DE10327352A1 - Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräft mit mehreren Kabeln und Einzel-Antriebsritzel sowie Verwendung bei der Betätigung der beweglichen Elemente eines Kraftfahrzeugdaches - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte mit einer Mehrzahl von Kabeln (A1, A2, B1, B2) und einem Antriebsritzel (1), welches um eine Achse wahlweise in einer Richtung (T) oder der anderen Richtung (H) in Rotation versetzt wird. DOLLAR A Gemäß der Erfindung werden die Kabel in Form von wenigstens zwei Paaren (A, B) angeordnet, wobei die Kabel (A1, A2) des ersten Paars (A) durch das Antriebsritzel (1) direkt angetrieben werden, die Kabel (B1, B2) des zweiten Paars (B) durch eine mechanische Verbindung (2), welche die Betätigungsbewegung des ersten Kabelpaars (A) nachformt, angetrieben werden und die Kabel jedes Paars in einer der entsprechenden Richtungen (D1T, D2T, D1H, D2H) translatorisch angetrieben werden, welche jeweils einander entgegengesetzt sind und von der Drehrichtung (T, H) des Antriebsritzels (1) abhängen.
Description
- Die Erfindung betrifft allgemein ein mechanisches System zur Übertragung geringer Bewegungskräfte, welches auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar ist.
- Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte mit einer Mehrzahl von Kabeln und einem Antriebsritzel, welches um eine Achse wahlweise in einer ersten Richtung oder in einer zweiten Richtung in Rotation versetzt wird.
- Der Hauptzweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, den Antrieb mehrerer beweglicher Elemente zu ermöglichen.
- Diese Vorrichtung wird jedoch von Anfang an für die Anwendung im Kraftfahrzeugsektor ausgelegt, so daß sie zahlreichen Einschränkungen, insbesondere im Hinblick auf Einfachheit, Zuverlässigkeit sowie der Reduzierung von Gewicht, Abmessungen und Kosten, unterliegt.
- In diesem Zusammenhang liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte vorzuschlagen, welche alle diese Anforderungen erfüllt.
- Zu diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche im übrigen der im obigen Oberbegriff enthaltenen allgemeinen Definition entspricht, im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Kabeln wenigstens zwei Kabelpaare umfaßt, dadurch, daß jedes Kabelpaar ein erstes und ein zweites Kabel aufweist, welche in den jeweiligen einander entge gengesetzten Richtungen translatorisch angetrieben werden, so daß eine Anordnung mit zunehmender Überlagerung für eine Drehbewegung des Antriebsritzels in der ersten Richtung und eine Anordnung mit abnehmender Überlagerung für eine Drehbewegung des Antriebsritzels in der zweiten Richtung entsteht, dadurch, daß die Kabel des ersten Paars jeweils durch zwei unterschiedliche Umfangspunkte des Antriebsritzels angetrieben werden, und dadurch, daß diese Vorrichtung eine mechanische Verbindung aufweist, welche die Betätigungsbewegung für das erste Kabelpaar nachformt und diese Bewegung auf das zweite Kabelpaar überträgt.
- Gemäß einer ersten möglichen Ausführungsform der, Erfindung weist die mechanische Verbindung eine mit dem Antriebsritzel drehbeweglich verbundene Antriebswelle und ein mit der Antriebswelle drehbeweglich verbundenes Folgeritzel auf, wobei die Kabel des zweiten Kabelpaars direkt durch jeweils zwei unterschiedliche Umfangspunkte des Folgeritzels angetrieben werden.
