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Die
Erfindung betrifft allgemein ein mechanisches System zur Übertragung
geringer Bewegungskräfte,
welches auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar ist.
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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.
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Herkömmliche
Vorrichtungen zur Übertragung
kinematischer Kräfte
zum Öffnen
von Fahrzeugdächern
mit einem beweglichen Dachelement sind beispielsweise aus der Druckschrift
DE 1134564 C ,
DE 19527746 C1 ,
US 5069502 A ,
JP 05052210 A und
der Druckschrift
DE
1166580 C bekannt. In den Druckschriften wird jeweils beschrieben,
wie zwei drucksteife Antriebskabel von einem Antriebsritzel in entgegengesetzten
Richtungen translatorisch angetrieben werden. Dabei kann der Antrieb
manuell oder elektrisch erfolgen.
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In
der Druckschrift
DE
19930977 C1 ist eine Vorrichtung zum Öffnen eines ein bewegliches
Dachelement aufweisenden Fahrzeugdaches mit zwei von Antriebsmotoren
angetriebenen Antriebsritzeln beschrieben, welche im Bereich der
Vorderseite des Daches seitlich versetzt zur Längsmittelebene des Fahrzeugs
angeordnet sind. Die Antriebsritzel treiben jeweils Antriebskabel
an, wobei zwischen den beiden Antriebskabeln ein Synchronisationsritzel
angeordnet ist, welches dazu dient, die Bewegung beider Antriebskabel
zu synchronisieren.
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Der
Hauptzweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist es, den Antrieb mehrerer beweglicher Elemente zu ermöglichen.
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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.
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In
diesem Zusammenhang liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde,
eine Vorrichtung zur Übertragung
kinematischer Kräfte
vorzuschlagen, welche alle diese Anforderungen erfüllt.
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Zu
diesem Zweck ist die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche im übrigen der
im obigen Oberbegriff enthaltenen allgemeinen Definition entspricht, im
wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß
die mechanische Verbindung
ein erstes und ein zweites Vorgelegeritzel
umfaßt, 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 des genannten 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
des genannten zweiten Vorgelegeritzels in direktem Eingriff steht.
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Gemäß eines
erläuternden
Beispiels 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.
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Gemäß einer
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.
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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.
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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.
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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 Ritzel 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.
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Die
so aufgebaute Vorrichtung eignet sich besonders für die Betätigung mehrerer
beweglicher Elemente eines Kraftfahrzeugdaches, wie einer Schiebedachscheibe,
einer Hebedachscheibe und/oder eines Rollos.
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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:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Vorrichtung entsprechend
eines erläuternden
Beispiels ist;
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2 einen
schematischen Grundriß einer Vorrichtung
entsprechend der Ausführungsform
der Erfindung ist;
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3 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht eines Längenabschnitts
eines im Rahmen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbaren
Kabels ist;
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4 eine
Vorderansicht in verkleinertem Maßstab eines Ritzelpaars zum
Antrieb eines in Endansicht dargestellten Kabels in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist; und
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5 eine
vergrößerte Schnittansicht
einer Führungsbahn
ist, in welcher ein Kabel gleitet und welche in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
eingesetzt werden kann.
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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.
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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.
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Im
vorliegenden Fall kann die Antriebswelle des Ritzels 1 aus
der Achse 100 dieses Ritzels bestehen und bei entsprechender
Betätigung
die Drehbewegung des Ritzels 1 um diese Achse 100 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.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
weist wenigstens zwei Kabelpaare auf, welche in den 1 und 2 mit
A und B bezeichnet werden.
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Die
Kabel des Paars A werden mit A1 und A2 und diejenigen des Paars
B mit B1 und B2 bezeichnet.
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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.
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Die
Stränge
A1E und A2E der Kabel A1 und A2 werden jeweils durch zwei unterschiedliche
Punkte 11 und 12 am Umfang des Antriebsritzels 1 direkt angetrieben.
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Die
genannten Stränge
A1E und A2E werden somit jeweils in einander entgegengesetzten Richtungen
angetrieben, welche von der Drehrichtung des Antriebsritzels 1 abhängen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Wenn
zum Beispiel das Antriebsritzel 1 in der Richtung T dreht,
verschiebt sieh 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.
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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.
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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 Antriebsritzels 1 in einer Richtung
dazu, diese Längenabschnitte
einander anzunähern,
welche einander somit überlagern
können,
wenn sie mit den Punkten 11 und 12 des Ritzels 1 in
Berührung
kommen, während
die Rotation dieses Ritzels 1 in der anderen Richtung dazu
tendiert, dieselben Längenabschnitte noch
weiter voneinander zu entfernen.
