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Die
Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung zum Arretieren eines verlagerbaren,
insbesondere schwenk- bzw. klappbaren oder verschiebbaren, Verstellteiles,
das bezüglich einer Strukturbaugruppe verlagerbar ist und
das mittels der Haltevorrichtung (stufenlos) in einem jeweiligen
verlagerten Zustand arretierbar (haltbar) ist, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 bzw. 18.
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Eine
derartige Haltevorrichtung umfasst ein erstes (strukturseitiges)
Reibelement sowie ein zweites, dem Verstellteil zugeordnetes Reibelement,
das bei einem Verlagern des Verstellteiles relativ zu dem ersten
Reibelement bewegt wird und dabei (unter Gleitreibungsbedingungen)
mit einer Reibfläche entlang einer Reibfläche
des ersten Reibelementes gleitet und das in einer Ruhelage des verlagerten
Verstellteiles mit seiner Reibfläche (unter Haftreibungsbedingungen)
reibschlüssig an der Reibfläche des ersten Reibelementes
anliegt.
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Die
stufenlose Arretierbarkeit des Verstellteils durch die zugeordnete
Haltevorrichtung muss dabei nicht zwingend im gesamten maximal möglichen
Verstellbereich des entsprechenden Verstellteils vorgesehen sein.
So kann es durchaus genügen, wenn – je nach konkretem
Anwendungsfall – ein verlagerbares Verstellteil lediglich
in einem Teilbereich seines maximalen Verstellbereiches mittels
der Haltevorrichtung in einer jeweiligen verlagerten Position arretierbar
ist. Der Bereich, in dem die Haltevorrichtung wirksam ist, wird
hier auch als Verlagerungsbereich bezeichnet.
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Bei
dem in verlagertem Zustand (stufenlos) arretierbaren Verstellteil
kann es sich beispielsweise um eine Tür (Seiten- oder Hecktür)
oder um eine Verschlussklappe (Front- oder Heckklappe) eines Kraftfahrzeugs
handeln, die von der Kraftfahrzeugstruktur abgeklappt werden kann,
z. B. um im Fall einer Tür einen Zugang zum Fahrzeuginnenraum
oder im Fall einer Verschlussklappe einen Zugang zum Fahrzeugmotor
oder einem Kofferraum zu ermöglichen. Hierbei kann es gewünscht
sein, das entsprechende Verstellteil nicht bis in seine maximal
mögliche Schwenklage abzuklappen sondern nur ein begrenztes
Abklappen in eine teilweise abgeklappte Lage mit einem gegenüber
der vollständig abgeklappten Lage kleineren Klappwinkel
vorzunehmen. Dies kann beispielsweise dann von Bedeutung sein, wenn
in der Umgebung eines Kraftfahrzeugs Drittfahrzeuge geparkt sind,
die beim Abklappen eines Verstellteiles nicht beschädigt
werden sollen. Es ist dann vorzusehen, das entsprechende Verstellteil
in seiner teilweise abgeklappten Lage so arretieren zu können,
dass es nicht schon durch einen Windstoß oder durch unabsichtlichte
Berührung weiter abgeklappt wird, was ja eine Kollision
mit einem benachbarten Fahrzeug zur Folge haben könnte.
Hierfür sind an Kraftfahrzeugen so genannte Haltevorrichtungen
bekannt, vergleiche
DE
10 2004 034 247 B3 .
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Weiterhin
kann eine solche Haltevorrichtung auch auf ganz anderen Gebieten
als dem Kraftfahrzeugbau eingesetzt werden, z. B. an Fenstern und Türen
von Immobilien (Häusern) als verlagerbaren Verstellteilen,
insbesondere bei federbelasteten Fenstern oder Türen, die
die Tendenz haben, unter der Wirkung der Rückstellkraft
mindestens einer Feder ihre geschlossene Position einzunehmen. Eine Haltevorrichtung
ermöglicht es dann, eine entsprechende Tür bzw.
ein entsprechendes Fenster in ausgelenkter Lage (zumindest vorübergehend,
um das Durchgehen mehrerer Personen zu ermöglichen) zu halten.
Weitere Anwendungen sind beispielsweise Schubfächer und
Türen an Möbeln, wie Küchen- oder Apothekenschränke,
sowie Industrielager oder sonstige der Vorratshaltung dienende Einrichtungen,
insbesondere mit Fächern oder Türen, die unter
der Wirkung hierfür vorgesehener Kräfte, wie z.
B. Gewichts- oder Magnetkräften dazu tendieren, ihre geschlossene
Position einzunehmen.
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Hierbei
ist von Bedeutung, dass eine derartige Haltevorrichtung einerseits
eine hinreichende Leichtgängigkeit eines verlagerbaren
Verstellteils, wie zum Beispiel einer Tür, beim Öffnen
oder Schließen gewährleistet, andererseits aber
das entsprechende Verstellteil in einem jeweiligen verlagerten Zustand
so sicher arretiert, dass auch stärkere Windstöße
oder dergl. nicht zu einem weiteren Verlagern führen.
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Der
Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Haltevorrichtung
der eingangsgenannten Art im Hinblick auf den Bedienkomfort und
gleichzeitig eine sichere Arretierung eines verlagerten Verstellteils
weiter zu verbessern.