- Gemäß einer zweiten möglichen Ausführungsform der Erfindung umfaßt die mechanische Verbindung ein erstes und ein zweites Vorgelegeritzel, welche lose um entsprechende feste Achsen drehen, wobei das genannte erste und das genannte zweite Vorgelegeritzel jeweils durch die Translationsbewegungen des ersten und des zweiten Kabels des ersten Kabelpaars in Rotation versetzt werden und das erste Vorgelegeritzel mit dem ersten Kabel des ersten Paars und mit dem zweiten Kabel des zweiten Paars durch jeweils zwei unterschiedliche Umfangspunkte dieses ersten Vorgelegeritzels in direktem Eingriff steht und das zweite Vorgelegeritzel mit dem zweiten Kabel des ersten Paars und mit dem ersten Kabel des zweiten Paars jeweils durch zwei unterschiedliche Umfangspunkte dieses zweiten Vorgelegeritzels in direktem Eingriff steht.
- In jedem Fall kann jedes Kabel eine Drahtspiralwicklung mit nebeneinanderliegenden Windungen aufweisen, so daß das genannte Kabel eine bestimmte Steifigkeit besitzt, aufgrund derer es gleichzeitig gebogen werden und eine Kraft übertragen kann.
- Zur Optimierung der Kabelführung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhafterweise für jedes Kabel eine Führungsbahn auf, in welcher das genannte Kabel gleitet und welche das Kabel radial in einem Winkel von über 180 Grad umschließt.
- Die vorgenannten Merkmale ermöglichen es, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Anordnung zu versehen, bei der die Kabel entsprechende angetriebene Stränge, welche jeweils mit einem der Kitzel in Eingriff stehen, entsprechende freie Stränge und entsprechende Bögen, welche jeweils zwischen einem angetriebenen Strang und einem freien Strang ausgebildet sind, aufweisen, bei der die angetriebenen Stränge der verschiedenen Kabel parallel zueinander verlaufen, bei der die freien Stränge der verschiedenen Kabel parallel zueinander verlaufen und bei der die freien Stränge der ersten Kabel und der zweiten Kabel der beiden Kabelpaare beiderseits einer durch das Antriebsritzel verlaufenden Mittelebene angeordnet sind.
- Die so aufgebaute Vorrichtung eignet sich besonders für die Betätigung mehrerer beweglicher Elemente eines Kraftfahrzeugdaches, wie einer Schiebedachscheibe, einer Hebedachscheibe und/oder eines Rollos.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlich aus der nachstehenden allgemeinen und in keiner Weise einschränkend zu verstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen
-
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung entsprechend der ersten Ausführungsform der Erfindung ist; -
2 einen schematischen Grundriß einer Vorrichtung entsprechend der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist; -
3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Längenabschnitts eines im Rahmen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbaren Kabels ist; -
4 eine Vorderansicht in verkleinertem Maßstab eines Ritzelpaars zum Antrieb eines in Endansicht dargestellten Kabels in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist; und -
5 eine vergrößerte Schnittansicht einer Führungsbahn ist, in welcher ein Kabel gleitet und welche in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzt werden kann. - Wie vorstehend erwähnt, betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte des Typs von Vorrichtungen, welche ein Antriebsritzel
1 und eine Gruppe von Kabeln, wie A1, A2, B1 und B2, aufweisen. - Definitionsgemäß bleibt der Begriff "Antriebsritzel" hier dem Ritzel vorbehalten, welches im Vergleich zu jedem anderen Ritzel, welches eventuell Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, am direktesten mit einer Antriebswelle verbunden ist.
- Im vorliegenden Fall kann die Antriebswelle des Ritzels
1 aus der Achse100 dieses Ritzels bestehen und bei entsprechender Betätigung die Drehbewegung des Ritzels1 um diese Achse100 in zwei unterschiedlichen Richtungen erlauben, nämlich einer linksgängigen bzw. trigonometrischen Richtung T und einer Richtung im Uhrzeigersinn H, welche der trigonometrischen Richtung T entgegengesetzt ist. - Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens zwei Kabelpaare auf, welche in den
1 und2 mit A und B bezeichnet werden. - Die Kabel des Paars A werden mit A1 und A2 und diejenigen des Paars B mit B1 und B2 bezeichnet.
