegung der zweiten Komponente zur ersten Komponente
ausgeführt
wird. Mit dieser erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform
wird die Kompaktheit der Kopplungsvorrichtung gesteigert und zudem
wird die für die
Betätigung
notwendige Auslenkung an eine verhältnismäßig kleine Bewegung der ersten
Komponente angepasst.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls ein Verfahren zur Kopplung
von mindestens zwei Bewegungen, die folgenden Schritte aufweisend:
A) Drehen einer ersten Komponente mit einer ersten Führung um
einen ersten Drehwinkel, wobei die erste Komponente an einem ersten
Drehpunkt drehbar befestigt ist; B) Verschieben eines Verbindungsmittels entlang
der ersten Führung,
wobei das Verbindungsmittel die erste Führung mit einer zweiten Führung in einer
zweiten Komponente verbindet, wobei die zweite Führung nicht parallel zu der
ersten Führung
verläuft
und wobei die zweite Komponente in einem zweiten Drehpunkt drehbar
befestigt ist; C) wodurch die zweite Komponente relativ zu der ersten
Komponente um den zweiten Drehpunkt um einen zweiten Drehwinkel
derart gedreht wird, dass sich der erste und der zweite Drehwinkel
im Wesentlichen addieren.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung findet das Drehen der ersten Komponente,
das Verschieben des Verbindungsmittels und das Drehen der zweiten Komponente
in parallelen Ebenen zueinander statt.
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4. Kurze Beschreibung
der begleitenden Zeichnungen
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 die Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Ausgangsposition;
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2 die Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung nach einer ersten Bewegung der ersten Komponente;
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3 die Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer ersten Sequenz der Relativbewegung
zwischen der ersten und zweiten Komponente;
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4 die Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Sequenz der Relativbewegung
zwischen der ersten und der zweiten Komponente;
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5 die Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer weiteren Sequenz der Relativbewegung
zwischen der ersten und zweiten Komponente; und
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6 die Kopplungsvorrichtung
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in der Endposition der Relativbewegung zwischen
der ersten und zweiten Komponente.
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5. Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
allgemeine Entwicklung im Maschinenbau und auch im Fahrzeugbau geht
in die Richtung, dass eine zunehmende Dichte von Geräten erzielt wird.
Diese Dichte an Geräten
führt zu
einer optimalen Raumausnutzung und zu einer zunehmenden Kompaktheit
der Einzelgeräte
als auch der gesamten Anordnung. Diese zunehmende Kompaktheit hat
zur Folge, dass der Raum zur Betätigung
von mechanischen Anordnung stärker
begrenzt wird. Eine weitere wichtige Entwicklung besteht in den
steigenden Anforderungen an die äußere Gestaltung
und die Ästhetik
vor allem im Kraftfahrzeugbau. Diese Entwicklung hat beispielsweise
zur Folge, dass kleine und kompakte Hebel für beispielsweise Gangschaltungen, Blinkgeber
oder Handbremsen in Kraftfahrzeugen verwendet werden. Im Zusammenhang
mit der Verwendung dieser kleinen und kompakten Hebel ist es jedoch
von Bedeutung, dass trotz der reduzierten Größe eine komfortable Betätigung mit
nur geringem Kraftaufwand gewährleistet
ist.
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Zur
Betätigung
von Hebeln ist grundsätzlich eine
bestimmte Kraft erforderlich, um diese in die vorgesehene Richtung
zu bewegen. Die Größe der Kraft ist
abhängig
von der Länge
des Hebels, wobei in diesem Zusammenhang das Hebelgesetz ausgenutzt wird.
Des Weiteren muss der Hebel um einen bestimmten Weg ausgelenkt oder
bewegt werden, um auf diese Weise ein bestimmtes Ziel bei der Betätigung von
Geräten
zu erreichen. Über
diesen gesamten Weg oder über
diese gesamte Auslenkung wirkt die auf den Hebel aufgebrachte Kraft,
so dass sich die durch die Betätigungsperson
verrichtete Arbeit aus dem Produkt der aufgebrachten Kraft und dem zurückgelegten
Weg ergibt. Unabhängig
von Größe, Gestalt
und Kompaktheit des Hebels ist dieser Betrag an Arbeit erforderlich,
um den jeweiligen Mechanismus zu nutzen oder das jeweilige Gerät zu bedienen.