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Dieses
Problem wird nach einem Aspekt der Erfindung durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach
ist den Reibflächen der beiden Reibelemente ein fließfähiges
Zusatzmedium zugeordnet, welches bei einer Bewegung des zweiten
Reibelementes mit seiner Reibfläche entlang der Reibfläche des
ersten Reibelementes zwischen jene Reibflächen gelangen
kann, um die Gleitreibung zu reduzieren, insbesondere so, dass das
Verhältnis der statischen Haftreibung zur Gleitreibung,
verglichen mit einem trockenen Betrieb der Anordnung (ohne Zusatzmedium),
substanziell erhöht wird.
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Um
während einer durch das Verlagern des Verstellteils ausgelösten
Relativbewegung des zweiten Reibelementes bezüglich des
ersten Reibelementes fließfähiges Zusatzmedium
zwischen die einander zugewandten Reibflächen einander
zugeordneter Reibelemente bringen zu können, sind an mindestens
einem der Reibelemente, insbesondere am bewegbaren zweiten Reibelement,
Kanäle vorgesehen, die z. B. durch zurückgesetzte
Strukturen des Reibelementes gebildet werden können. Hierzu
kann eine Reibfläche eines Reibelementes aus einer Vielzahl
balliger Abschnitte bestehen, die an den Stellen, an denen sie jeweils
zusammentreffen, Kanäle ausbilden. Weiterhin können
eine noppenartige Oberflächenstruktur eines Reibelementes
und/oder entlang einer. Verspannungsrichtung der Reibelemente erstreckte
Nuten, Rillen oder dergleichen und/oder schraubenartig umlaufende
Nuten, Rillen oder dergleichen am Reibelement vorgesehen sein, und
so weiter.
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Als
Reibpaarungen, die für die miteinander zusammen wirkenden
Reibflächen der beiden Reibelemente eingesetzt werden können,
insbesondere auch in Kombination mit einem Zusatz- bzw. Zwischenmedium,
eigenen sich beispielsweise Stahl für die eine und Kunststoff
für die andere Reibfläche oder Leichmetallguss
einerseits/Kunststoff andererseits oder Kunststoff/Kunststoff oder
Stahl/Leichtmetallguss. Als geeignete Kunststoffe haben sich dabei in
Experimenten vor allen Polyamid (PA), Polyurethan (PU), Polystyrol
(PS), Polycarbonat (PC), Polyoxymethylen (POM), Polysulfon (PSU),
Poly-2,6-dimethyl-1,4-phenylenester (PPE), Polyetheretherketon (PEEK)
sowie Acryl-Butadien-Styrol (ABS) erwiesen.
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Als
Zusatz- bzw. Zwischenmedium eignen sich Öl, insbesondere Öle,
die einen gegebenenfalls für eine Reibfläche verwendeten
Kunststoff nicht (durch Ätzen, Aufquellen oder dergleichen)
beeinträchtigen, sowie Emulsionen und Dispersionen auf der
Basis von Öl und weiterhin pastöse Schmiermittel,
wie zum Beispiel Fett. Ein konkretes Beispiel für ein Zusatzmedium
ist Floursilikon-Basisöl mit Ester-Additiven.
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Das
Zusatz- bzw. Zwischenmedium wird dabei vorteilhaft in einem Gehäuse
aufgenommen, das – wie weiter unten näher beschrieben – weiterhin
zur Aufnahme der mindestens zwei Reibelemente dient, wobei insbesondere
auch gehäusefeste Reibelemente vorgesehen sein können.
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Bei
der Verwendung eines pastösen Schmiermittels als Zusatz-
bzw. Zwischenmedium ist ein vergleichsweise geringerer Aufwand bei
der Dichtung des Gehäuses erforderlich als im Fall eines
stärker fließfähigen Öles. Zur
Verteilung eines pastösen Schmiermittels können
so genannte Fetträumen, wie zum Beispiel Wischer, vorgesehen
sein, um das Fett zu den zu schmierenden Flächen, insbesondere
den Reibflächen der Reibelemente, zu transportieren.
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Als
geeignet haben sich bei der Verwendung eines Öles als Zusatz-
bzw. Zwischenmedium u. a. die Kombinationen Stahl/PA, Stahl/PEEK
und POM/POM für die miteinander zusammenwirkenden Reibflächen
der Reibelemente erwiesen.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist mindestens eines der Reibelemente,
insbesondere das zweite Reibelement, zur Einlagerung des Zusatz-
bzw. Zwischenmediums geeignet, beispielsweise durch die Verwendung
eines Materials, in dessen Molekularstruktur das Medium einlagerbar
ist, oder die Verwendung eines porösen Materials, in dessen Kapillarstruktur
das Medium eingelagert werden kann. Weiterhin kann mindestens ein
Reibelement, insbesondere das zweite Reibelement, in seinem Inneren
ein Reservoir für das Zusatz- bzw. Zwischenmedium aufweisen
und außerdem mit einer offenporigen Kapillarstruktur versehen
sein.
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Nach
einem anderen Aspekt der Erfindung, der jedoch ohne weiteres mit
den bisher angegebenen Erfindungsaspekten kombiniert werden kann, sind
die beiden Reibelemente gemäß Anspruch 18 (bevorzugt
elastisch) gegeneinander verspannt, so dass deren Reibflächen
unter der Wirkung der Vorspannung tendenziell gegeneinander gedrückt
werden, wobei ein Reibelement entlang der Wirkrichtung der Vorspannkraft
nachführbar bezüglich des anderen Reibelementes
gelagert ist.