- Im übrigen weisen die genannten Kabel A1, A2, B1 und B2 jeweils angetriebene Stränge A1E,,A2E, B1E, B2E und jeweils freie Stränge A1L, A2L, B1L und B2L sowie entsprechende Bögen A1C, A2C, B1C und B2C auf, wobei jeder Bogen zwischen dem angetriebenen Strang A1E, A2E, B1E oder B2E des entsprechenden Kabels und dem freien Strang A1L, A2L, B1L oder B2L des genannten Kabels ausgebildet ist.
- Die Stränge A1E und A2E der Kabel A1 und A2 werden jeweils durch zwei unterschiedliche Punkte
11 und12 am Umfang des Antriebsritzels1 direkt angetrieben. - Die genannten Stränge A1E und A2E werden somit jeweils in einander entgegengesetzten Richtungen angetrieben, welche von der Drehrichtung des Antriebsritzels
1 abhängen. - Wenn zum Beispiel das Antriebsritzel
1 in Richtung T dreht, verschiebt sich der angetriebene Strang A1E des Kabels A1 in der Richtung D1T, während sich der angetriebene Strang A2E des Kabels A2 in der der Richtung D1T entgegengesetzten Richtung D2T verschiebt. - Ebenso verschiebt sich, wenn das Antriebsritzel
1 in Richtung H dreht, der angetriebene Strang A1E des Kabels A1 in der Richtung D1H, während sich der angetriebene Strang A2E des Kabels A2 in der der Richtung D1H entgegengesetzten Richtung D2H verschiebt. - Zur Betätigung jedes weiteren Kabelpaars, im vorliegenden Fall des Paars B, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine mechanische Verbindung
2 auf, deren Funktion darin besteht, die Betätigungsbewegung des ersten Kabelpaars A nachzuformen und die nachgeformte Bewegung auf das genannte andere Kabelpaar zu übertragen. - Somit werden die Kabel jedes Kabelpaars, im vorliegenden Fall der Paare A und B, durch ihre angetriebenen Stränge jeweils in einander entgegengesetzten Richtungen angetrieben, welche von der Drehrichtung des Antriebsritzels
1 abhängen. - Wenn zum Beispiel das Antriebsritzel
1 in der Richtung T dreht, verschiebt sich der angetriebene Strang B1E des Kabels B1 in der Richtung D1T, während sich der angetriebene Strang B2E des Kabels B2 in der der Richtung D1T entgegengesetzten Richtung D2T verschiebt. - Ebenso verschiebt sich, wenn das Antriebsritzel
1 in der Richtung H dreht, der angetriebene Strang B1E des Kabels B1 in der Richtung D1H, während sich der angetriebene Strang B2E des Kabels B2 in der der Richtung D1H entgegengesetzten Richtung D2H verschiebt. - Betrachtet man in einer bestimmten Anordnung der Vorrichtung Längenabschnitte der Kabel A1 und A2, welche einen Abstand zueinander aufweisen und gleich weit von dem Antriebsritzel
1 entfernt sind, zum Beispiel die den Bögen A1C und A2C entsprechenden Längenabschnitte, tendiert die Rotation des Antriebsritzels1 in einer Richtung dazu, diese Längenabschnitte einander anzunähern, welche einander somit überlagern können, wenn sie mit den Punkten11 und12 des Ritzels1 in Berührung kommen, während die Rotation dieses Ritzels1 in der anderen Richtung dazu tendiert, dieselben Längenabschnitte noch weiter voneinander zu entfernen. - Anders ausgedrückt und um das in der einen oder der anderen der
1 und2 dargestellte Beispiel aufzugreifen, bewegt die Rotation des Antriebsritzels1 in der trigonometrischen Richtung T die Kabel A1 und A2 in eine Anordnung mit zunehmender Überlagerung, während die Rotation des Antriebsritzels1 im Uhrzeigersinn H die Kabel A1 und A2 in eine Anordnung mit abnehmender Überlagerung bewegt. - Ebenso werden die Kabel B1 und B2, wenn das Antriebsritzel