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Wird
nun ein Hebel kompakter gestaltet oder kürzer ausgebildet, um ihn beispielsweise
an das innere Design eines Kraftfahrzeuges anzupassen, hat dies
beispielsweise eine Verkürzung
des Hebels zur Folge. Da mit diesem Hebel trotzdem die gleiche Arbeit
verrichtet werden muss, ergeben sich zwei verschiedene Alternativen,
dieses Ziel zu erreichen. Es ist einerseits möglich, die Betätigung des Hebels oder
die zu verrichtende Arbeit mit einer größeren Betätigungskraft zu erzielen. Andererseits
kann eine kleinere Kraft verwendet werden, die jedoch über einen
längeren
Weg aufgebracht werden muss, um den gleichen Betrag an Arbeit zu
verrichten. Betrachtet man diese Situation im Kraftfahrzeugbau,
führt der Einsatz
gesteigerter Betätigungskräfte, beispielsweise
bei Gangschalthebeln oder Handbremshebeln, zu einer höheren Belastung
für die
betätigende
Person. Diese höhere
Belastung hat eine Reduktion der Bequemlichkeit des Kraftfahrzeuges
zur Folge, was heutzutage nicht akzeptiert werden kann.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
wird jedoch der Weg verlängert, über den
die gleiche oder eine geringere Kraft wirkt, um die zu leistende
Arbeit zu verrichten. Diese Art der technischen Lösung des
obigen Problems unterstützt
sowohl das Design von Maschinen und Geräten, beispielsweise im Inneren
von Kraftfahrzeugen, und des Weiteren kollidiert sie nicht mit den
Anforderungen an die Ästhetik
neuerer technischer Geräte.
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Um
erfindungsgemäß bevorzugt
die notwendige Arbeit zu verrichten, d. h. die Kraft über einen ausreichend
langen Weg wirken zu lassen, werden mindestens zwei Bewegungen miteinander
gekoppelt. Diese Bewegungen bestehen aus mindestens einer Rotation
und einer Translation, wobei durch Ausführung der Translation diese
Rotation bewirkt wird. Der erfindungsgemäße Vorteil besteht unter anderem
darin, dass die durch die Translation bewirkte Rotation einer zuvor
oder danach durchgeführten Rotation "hinzugefügt" wird. Es erfolgt
auf diese Weise erfindungsgemäß bevorzugt
eine Addition von Bewegungen bzw. eine Addition von Wegen, die mit
diesen Bewegungen zurückgelegt
werden. Wesentlicher Kern ist in diesem Vorgang, dass eine der addierten
Rotationen durch eine Translation erzeugt wird.
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Vergleicht
man Translationen und Rotationen bei Betätigungsvorgängen miteinander, sind Translationen
vom Platzbedarf oftmals günstiger durchzuführen. Im
Gegensatz dazu führen
Rotationen häufig
zu einer effektiveren Betätigung.
Durch die erfindungsgemäß bevorzugte
Kopplung von Translation und Rotation ist weniger Platz für die Betätigungsbewegung
erforderlich, wobei eine gleiche oder gesteigerte Effektivität erzielt
wird. Das oben genannte erfindungsgemäße Prinzip der Kopplung von mindestens
zwei Bewegungen wird exemplarisch anhand einer erfindungsgemäß bevorzugten
Kopplungsvorrichtung als bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erläutert.
Diese Kopplungsvorrichtung ist in unterschiedlichen Sequenzen ihrer
Betätigung
in den 1 bis 6 dargestellt.