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Durch
die Vorspannkraft, die beispielsweise von einem elastischen Element,
durch Magnete oder auch durch die Gewichtskraft des Verstellteils
oder einer sonstigen Komponente aufgebracht werden kann, lassen
sich die beiden Reibelemente mit ihren Reibflächen gezielt
so gegeneinander verspannen, dass unter Nutzung der unterschiedlichen
Stärke einer Gleitreibung einerseits und einer statischen
Haftreibung andererseits – in Abhängigkeit von
den für die Reibflächen der Reibelemente verwendeten
Materialien – zum einen ein möglichst leichtgängiges Verlagern
des besagten Verstellteiles (unter der Wirkung einer Gleitreibung
an der Haltevorrichtung) ermöglicht wird und zum anderen
die Haltevorrichtung das Verstellteil in verlagerter Lage möglichst
sicher arretiert (unter der Wirkung einer statischen Haftreibung
an der Haltevorrichtung). Das jeweilige Material für die
miteinander zusammenwirkenden Reibflächen der beiden Reibelemente
wird also derart gewählt, dass die statische Haftreibung
zwischen den Reibflächen einander zugeordneter Reibelemente substantiell
größer ist als die Gleitreibung, um einerseits
Leichtgängigkeit beim Verlagern des Verstellteiles und
andererseits dessen sicherer Arretierung in verlagerter Lage zu
ermöglichen. Hierfür stehen – wie oben
angegeben – unterschiedliche Materialpaarungen für
die zusammenwirkenden Reibflächen der Haltevorrichtung
zur Verfügung, die zudem mit einem fließfähigen
Zusatz- bzw. Zwischenmedium kombiniert werden können.
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Dadurch
dass zumindest ein Reibelement entlang der Wirkrichtung der Vorspannkraft
nachführbar bezüglich des anderen Reibelementes
gelagert ist, kann unter der Wirkung der Vorspannkraft und unter
Ausnutzung der nachführbaren Lagerung des besagten Reibelementes
gewährleistet werden, dass auch nach langer Betriebsdauer
der Haltevorrichtung stets die gewünschten Reibverhältnisse
aufrechterhalten werden, weil die Reibflächen der beiden
Reibelemente dauerhaft mit einer bestimmten Vorspannkraft gegeneinander
gedrückt werden. Hierbei wird durch die Nachführbarkeit
des einen Reibelementes entlang der Wirkrichtung der Vorspannkraft
erreicht, dass die Reibelemente zur Erzeugung gewünschter Reibungskräfte
in definierter Weise miteinander zur Anlage gebracht werden können.
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Dabei
ist das eine Reibelement insbesondere so entlang der Wirkrichtung
der Vorspannkraft beweglich bezüglich des anderen Reibelementes
gelagert, dass das eine Reibelement unter der Wirkung der Vorspannkraft
zur Erzeugung weitgehend konstanter Reibungsverhältnisse
selbsttätig nachgeführt werden kann. Hierbei können
für eine definierte Führung des einen Reibelementes
entlang der Wirkrichtung der Vorspannkraft geeignete Führungsmittel vorgesehen
sein.
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Zur
Erzeugung einer Vorspannkraft, insbesondere einer elastischen Vorspannkraft,
kann nach einer Ausführungsform der Erfindung ein elastisches Element,
zum Beispiel in Form einer Feder (Druck- oder Zugfeder, Biegefeder)
dienen, die auf zumindest eines der beiden Reibelemente einwirkt.
Beispiele für geeignete Federn sind Schrauben- und Tellerfedern sowie
ein gummielastisches Element.
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Andererseits
können auch magnetische Kräfte zur Erzeugung der
Vorspannkraft genutzt werden, etwa indem ein Reibelement zumindest
teilweise aus einem magnetischen Material, zum Beispiel aus einem
Kunststoff-gebundenen Magneten, besteht bzw. mit einem Element aus
solchem Material verbunden ist und das andere Reibelement zumindest
teilweise aus einem den vom magnetischen Material erzeugten Magnetfluss
leitenden Material besteht bzw. mit einem Element aus solchem Material verbunden
ist.
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Weiterhin
können auch Gewichtskräfte, wie zum Beispiel die
Gewichtskraft des Verstellteiles selbst, zur Erzeugung einer Vorspannkraft
genutzt werden, mit der die beiden Reibelemente gegeneinander verspannt
werden.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung ist ein Gehäuse vorgesehen,
in dem die beiden Reibelemente angeordnet sind, wobei insbesondere
eines der beiden Reibelemente gehäusefest und das andere
Reibelement derart beweglich bezüglich des Gehäuses
angeordnet sein kann, dass die beiden Reibelemente beim Verlagern
des zugeordneten Verstellteiles relativ zueinander bewegbar sind
und ihre Reibflächen dabei aneinander gleiten. Das Gehäuse kann
beispielsweise an einer zugeordneten Strukturbaugruppe angeordnet
sein, während das bezüglich des Gehäuses
bewegliche Reibelement dem Verstellteil zugeordnet ist. Die gehäusefeste
Anordnung eines Reibelementes bedeutet dabei nicht, dass das entsprechende
Reibelement zwingend starr am Gehäuse angeordnet sein müsste;
vielmehr kann auch eine spielbehaftete oder elastische Anordnung
am Gehäuse vorgesehen sein, etwa um ein Nachführen unter
der Wirkung der Vorspannung des elastischen Elementes zu ermöglichen.