1 in der trigonometrischen Richtung T dreht, in eine Anordnung mit zunehmender Überlagerung bewegt, während die Kabel B1 und B2, wenn das Antriebsritzel1 im Uhrzeigersinn H dreht, in eine Anordnung mit abnehmender Überlagerung bewegt werden. -
1 veranschaulicht einen ersten Typ einer mechanischen Verbindung 2, mit deren Hilfe die durch das Antriebsritzel1 bewirkte Betätigungsbewegung des Kabelpaars A auf das Kabelpaar B übertragen werden kann. - Bei dieser ersten Ausführungsform weist die mechanische Verbindung 2 einerseits eine drehbeweglich mit dem Antriebsritzel
1 verbundene Antriebswelle200 und andererseits ein dreh beweglich mit der Antriebswelle200 verbundenes Folgeritzel20 auf. - Die Kabel B1 und B2 des Kabelpaars B können somit durch jeweils zwei unterschiedliche Punkte,
201 und202 , des Kreisumfangs des Folgeritzels20 direkt angetrieben werden, wie es bei den Kabeln A1 und A2 durch das Antriebsritzel1 geschieht. -
2 veranschaulicht einen zweiten Typ einer mechanischen Verbindung2 , mit deren Hilfe die durch das Antriebsritzel1 bewirkte Betätigungsbewegung des Kabelpaars A auf das Kabelpaar B übertragen werden kann. - Bei dieser zweiten Ausführungsform weist die mechanische Verbindung
2 wenigstens zwei lose Vorgelegeritzel,21 und22 , auf, welche durch die Translationsbewegung der Kabel des Kabelpaars A in Rotation versetzt werden und durch ihre Rotation eine Translationsbewegung der Kabel des Kabelpaars B bewirken. - Im einzelnen steht das erste, lose um eine Achse
210 rotierende Vorgelegeritzel21 einerseits mit dem Kabel A1 an einem Punkt211 seines Kreisumfangs und andererseits mit dem Kabel B2 an einem anderen Punkt212 seines Kreisumfangs in direktem Eingriff. - Ebenso steht das zweite, lose um eine Achse
220 rotierende Vorgelegeritzel22 einerseits mit dem Kabel A2 an einem Punkt222 seines Kreisumfangs und andererseits mit dem Kabel B1 an einem anderen Punkt211 seines Kreisumfangs in direktem Eingriff. - Wenngleich in
2 das Antriebsritzel1 und die Vorgelegeritzel21 und22 der Deutlichkeit halber in einem Abstand zueinander dargestellt wurden, kann es von Vorteil sein, dafür zu sorgen, daß sie einander berühren, so daß die Punkte12 und211 aneinander angrenzen, damit die Kitzel1 und21 das Kabel A1 einschnüren können, und ebenso die Punkte11 und222 aneinander angrenzen, damit die Kitzel1 und22 das Kabel A2 einschnüren können. - Der daraus resultierende Aufbau ist in
4 mit den Kitzeln1 und21 abgebildet. - In ähnlicher Weise kann es zweckmäßig sein, ein zusätzliches erstes loses Kitzel vorzusehen, welches, um das Kabel B2 einzuschnüren, das Kitzel
21 am Punkt212 berührt, und ein zusätzliches zweites loses Kitzel, welches, um das Kabel B1 einzuschnüren, das Kitzel22 am Punkt221 berührt. - Dementsprechend können bei der in
1 dargestellten Ausführungsform lose Kitzel vorgesehen werden, welche das Antriebsritzel1 berühren, um die Kabel A1 und A2 einzuschnüren, und es können lose Kitzel, welche das Folgeritzel20 berühren, vorgesehen werden, um die Kabel B1 und B2 einzuschnüren. - Wie die
3 zeigt, besteht das Kabel, welches allgemein mit dem Bezugszeichen K bezeichnet wird und für ein beliebiges der zuvor genannten Kabel steht, im wesentlichen vorzugsweise aus einer Drahtspiralwicklung mit nebeneinanderliegenden Windungen. - Dank seines Aufbaus weist das genannte Kabel eine bestimmte Steifigkeit auf, aufgrund derer es gebogen werden, eine Druckkraft ausüben und somit eine Schubkraft übertragen kann.