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Wie
man in 1 erkennen kann,
umfasst die erfindungsgemäß bevorzugte
Kopplungsvorrichtung zur Ausführung
einer ersten Rotation eine erste Komponente 10, die eine
Führung 20 enthält. Die erste
Komponente 10 wird um den Drehpunkt 60 gedreht,
an dem sie ebenfalls befestigt ist. Die erfindungsgemäß bevorzugte
erste Führung 20 wird durch
ein Langloch oder eine Gleitführung
gebildet. Für
die erste Führung 20 sind
aber auch alle Konstruktionen erfindungsgemäß bevorzugt, die zum Führen eines
weiteren Elements entlang eines vorbestimmten Weges genutzt werden
können.
Die Form der ersten Führung 20 ist
erfindungsgemäß bevorzugt
geradlinig, wobei auch krummlinige oder bogenförmige Verläufe erfindungsgemäß bevorzugt sind.
Der Verlauf und die Länge
der ersten Führung 20 bestimmt
erfindungsgemäß bevorzugt
die Art und die Länge
des zur Verrichtung der oben genannten Arbeit zurückgelegten
Weges. Daher sind ebenfalls stufenförmige Verläufe der ersten Führung 20 erfindungsgemäß bevorzugt,
solange sie die Verrichtung der oben genannten Arbeit unterstützen.
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Um über die
Rotation der ersten Komponente 10 um den Drehpunkt 60 Arbeit
zu verrichten, wird erfindungsgemäß bevorzugt ein kleinerer Hebel 90 unterhalb
des Drehpunktes 60 angeordnet. Dieser Hebel 90 ist
erfindungsgemäß bevorzugt
an einer zweiten Komponente 30 angeordnet, auf die unten näher eingegangen
wird. Bei der Rotation der ersten Komponente 10 wird die
zweite Komponente 30 erfindungsgemäß bevorzugt mitgeführt, ohne
das die zweite Komponente 30 eine eigene Bewegung unabhängig von
der ersten Komponente 10 ausführt. Daher wird der Hebel 90 bei
der Rotation der ersten Komponente 10 nur durch diese Rotation
bewegt und nicht durch eine Bewegung der zweiten Komponente 30.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
sind an dem Hebel 90 ein Bowdenzug 80 oder betätigende
Hebelkonstruktionen angelenkt. Auf diese Weise überträgt der Hebel 90 den
zurückgelegten
Weg und die wirkende Kraft auf ein zu betätigendes Gerät.
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Die
erste Komponente 10 umfasst weiterhin erfindungsgemäß bevorzugt
einen Betätigungshebel 70, über den
die erfindungsgemäß bevorzugte
Kopplungsvorrichtung betätigt
wird. Als Funktion realisiert der Betätigungshebel 70 zunächst eine
Rotation der ersten Komponente 10 um den Drehpunkt 60.
Seine weitere Funktion besteht in der Bewegung eines Verbindungsmittels 50,
das in der ersten Führung 20 der ersten
Komponente 10 angeordnet ist. Die Bewegung des Verbindungsmittels 50 erfolgt
erfindungsgemäß bevorzugt über eine
Verlängerung
oder Translation des Betätigungshebels 70.
Diese Bewegung des Betätigungshebels 70 wird
in Verbindung mit den 3 bis 6 näher erläutert. Die Bewegung des Betätigungshebels 70,
d.h. die Verlängerung oder
Translation, ist nicht durch den Verlauf der ersten Führung 20 in
der ersten Komponente 10 vorgegeben. Die erste Führung 20 kann
erfindungsgemäß bevorzugt
ebenfalls krummlinig oder bogenförmig verlaufen,
weil der Betätigungshebel 70 ebenfalls
erfindungsgemäß bevorzugt
separat geführt
werden kann. Eine derartige Führung
für den
Betätigungshebel 70 wird
beispielsweise erfindungsgemäß bevorzugt
zusätzlich
in der ersten Komponente 10 angeordnet. Die weiteren Funktionen
des Verbindungsmittels 50, das in der ersten Führung 20 der
ersten Komponente 10 geführt ist, werden unten erläutert.