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Das
dem Verstellteil zugeordnete zweite Reibelement kann derart (über
einen Koppelmechanismus) mit jenem Verstellteil gekoppelt sein,
dass es beim Verlagern des Verstellteiles (um eine Achse) gedreht
wird, oder es kann eine Verschiebebewegung des zweiten Reibelementes
bei einem Verlagern des Verstellteiles vorgesehen sein.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Reibflächen der beiden Reibelemente
unter einem (spitzen) Winkel geneigt zu der Wirkrichtung der Vorspannkraft
verlaufen, so dass in Abhängigkeit von jenem Winkel (Keilwinkel)
eine Kraftverstärkung nach dem Keilprinzip erfolgt. Im
Fall einer rotationssymmetrischen Ausbildung der Reibelemente und
der zugehörigen Reibflächen, insbesondere bezüglich
einer Drehachse des zweiten Reibelementes, können die einander
zugeordneten Reibflächen beispielsweise jeweils konisch
ausgebildet sein.
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Nach
einer anderen Ausführungsform erstrecken sich die miteinander
zusammenwirkenden Reibflächen der beiden Reibelemente jeweils
senkrecht zu der Wirkrichtung der Vorspannkraft. Die Reibelemente
können dann beispielsweise jeweils scheibenartig ausgebildet
sein.
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Bei
Verwendung einer Schlingfeder als zweitem Reibelement übernimmt
diese gleichzeitig auch die Erzeugung der erforderlichen Vorspannkraft,
so dass auf separate Mittel zur Erzeugung jener Vorspannung verzichtet
werden kann.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung kann eine Mehrzahl Reibelemente
vorgesehen sein, die jeweils über einander zugeordnete
Reibflächen paarweise zusammenwirken. Hierzu können
auch mindestens zwei Paare von Reibflächen entlang unterschiedlicher,
insbesondere entgegengesetzter, Richtungen gegeneinander verspannt
sein.
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Wenn
das dem Verstellteil zugeordnete zweite Reibelement über
ein Getriebe mit diesem gekoppelt ist, so lassen sich hierdurch
bestimmte, vorgebbare Übersetzungsverhältnisse
herstellen, insbesondere zur Erhöhnung der Bewegungsgeschwindigkeit des
zweiten Reibelementes, und/oder es können baulich bedingte
Distanzen zwischen einem Abtriebselement des Verstellteiles und
dem zweiten Reibelement überbrückt werden, und/oder
es kann eine Umlenkung der Bewegungsrichtung des zweiten Reibelementes
bezogen auf eine auslösende Verlagerung (Auslenkbewegung)
des zugehörigen Verstellteiles erfolgen.
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Gemäß einem
konkreten Ausführungsbeispiel ist das zweite Reibelement
im Wesentlichen drehfest (bis auf ein gegebenenfalls erforderliches Winkelspiel,
z. B. verursacht durch eine elastische Lagerung), also mitdrehend,
auf einer Welle angeordnet, die (als Bestandteil eines Koppelmechanismus
zwischen Verstellteil und zweitem Reibelement) bei einem Verlagern
des Verstellteiles gedreht wird, wobei die Vorspannkraft entlang
der Erstreckungsrichtung der Welle wirkt und das zweite Reibelement entlang
jener Richtung beweglich an der Welle gelagert ist, zum Beispiel über
eine Nut-Feder-Verbindung oder sonstige formschlüssige
Verbindungen, die zwar eine (begrenzte) Längsbewegung des
zweiten Reibelementes entlang der Welle gestatten, nicht aber eine
freie Drehbewegung des Reibelementes um die Wellenachse.
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Neben
den vorstehend erwähnten Anwendungen der Erfindung auf
Türen, Fenster, Klappen und Schubfächer lässt
sich eine erfindungsgemäß gestaltete Haltevorrichtung
auch zur Arretierung einer Vielzahl anderer Verstellteile verwenden,
wie z. B. eines (manuell) verstellbaren Laderaumbodens eines Kraftfahrzeugs
oder eines (manuell) verstellbaren Rollos an Fahrzeugen oder Immobilien,
das eine elastisch vorgespannte Wickelvorrichtung aufweist und das
in unterschiedlichen von der Wickelvorrichtung abgewickelten Positionen
feststellbar sein soll. Eine weitere Anwendung betrifft die Verwendung
einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung als Hemmvorrichtung
bei (elektrischen) Antrieben. So kann auf eine selbsthemmende Auslegung
derartiger Antriebe verzichtet werden, wenn die Hemmung abtriebsseitig eingeleiteter
Kräfte bzw. Drehmomente durch eine hierfür vorgesehene
Haltevorrichtung übernommen wird. Hierdurch lassen sich
Verbesserungen des Wirkungsgrades jener Antriebe erreichen. Allgemein kann
die erfindungsgemäße Haltevorrichtung somit bei
(beliebigen) Verstellteilen angewandt werden, die durch Bewegung
verlagerbar sind und die in einer bestimmten verlagerten Position
arretiert werden sollen.