- Wie die
4 zeigt, weisen die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendeten Ritzel eine Rille G auf, welche an die äußere Form des Kabels K angepaßt ist und bei der es sich beispielsweise um eine im wesentlichen halbtorische Rille für ein Kabel handelt, dessen äußere Form in einen Zylinder einlenkt, wobei jede Rille Riffelungen C aufweist, welche auf der spiralförmigen Umfangskerbe S des Kabels K aufliegen, die von zwei benachbarten Windungen dieses Kabels gebildet wird. - Zur Erhöhung der axialen Schubkraft, welche von jedem Kabel K übertragen werden kann, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise (
5 ) eine Führungsbahn3 auf, in welcher das Kabel K gleitet und welche das Kabel K in einem Winkel W von über 180 Grad radial umschließt. - Falls im Vergleich zu den Darstellungen in den
1 und2 kein zusätzliches Ritzel verwendet wird, kann jedes Kabel K auf dem Boden einer Gleitbahn, wie bei3 , aufliegen, um mit einem der dargestellten Kitzel, das heißt mit dem Kitzel1 ,20 ,21 oder22 , in Eingriff zu kommen. - Wie die
1 und2 zeigen, können die Kabel A1, A2, B1 und B2 so angeordnet werden, daß ihre angetriebenen Stränge A1E, A2E, B1E und B2E parallel zueinander verlaufen, daß ihre freien Stränge A1L, A2L, B1L und B2L parallel zueinander verlaufen und daß ihre freien Stränge A1L, A2L, B1L und B2L beiderseits einer Mittelebene P liegen, welche wenigstens ungefähr durch das Antriebsritzel2 verläuft. - Wie weiter oben erwähnt, eignet sich diese Vorrichtung besonders für die Betätigung mehrerer beweglicher Elemente eines Kraftfahrzeugdaches, wobei jedes dieser Elemente aus einer Schiebedachscheibe, einer Hebedachscheibe oder einem Rollo bestehen kann.
- In diesem Fall handelt es sich zum Beispiel bei der Mittelebene P um diejenige des Kraftfahrzeugs, wobei jedes der Kabelpaare A und B auf eines der beweglichen Elemente einwirkt, zum Beispiel mittels Schubkräften, welche durch die freien Enden der freien Stränge A1L, A2L, B1L und B2L der entsprechenden Kabel übertragen werden.