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Anders
ausgedrückt
und um das in der einen oder der anderen der 1 und 2 dargestellte Beispiel
aufzugreifen, bewegt die Rotation des Antriebsritzels 1 in
der trigonometrischen Richtung T die Kabel A1 und A2 in eine Anordnung
mit zunehmender Überlagerung,
während
die Rotation des Antriebsritzels 1 im Uhrzeigersinn H die
Kabel A1 und A2 in eine Anordnung mit abnehmender Überlagerung
bewegt.
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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 Antriebsritzel 1 im Uhrzeigersinn
H dreht, in eine Anordnung mit abnehmender Überlagerung bewegt werden.
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1 veranschaulicht
einen ersten Typ einer mechanischen Verbindung 2, mit deren
Hilfe die durch das Antriebsritzel 1 bewirkte Betätigungsbewegung
des Kabelpaars A auf das Kabelpaar B übertragen werden kann.
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Bei
diesem Beispiel weist die mechanische Verbindung 2 einerseits
eine drehbeweglich mit dem Antriebsritzel 1 verbundene
Antriebswelle 200 und andererseits ein dreh beweglich mit
der Antriebswelle 200 verbundenes Folgeritzel 20 auf.
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Die
Kabel B1 und B2 des Kabelpaars B können somit durch jeweils zwei
unterschiedliche Punkte, 201 und 202, des Kreisumfangs
des Folgeritzels 20 direkt angetrieben werden, wie es bei
den Kabeln A1 und A2 durch das Antriebsritzel 1 geschieht.
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2 veranschaulicht
einen zweiten Typ einer mechanischen Verbindung 2, mit
deren Hilfe die durch das Antriebsritzel 1 bewirkte Betätigungsbewegung
des Kabelpaars A auf das Kabelpaar B übertragen werden kann.
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Bei
dieser Ausführungsform
weist die mechanische Verbindung 2 wenigstens zwei lose
Vorgelegeritzel, 21 und 22, 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.
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Im
einzelnen steht das erste, lose um eine Achse 210 rotierende
Vorgelegeritzel 21 einerseits mit dem Kabel A1 an einem
Punkt 211 seines Kreisumfangs und andererseits mit dem
Kabel B2 an einem anderen Punkt 212 seines Kreisumfangs
in direktem Eingriff.
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Ebenso
steht das zweite, lose um eine Achse 220 rotierende Vorgelegeritzel 22 einerseits
mit dem Kabel A2 an einem Punkt 222 seines Kreisumfangs und
andererseits mit dem Kabel B1 an einem anderen Punkt 211 seines
Kreisumfangs in direktem Eingriff.
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Wenngleich
in 2 das Antriebsritzel 1 und die Vorgelegeritzel 21 und 22 der
Deutlichkeit halber in einem Abstand zueinander dargestellt wurden, kann
es von Vorteil sein, dafür
zu sorgen, daß sie
einander berühren,
so daß die
Punkte 12 und 211 aneinander angrenzen, damit
die Ritzel 1 und 21 das Kabel A1 einschnüren können, und
ebenso die Punkte 11 und. 222 aneinander angrenzen,
damit die Ritzel 1 und 22 das Kabel A2 einschnüren können.
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Der
daraus resultierende Aufbau ist in 4 mit den
Ritzeln 1 und 21 abgebildet.
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In ähnlicher
Weise kann es zweckmäßig sein,
ein zusätzliches
erstes loses Ritzel vorzusehen, welches, um das Kabel B2 einzuschnüren, das
Ritzel 21 am Punkt 212 berührt, und ein zusätzliches
zweites loses Ritzel, welches, um das Kabel B1 einzuschnüren, das
Ritzel 22 am Punkt 221 berührt.
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Dementsprechend
können
bei der in 1 dargestellten Ausführungsform
lose Ritzel vorgesehen werden, welche das Antriebsritzel 1 berühren, um
die Kabel A1 und A2 einzuschnüren,
und es können
lose Ritzel, welche das Folgeritzel 20 berühren, vorgesehen
werden, um die Kabel B1 und B2 einzuschnüren.
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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.
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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.
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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.
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Zur
Erhöhung
der axialen Schubkraft, welche von jedem Kabel K übertragen
werden kann, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise
(5) eine Führungsbahn 3 auf,
in welcher das Kabel K gleitet und welche das Kabel K in einem Winkel
W von über
180 Grad radial umschließt.
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Falls
im Vergleich zu den Darstellungen in den 1 und 2 kein
zusätzliches
Ritzel verwendet wird, kann jedes Kabel K auf dem Boden einer Gleitbahn,
wie bei 3, aufliegen, um mit einem der dargestellten Ritzel,
das heißt
mit dem Ritzel 1, 20, 21 oder 22,
in Eingriff zu kommen.
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Wie
die 1 und 2 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 Antriebsritzel 2 verläuft.
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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.
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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.