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Bei
einer Strukturbaugruppe, bezüglich der das Verstellteil
zu verlagern ist bzw. bezüglich der das nicht gemeinsam
mit dem Verstellteil bewegbare erste Reibelement festzulegen ist,
kann es sich allgemein eine (beliebige) Basis, z. B. in Form eines
Tür- oder Fensterrahmens, einer Wand, eines Gitters, einer
Halterung, eines Gehäuses und dergl. handeln, an der sich
das erste Reibelement der Haltevorrichtung (unmittelbar oder mittelbar über
weitere Elemente) so anordnen lässt und bezüglich
der das zweite Reibelement derart beweglich ist, dass bei einem
Verlagern des der Haltevorrichtung zugeordneten Verstellteiles das
zweite Reibelement bezüglich des ersten Reibelementes bewegt
wird.
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Eine
strukturseitige Anordnung des ersten Reibelementes bedeutet dabei
nicht zwingend, dass jenes Reibelement starr an der entsprechenden Strukturbaugruppe
des Kraftfahrzeugs fixiert sein muss. Vielmehr kann beispielsweise
eine federnde Lagerung oder eine entlang der Vorspannung eines elastischen
Elementes begrenzt bewegliche Lagerung vorgesehen sein.
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Die
Dimensionierung, also die gewählte Größe
der Reibflächen der beiden Reibelemente, eines etwaigen
Keilwinkels der Reibflächen und der Vorspannkraft, die
auf das zweite Reibelement ausgeübt wird, sowie die Materialauswahl
der zusammenwirkenden Reibflächenpaare und des fließfähigen
Zwischenmediums erfolgt in Abhängigkeit von den technischen
Anforderungen im jeweiligen Einzelfall, also etwa in Abhängigkeit
von hydrodynamischen Bedingungen sowie zulässiger Flächenpressungen
und Verschleißparameter.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren
deutlich werden.
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Es
zeigen:
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1a ein
erstes Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung im Querschnitt;
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1b eine
erste Ausführungsform eines Reibelementes für
die Haltevorrichtung aus 1a in
perspektivischer Darstellung;
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1c eine
zweite Ausführungsform eines Reibelementes für
die Haltevorrichtung aus 1a in
perspektivischer Darstellung;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung;
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung;
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4 ein
viertes Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung;
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5 ein
fünftes Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung;
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6a–6d vier
unterschiedliche Varianten zur Ausbildung eines Formschlussbereiches
an einem Reibelement der Haltevorrichtung, über den das
Reibelement drehfest und längsverschieblich mit einer Welle
in Eingriff bringbar ist;
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7a, 7b schematische
Darstellungen möglicher Formschlussverbindungen zwischen
einem Reibelement und einer Welle der Haltevorrichtung auf der Grundlage
der Variante aus 6a;
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8a eine
perspektivische Darstellung der seitlichen Fahrzeugstruktur eines
Kraftfahrzeugs mit einer aufgeklappten Tür;
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8b eine
perspektivische Darstellung einer teilweise aufgeklappten Haustür.
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8a zeigt
einen Ausschnitt der seitlichen Fahrzeugstruktur (Karosserie K)
eines Kraftfahrzeugs, die zusammen mit dem Dachbereich D des Kraftfahrzeugs
eine Türöffnung O definiert und umschließt,
durch die hindurch ein Fahrgast das Innere des Kraftfahrzeugs betreten
kann. Zum Verschließen der Türöffnung
O ist ein verlagerbares bzw. auslenkbares Verstellteil in Form einer
klappbaren Seitentür S vorgesehen, die in 8a in
teilweise abgeklappter Lage dargestellt ist. Das Abklappen einer
Seitentür S eines Kraftfahrzeugs von der Fahrzeugstruktur K
in eine nur teilweise abgeklappte Lage erfolgt beispielsweise regelmäßig
dann, wenn neben dem Kraftfahrzeug ein Drittfahrzeug parkt, so dass
die Seitentür S nicht beliebig weit geöffnet werden
kann, ohne mit dem Drittfahrzeug zu kollidieren. Es ist dann wichtig,
dass die Seitentür S in der teilweise aufgeklappten Lage
so arretiert ist, dass sie nicht schon durch einen Windstoß oder
unbeabsichtigtes Berühren seitens eines Passanten weiter
aufgeklappt wird, da sie hierdurch mit dem benachbarten Drittfahrzeug kollidieren
könnte. Hierfür sind so genannte Haltevorrichtungen
vorgesehen, mit denen eine Seitentür S in teilweise aufgeklappter
Lage arretierbar (haltbar) ist.
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Ziel
ist es, eine solche Haltevorrichtung so zu gestalten, dass sie einerseits
eine zuverlässige Arretierung einer Tür in teilweise
aufgeklappter Lage ermöglicht, gleichzeitig aber eine gewünschte
Leichtgängigkeit der Tür beim Auf- und Zuklappen
nicht beeinträchtigt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele von
Haltevorrichtungen, mit denen dieses Ziel erreichbar ist, werden
nachfolgend anhand der 1a bis 5 beschrieben
werden.