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In
den 1 und 2 ist die Rotation der ersten Komponente 10 um
den Drehpunkt 60 gezeigt. Diese Rotation wird erfindungsgemäß bevorzugt
durch die Auslenkung des Betätigungshebels 70 erzielt,
die ebenfalls zu einer Auslenkung des Hebels 90 um einen
Winkel α führt. Über den
Hebel 90 und den Winkel α wird
auf diese Weise erfindungsgemäß bevorzugt
ein Bowdenzug 80 oder eine verbundene Hebelkonstruktion
betätigt.
Bei dieser Rotation der ersten Komponente 10 ist die Position
des Verbindungsmittels 50 innerhalb der ersten Führung 20 konstant.
Zudem wird der Betätigungshebel 70 nur
um den Drehpunkt 60 rotiert, ohne das er eine geradlinige
Bewegung ausführt.
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Die
durch die Rotation der ersten Komponente 10 um den Drehpunkt 60 verrichtete
Arbeit ist zu gering, um die angestrebte Betätigung eines Gerätes oder
dergleichen zu erzielen, weil der Hebel 90 bei der aufgebrachten
Betätigungskraft
einen zu kurzen Weg zurücklegt.
Die Rotation der ersten Komponente 10 ist jedoch räumlich limitiert,
so dass auf diese Weise keine weitere Auslenkung des Hebels 90 erzielt
werden kann. Erfindungsgemäß bevorzugt wird
daher eine weitere Rotation oder Auslenkung des Hebels 90 durch
eine Kopplung einer Rotation mit einer Translation bewirkt. Diese
Translation wird entweder durch den Betätigungshebel 70 oder
durch das Verbindungsmittel 50 ausgeführt und hat eine Rotation der
zweiten Komponente 30 zur Folge. Diese Rotation der zweiten
Komponente 30 stellt eine Relativbewegung zu der ersten
Komponente 10 dar. Diese Relativbewegung oder Rotation
addiert sich zu der zuvor ausgeführten
Rotation der ersten Komponente 10.
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Die
zweite Komponente 30 umfasst erfindungsgemäß bevorzugt
eine zweite Führung 40.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die zweite Führung 40 bogenförmig ausgebildet,
wie es in den 1 bis 6 dargestellt ist. Es ist
ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt, einen
krummlinigen oder geradlinigen Verlauf der zweiten Führung 40 zu
nutzen. Im Falle eines geradlinigen Verlaufs der zweiten Führung 40 ist
eine winklige Ausrichtung der ersten Führung 20 zur zweiten Führung 40 erforderlich,
um eine Kopplung von mindestens zwei Bewegungen zu realisieren.
Durch einen krummlinigen Verlauf der zweiten Führung 40 wird erfindungsgemäß bevorzugt
ein stufenförmiges Verschieben
des Verbindungsmittels 50 innerhalb der zweiten Führung 40 realisiert.
Der erfindungsgemäß bevorzugte
Verlauf der zweiten Führung 40 wird durch
den zurückzulegenden
Weg und die Art des Hebels 90 bestimmt. Daher ist in der
dar gestellten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die zweite Führung 40 als Langloch
umgesetzt. Es sind jedoch ebenfalls Führungsmechanismen erfindungsgemäß bevorzugt,
die eine Bewegung entlang eines vorbestimmten Weges unterstützen.
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Die
zweite Komponente 30 mit der zweiten Führung 40 ist drehbar
in dem Drehpunkt 60 befestigt. Es ist ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt, dass
die zweite Komponente 30 einen separaten Drehpunkt aufweist,
der nicht gleichzeitig von der ersten Komponente 10 genutzt
wird. Die erste Komponente 10 und die zweite Komponente 30 drehen erfindungsgemäß bevorzugt
um ihre Drehpunkte in parallelen Ebenen. Die Drehachsen der ersten
Komponente 10 und der zweiten Komponente 30, die durch
die jeweiligen Drehpunkte verlaufen, sind erfindungsgemäß bevorzugt
im wesentlichen rechtwinklig zu diesen parallelen Ebenen angeordnet.