Claims (7)
- Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte mit einer Mehrzahl von Kabeln (A1, A2, B1, B2) und einem Antriebsritzel (
1 ), welches um eine Achse (100 ) wahlweise in einer ersten Richtung (T) oder in einer zweiten Richtung (H) in Drehung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Kabeln wenigstens zwei Kabelpaare (A; B) umfaßt, daß jedes Kabelpaar (A; B) ein erstes und ein zweites Kabel (A1, A2; B1, B2) aufweist, welche in den jeweiligen einander entgegengesetzten Richtungen (D1T, D2T; D1H, D2H) translatorisch angetrieben werden, so daß eine Anordnung mit zunehmender Überlagerung für eine Drehbewegung des Antriebsritzels in der ersten Richtung (T) und eine Anordnung mit abnehmender Überlagerung für eine Drehbewegung des Antriebsritzels (1 ) in der zweiten Richtung (H) entsteht, daß die Kabel (A1, A2) des ersten Paars (A) jeweils durch zwei unterschiedliche Umfangspunkte (11 ,12 ) des Antriebsritzels (1 ) direkt angetrieben werden und daß diese Vorrichtung eine mechanische Verbindung (2 ) aufweist, welche die auf das erste Kabelpaar (A) eingeprägte Betätigungsbewegung nachformt und diese Bewegung auf das zweite Kabelpaar (B) überträgt. - Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung (
2 ) eine mit dem Antriebsritzel (1 ) drehbeweglich verbundene Antriebswelle (200 ) und ein mit der Antriebswelle (200 ) drehbeweglich verbundenes Folgeritzel (20 ) aufweist, wobei die Kabel (B1, B2) des zweiten Kabelpaars (B) direkt durch jeweils zwei unterschiedliche Umfangspunkte (201 ,202 ) des Folgeritzels (20 ) angetrieben werden. - Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Ver bindung (
2 ) ein erstes und ein zweites Vorgelegeritzel (21 ,22 ) umfaßt, welche lose um entsprechende feste Achsen (210 ,220 ) drehen, wobei das genannte erste und das genannte zweite Vorgelegeritzel (21 ,22 ) jeweils durch die Translationsbewegungen des ersten und des zweiten Kabels (A1, A2) des ersten Kabelpaars (A) in Rotation versetzt werden und das erste Vorgelegeritzel (21 ) mit dem ersten Kabel (A1) des ersten Paars (A) und mit dem zweiten Kabel (B2) des zweiten Paars (B) durch jeweils zwei unterschiedliche Umfangspunkte (211 ,212 ) des genannten ersten Vorgelegeritzels (21 ) in direktem Eingriff steht und das zweite Vorgelegeritzel (22 ) mit dem zweiten Kabel (A2) des ersten Paars (A) und mit dem ersten Kabel (B1) des zweiten Paars (B) jeweils durch zwei unterschiedliche Umfangspunkte (221 ,222 ) des genannten zweiten Vorgelegeritzels (22 ) in direktem Eingriff steht. - Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kabel (K) eine Drahtspiralwicklung mit nebeneinanderliegenden Windungen aufweist, wobei das genannte Kabel eine bestimmte Steifigkeit besitzt, aufgrund derer es gleichzeitig gebogen werden und eine Kraft übertragen kann.
- Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie für jedes Kabel (K) eine Führungsbahn (
3 ) aufweist, in welcher das genannte Kabel (K) gleitet und welche das Kabel (K) in einem Winkel (W) über 180 Grad radial umschließt. - Vorrichtung zur Übertragung kinematischer Kräfte nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (A1, A2, B1, B2) entsprechende angetriebene Stränge (A1E, A2E, B1E, B2E), welche jeweils mit einem der Ritzel (
1 ,20 ;1 ,21 ,22 ) in Eingriff stehen, entsprechende freie Strän ge (A1L, A2L, B1L, B2L) und entsprechende Bögen (A1C, A2C, B1C, B2C), welche jeweils zwischen einem angetriebenen Strang (A1E, A2E, B1E, B2E) und einem freien Strang (A1L, A2L, B1L, B2L) ausgebildet sind, aufweisen, daß die angetriebenen Stränge (A1E, A2E, B1E, B2E) der verschiedenen Kabel (A1, A2, B1, B2) parallel zueinander verlaufen, daß die freien Stränge (A1L, A2L, B1L, B2L) der verschiedenen Kabel (A1, A2, 81, B2) parallel zueinander verlaufen und daß die freien Stränge (A1L, A2L, B1L, B2L) der ersten Kabel (A1, B1) und der zweiten Kabel (A2, B2) der beiden Kabelpaare (A, B) beiderseits einer durch das Antriebsritzel (1 ) verlaufenden Mittelebene (P) liegen. - Anwendung einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche für die Betätigung von beweglichen Elementen eines Kraftfahrzeugdaches, wie einer Schiebedachscheibe, einer Hebedachscheibe und/oder eines Rollos.
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