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Zuvor
sei anhand 8b noch darauf hingewiesen,
dass Haltevorrichtungen der genannten Art nicht nur bei Kraftfahrzeugteilen,
wie z. B. Kraftfahrzeugtüren, Klappen, Laderaumböden
oder Rollos einsetzbar sind, sondern auch umfangreich außerhalb
des Kraftfahrzeugbaus, z. B. an Fenstern und Türen von
Immobilien, an Türen und Schubfächern von Möbeln
oder sonstigen Lagereinrichtungen, an Antrieben usw. Hierzu ist
in 8b beispielhaft eine teilweise aufgeklappte Haustür
H dargestellt, die in dem gezeigten teilweise aufgeklappten Zustand
mittels einer Haltevorrichtung der nachfolgend genannten Art arretierbar
sein kann. Dies kann insbesondere bei federbelasteten Türen
zweckmäßig sein, die die Tendenz haben, unter
der elastischen Vorspannung mindestens einer Feder ihre geschlossene
Lage einzunehmen. Mittels einer Haltevorrichtung kann eine solche
Tür dann in (teilweise) geöffneter Lage arretiert
werden. Zweckmäßigerweise sind hierbei weiterhin
Betätigungsmittel, z. B. in Form eines Betätigungsknopfes,
vorgesehen, um die Arretierwirkung der Haltevorrichtung aufheben
zu können, nachdem etwa die Tür lange genug offen
gestanden hat, um den gewünschten Durchgang einer Mehrzahl
Personen zu ermöglichen.
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Nachfolgend
wird jeweils allgemein von auslenkbaren Verstellteilen gesprochen
werden, wobei insbesondere verschwenkbare (klappare) und verschiebbare
Verstellteile umfasst sein sollen.
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1a zeigt
in einem Querschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer
Haltevorrichtung, mittels der ein auslenkbares Verstellteil, wie
zum Beispiel eine Tür gemäß 8a oder 8b oder
eine Schiebetür oder ein Klappfenster etc., in teilweise ausgelenkter
Lage arretierbar ist.
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Die
Haltevorrichtung umfasst ein Gehäuse 5 mit einem
Gehäuseunterteil 51 und einem Gehäuseoberteil 52,
die durch geeignete Befestigungsmittel, zum Beispiel in Form von
Schrauben oder Nieten, aneinander befestigt sind. In dem Gehäuse 5 sind
zwei Reibelemente 1, 2 angeordnet, die über
einander zugewandte Reibflächen 10, 20 miteinander
in Eingriff bringbar sind, um durch die hierbei wirkende (statische)
Haftreibung ein auslenkbares Verstellteil stufenlos in teilweise
ausgelenkter Lage arretieren zu können.
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Das
erste Reibelement 1 wird gebildet durch einen Abschnitt
der Innenwand des Gehäuses 5, genauer einen Abschnitt
der Innenwand des Gehäuseunterteils 51, der rotationssymmetrisch
bezüglich einer Gehäuseachse A ausgebildet ist
und der eine sich zum Gehäuseboden des Gehäuseunterteils 51 hin
konisch verjüngende Reibfläche 10 des
ersten Reibelementes 1 definiert bzw. ausbildet. Somit
ist das erste Reibelement 1 gehäusefest gestaltet,
indem dessen bezüglich der Gehäuseachse A rotationssymmetrische,
sich konisch verjüngende Reibfläche 10 einen
unmittelbaren Bestandteil einer ringförmig umlaufenden
inneren Seitenwand des Gehäuses 5 bildet.
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Alternativ
kann ein gehäusefestes erstes Reibelement beispielsweise
auch dadurch realisiert werden, dass ein von der Innenwand des Gehäuses separates
Reibelement im Inneren des Gehäuses fixiert wird.
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Das
(scheibenförmige) zweite Reibelement 2 ist drehfest
auf einer Welle 3 gelagert, die an ihren beiden Enden 31, 32 in
jeweils einem zugeordneten Lager 53 bzw. 54 des
Gehäuses 5 drehbar gelagert ist und deren Drehachse
A mit der Gehäuseachse zusammenfällt, bezüglich
der das erste Reibelement 1 rotationssymmetrisch geformt
ist. Das zweite Reibelement 2 ist ebenfalls (abgesehen
von einer Strukturierung seiner Reibfläche) im Wesentlichen
rotationssymmetrisch bezüglich jener Achse A ausgebildet
und verjüngt sich – ebenso wie das erste Reibelement 1 – zu
dem (am Gehäuseunterteil 51 vorgesehenen) Gehäuseboden
hin. Hierdurch definiert das zweite Reibelement 2 an seinem äußeren
Umfang eine konische Reibfläche 20, die der konischen
Reibfläche 10 des ersten Reibelementes 1 gegenüber liegt
und mit dieser reibschlüssig in Eingriff bringbar ist.
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Um
die Reibflächen 10, 20 der beiden Reibelemente 1, 2 reibschlüssig
miteinander in Eingriff bringen zu können, ist ein elastisches
Element 4 in Form einer Feder, genauer einer als Druckfeder
ausgestalteten Schraubenfeder, vorgesehen, die die Welle 3 umgreift
und die sich einerseits an einem verbreiterten Endabschnitt 32 der
Welle 3 und andererseits am zweiten Reibelement 2 abstützt,
und zwar derart, dass sie die Tendenz hat, das zweite Reibelement 2 gegen
das erste Reibelement 1 zu verspannen und hierdurch die
beiden Reibflächen 10, 20 miteinander
in Eingriff zu bringen. Mit anderen Worten ausgedrückt,
ist die Wirkrichtung R der von dem vorgespannten elastischen Element 4 aufgebrachten Kräfte
bzw. Vorspannung derart, dass sie sich entlang der Welle 3 bzw.
deren Achse A erstreckt und das zweite Reibelement 2 entlang
jener Richtung R gegen das erste Reibelement 1 verspannt.