Basierend auf dieser Anordnung ergibt sich eine kompakte und platzsparende
Konstruktion der erfindungsgemäß bevorzugten
Kopplungsvorrichtung.
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Das
oben genannte Verbindungsmittel 50 ist erfindungsgemäß bevorzugt
auch in der zweiten Führung 40 geführt. Erfindungsgemäß bevorzugt
ist das Verbindungsmittel 50 an der Stelle angeordnet, wo
sich die erste Führung 20 und
die zweite Führung 40 überlappen.
In der erfindungsgemäß bevorzugten Kopplungsvorrichtung
wird daher das Verbindungsmittel 50 durch einen Stift oder
eine ähnliche
Konstruktion realisiert. Es ist jedoch ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt,
dass sich die erste Führung 20 und
die zweite Führung 40 aufgrund
ihres Verlaufes und ihrer Anordnung nicht überlappen. In diesem Fall wird
das Verbindungsmittel 50 ausgedehnter gestaltet, so dass
es trotzdem gleichzeitig in beiden Führungen 20, 40 eingreift
und von diesen geführt
wird.
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Erfolgt
nun das erfindungsgemäß bevorzugte
Versetzen des Betätigungshebels 70 in
Form einer Translation bezogen auf die Bewegung des Betätigungshebels 70 relativ
zur ersten Komponente 10, wird folgende Wirkung erzielt.
Diese Wirkung wird ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt durch das Versetzen
des Verbin dungsmittels 50 innerhalb der ersten Führung 20 realisiert.
Durch die oben genannten Bewegungen erfolgt erfindungsgemäß bevorzugt
die Drehung der zweiten Komponente 30 um den Drehpunkt 60,
weil das Verbindungsmittel 50 die zweite Führung 40 entlang
des Verlaufes der ersten Führung 20 zwingt.
Auf diese Weise erfolgt eine Kopplung der Rotation der zweiten Komponente 30 mit
der Translation des Betätigungshebels 70 oder
dem Versetzen des Betätigungshebels 70 oder
dem Versetzen des Verbindungsmittels 50. Diese Rotation
der zweiten Komponente 30 wird relativ zu der ersten Komponente 10 ausgeführt. Aus
dieser Relativbewegung ergibt sich ein weiterer Ausschlag oder eine weitere
Auslenkung des Hebels 90 und somit des erfindungsgemäß bevorzugt
angeschlossenen Bowdenzuges 80. Diese weitere Auslenkung
des Hebels 90 wird ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt
als Addition einer Rotation der zweiten Komponente 30 zu der
Rotation der ersten Komponente 10 ausgedrückt. Daher
wird auf diese Weise erfindungsgemäß bevorzugt eine Auslenkungssteigerung
oder eine Verlängerung
des für
die Ausführung
der Arbeit zurückgelegten
Betätigungsweges
erzielt, die einen zusätzlichen
Arbeitsbetrag verrichtet, der der Arbeit der Rotation der ersten
Komponente 10 hinzugefügt
wird.
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In
Abhängigkeit
von dem Verlauf der ersten Führung 20 und
der zweiten Führung 40 im
Verhältnis
zueinander erfolgt die Bewegung des Hebels 90, der einen
angeschlossenen Hebelmechanismus oder den erfindungsgemäß bevorzugten
Bowdenzug 80 betätigt.
Erfindungsgemäß bevorzugt
wird durch die Anlenkung der zweiten Komponente 30 an dem Drehpunkt 60 und
durch die Verläufe
der ersten Führung 20 und
der zweiten Führung 40 eine
Rotation als Relativbewegung erzielt. Diese Rotation des Hebels 90 um
den Winkel β ist
erfindungsgemäß bevorzugt durch
die Translation des Betätigungshebels 70 oder durch
das Versetzen des Verbindungsmittels 50 innerhalb der ersten
Führung 20 und
der zweiten Führung 40 begrenzt.
Daher erfolgt eine Gesamtauslenkung des Hebels 90 um die
Summe der Winkel α und β, die allein
durch die Rotation der ersten Komponente 10 nicht möglich gewesen
wäre. Durch
die Kopplung der oben genannten Bewegungen und durch die dadurch
erzielte Relativbewegung zwischen der ersten Komponente 10 und
der zweiten Komponente 30 wird eine weitere Auslenkung
des Hebels 90 erzielt, die eine Verrichtung der zur Betätigung notwendigen Arbeit
mit geringer Kraft aber mit ausreichend langem Weg zur Folge hat.
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In
Abhängigkeit
davon, welche Weglänge der
Hebel 90 zurücklegen
soll und welche Form dieser Weg aufweisen soll, werden die Verläufe der
Führungen 20, 40 in
der ersten Komponente 10 und der zweiten Komponente 30 gestaltet.
Sofern beide Führungen 20, 40 geradlinig
ausgebildet sind, müssen sie
in einem bestimmten Winkel zueinander ausgerichtet sein, d.h. sie
sind nicht parallel zueinander, um eine Rotation um den Drehpunkt 60 zu
bewirken. Des Weiteren überlappen
sich die Führungen 20, 40 erfindungsgemäß bevorzugt
in einem Punkt, so dass sie an dieser Stelle das Verbindungsmittel 50 durchgreifen
kann. Es ist jedoch ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt, dass sich die
Führungen 20, 40 nicht überlappen,
wobei das Verbindungsmittel 50 auf diesen Fall angepasst
ist. Die Anordnung der ersten Führung 20 und
der zweiten Führung 40 zueinander sowie
die Gestaltung des Verbindungsmittels 50 wird in Abhängigkeit
von dem für
die Vorrichtung zur Verfügung
stehenden Platz realisiert.
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Es
ist des Weiteren erfindungsgemäß bevorzugt,
eine oder beide der Führungen 20, 40 bogenförmig oder
krummlinig auszugestalten. Durch diesen Verlauf der ersten Führung 20 und
der zweiten Führung 40 werden
erfindungsgemäß bevorzugt
größere Wege
des Hebels 90 zurückgelegt,
sofern die Anfangspunkte der Führungen 20, 40 nahe
beieinander liegen und die Endpunkte der Führungen 20, 40 weiter
voneinander entfernt angeordnet sind. Auch bei dieser erfindungsgemäß bevorzugten
Ausführungsform
wird das Verbindungsmittel 50 konstruktiv auf überlappende
Führungen 20, 40 oder
nicht überlappende
Führungen 20, 40 angepasst.
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Es
ist ebenfalls erfindungsgemäß bevorzugt, das
Versetzen des Verbindungsmittels 50 innerhalb der Führungen 20, 40 über eine
Hebelkonstruktion zu realisieren (nicht gezeigt). Diese Hebelkonstruktion ist
an die erste Komponente 10 gekop pelt und stellt ein Umlenkgetriebe
dar. Die Verwendung eines derartigen Umlenkgetriebes hat zur Folge,
dass während
der Rotation der ersten Komponente 10 über das Umlenkgetriebe das
Verbindungsmittel 50 von einer unteren Position in der
ersten Führung 20 in eine
höhere
Position versetzt wird. Ein derartiges Umlenkgetriebe wird beispielsweise
erfindungsgemäß bevorzugt
durch mindestens zwei Umlenkhebel gebildet, wobei das Verbindungsmittel 50 am
Ende des einen Umlenkhebels in einer weiteren Führung geführt ist. Basierend auf der
Verwendung dieser Hebelkonstruktion erfolgt eine Kopplung der Rotation der
ersten Komponente 10 an das Versetzen oder die Translation
des Verbindungsmittels 50. Dadurch wird gleichzeitig die
Rotation der ersten Komponente 10 (vergl. 1 und 2)
und die Relativbewegung zwischen der ersten Komponente 10 und
der zweiten Komponente 20 (vergl. 3 bis 6)
ausgeführt.
Der erfindungsgemäß bevorzugte
Vorteil dieser Anordnung besteht in einem geringeren Platzbedarf,
in kleineren Verstellwegen sowie in einer kompakteren Anordnung.