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Um
eine axiale Beweglichkeit des mitdrehend an der Welle 3 gelagerten
zweiten Reibelementes 2 zu ermöglichen, so dass
dieses entlang der Wirkrichtung R der Vorspannung des elastischen
Elementes 4 definiert mit der Reibfläche 10 des
ersten Reibelementes 1 in Eingriff bringbar ist, erfolgt
die drehfeste Lagerung des zweiten Reibelementes 2 an der
zugeordneten Welle 3 mittels ineinander greifender Formschlussbereiche 25, 35 des
Reibelementes 2 und der Welle 3, welche eine axiale
Beweglichkeit des zweiten Reibelementes 2 entlang der Achse
A der Welle 3 (und somit auch der hiermit zusammenfallenden
Gehäuseachse) zulassen. Konkret bilden die Formschlussbereiche 25, 35 hier
beispielhaft eine Nut-Feder-Verbindung mit einer am zweiten Reibelement 2 vorgesehenen
Nut 25, die sich entlang der Wellenachse A erstreckt, und
mit einer zugeordneten, von der Welle 3 nach außen
in die Nut 25 hinein abstehenden Feder 35 in Form
eines Vorsprunges.
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Der
von der Welle 3 nach außen abstehende Formschlussbereich 35 in
Form einer Feder greift derart in den zugeordneten Formschlussbereich 25 in
Form einer Nut des zweiten Reibelementes 2 ein, dass das
zweite Reibelement 2 – bis auf ein gegebenenfalls
vorhandenes Drehwinkelspiel – im Wesentlichen drehfest
an der Welle 3 gelagert ist, sich jedoch – unter
der Wirkung der Vorspannung des elastischen Elementes 4 – entlang
der Achse A begrenzt verschieben lässt, wobei das (maximal)
mögliche Ausmaß der Verschiebung dadurch begrenzt
ist, dass das zweite Reibelement 2 unter der Wirkung der Vorspannung
des elastischen Elementes 4 mit seiner Reibfläche 20 gegen
die zugeordnete Reibfläche 10 des ersten Reibelementes 1 gedrückt
wird.
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Aufgrund
seiner axial verschieblichen Lagerung ist das zweite Reibelement 2 unter
der Wirkung der Vorspannung des elastischen Elementes 4 derart (selbsttätig)
nachführbar, dass es – auch nach langer Betriebsdauer
der Haltevorrichtung und hiermit verbundenem Verschleiß – stets
definiert mit der zugeordneten Reibfläche 10 des
ersten Reibelementes 1 in Engriff steht. Die Nachführung
erfolgt dabei selbsttätig unter der Wirkung der Vorspannung
des elastischen Elementes 4 und unter Ausnutzung der axialen Verschieblichkeit
des zweiten Reibelementes 2 entlang der Welle 3.
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Das
Material für die Reibflächen 10, 20 der beiden
Reibelemente 1, 2 ist so zu wählen, dass
die beiden Reibflächen 10, 20, wenn sie
unter der Wirkung der Vorspannung des elastischen Elementes 4 miteinander
in Eingriff stehen, eine hinreichend große statische Haftreibung
erzeugen, um mittels der Haltevorrichtung ein teilweise bezüglich
einer Strukturbaugruppe ausgelenktes Verstellteil in seiner ausgelenkten
Lage arretieren zu können. Geeignete Materialkombinationen
für die beiden Reibflächen 10, 20 sind
weiter oben bereits angegeben worden. Vorliegend kann beispielhaft
davon ausgegangen werden, dass die beiden Reibflächen 10, 20 jeweils
aus POM (Polyoxymethylen) bestehen.
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Neben
einer zuverlässigen Arretierung eines ausgelenkten Verstellteils
soll die Feststellbremse (Haltevorrichtung) darüber hinaus
auch ein möglichst leichtgängiges Auslenken des
entsprechenden Verstellteils ermöglichen; das heißt,
die zwischen den beiden Reibflächen 10, 20 der
Reibelemente 1, 2 wirkenden Reibungskräfte
sollen bei einer Relativbewegung der beiden Reibflächen 10, 20 zueinander
möglichst gering sein.
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Mit
anderen Worten ausgedrückt, soll die zwischen den beiden
Reibflächen 10, 20 bei einer Relativbewegung
wirkende Gleitreibung deutlich geringer sein, möglichst
um ein Vielfaches geringer sein, als die (statische) Haftreibung,
die zwischen den beiden Reibflächen 10, 20 wirkt,
wenn das zweite Reibelement 2 in Ruhelage durch das elastische Element 4 gegen
das erste Reibelement 1 verspannt ist.
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Die
Bewegung des zweiten Reibelementes 2 bei einem Auslenken
eines zugeordneten, mittels der Haltevorrichtung zu arretierenden
Verstellteils, zum Beispiel einer Tür oder eines Fensters,
wird dabei dadurch ausgelöst, dass die Welle 3,
auf der das zweite Reibelement 2 drehfest gelagert ist,
mit jenem auslenkbaren Verstellteil gekoppelt ist, und zwar derart, dass
eine Auslenkung jenes Verstellteiles, also etwa einer Tür
oder eines Fensters, in eine Drehbewegung der Welle 3 um
ihre Achse A umgesetzt wird. Hierzu kann die Welle 3 einerseits
unmittelbar an einer Schwenkachse angreifen, um die ein auslenkbares Verstellteil
verschwenkt wird, oder es kann der Welle 3 ein Getriebe
vorgeschaltet sein, über das eine Auslenkung des entsprechenden
Verstellteiles in eine Drehbewegung der Welle umgesetzt wird. Ein
solches Getriebe kann dann beispielsweise eine definierte Übersetzung
(für erhöhte Geschwindigkeiten des zweiten Reibelementes)
bewirken oder auch eine Richtungsumlenkung, etwa um die Welle 3 in
einer bestimmten Raumrichtung anordnen zu können.
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Im
Ergebnis ist also das zweite Reibelement 2 über
die zugehörige Welle 3 derart mit einem zugeordneten,
auslenkbaren Verstellteil zu koppeln, dass eine Auslenkung jenes
Verstellteiles eine Drehbewegung der Welle 3 zur Folge
hat.
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Das
andere, erste Reibelement 1 ist dann derart (bezüglich
einer Strukturbaugruppe) zu fixieren, dass es bei einem Auslenken
des festzustellenden Verstellteiles nicht mitgenommen wird. Dies
lässt sich insbesondere dadurch erreichen, dass das Gehäuse 5,
an dessen Innenwand das erste Reibelement 1 mit seiner
Reibfläche 10 ausgebildet ist, strukturseitig
angeordnet wird, beispielsweise an einem Tür- oder Fensterrahmen.
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Somit
führt im Ergebnis eine Auslenkbewegung des der Haltevorrichtung
zugeordneten auslenkbaren Verstellteils dazu, dass das zweite Reibelement 2 mittels
der Welle 3 um die Achse A bezüglich des ersten
Reibelementes 1 verdreht wird, wobei die beiden konischen
Reibflächen 10, 20 aneinander gleiten.
Ziel ist es nun, die hierbei auftretenden Gleitreibungskräfte – bei
gleichzeitiger Gewährleistung möglichst großer
statischer Haftreibungskräfte – so zu begrenzen,
dass einem Auslenken des besagten Verstellteiles keine zu großen
Reibungskräfte entgegenwirken. Hierzu kann einerseits eine
geeignete Auswahl der für die beiden zusammenwirkenden Reibflächen 10, 20 verwendeten
Materialien beitragen, insbesondere durch Verwendung solcher Materialpaarungen,
bei denen die statische Haftreibung substantiell größer
ist, insbesondere um ein Vielfaches größer ist,
als die Gleitreibung.
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Alternativ
oder ergänzend ist vorliegend die Verwendung eines Zusatz-
bzw. Zwischenmediums Z vorgesehen, das während einer Bewegung
des zweiten Reibelementes 2 relativ zu dem ersten Reibelement 1 zwischen
die einander zugewandten Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 zu bringen ist und die
wirkenden Reibungskräfte reduziert. Als ein Schmierstoff
zur Reduzierung der Reibungskräfte kann ein geeignetes Öl,
zum Beispiel Fluorsilicon-Basisöl mit Ester-Additiven verwendet
werden, und zwar gerade in Kombination mit Reibflächen 10, 20,
die jeweils aus POM bestehen.
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Das
Zusatz- bzw. Zwischenmedium Z in Form eines Schmierstoffes, also
bestehend aus einem fließfähigen Material, ist
im Gehäuseunterteil 51 vorgesehen, und zwar mit
einer solchen Füllhöhe, dass es zumindest bis
an die dem Gehäuseboden zugewandte Unterseite des zweiten
Reibelementes 2 heranreicht.
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Damit
während einer Relativbewegung, also einer Drehbewegung,
des zweiten Reibelementes 2 bezüglich des ersten
Reibelementes 1, ein hinreichender Anteil des fließfähigen
Zusatz- bzw. Zwischenmediums Z zwischen die Reibflächen 10, 20 der
beiden Reibelemente 1, 2 gelangen kann und hierdurch
die Gleitreibung entsprechend herabgesetzt wird, sind entlang der
Reibfläche 20 des zweiten Reibelementes 2 Führungskanäle 21 vorgesehen,
vergleiche 1b und 1c, entlang
derer das Zusatz- bzw. Zwischenmedium während einer Drehbewegung
des zweiten Reibelementes 2 aufsteigen kann, so dass es
zwischen die beiden Reibflächen 10, 20 gelangt.
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Im
Ruhezustand des zweiten Reibelementes 2, also wenn etwa
ein ausgelenktes Verstellteil mittels der Haltevorrichtung in ausgelenkter
Lage arretiert werden soll, wird das Zusatz- bzw. Zwischenmedium
Z unter der Wirkung der Vorspannkraft des elastischen Elementes 4 aus
dem Bereich zwischen den aneinander anliegenden Reibflächen 10, 20 herausgedrückt,
so dass die Haftreibung nicht beeinträchtigt wird.
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Gemäß der
in 1b gezeigten Ausführungsform des zweiten
Reibelementes 2 sind die Kanäle 21 als
Vertiefungen (Nuten bzw. Rillen) in der Reibfläche 20 des
zweiten Reibelementes 2 ausgebildet, die sich im Wesentlichen
entlang der Welle 3 bzw. deren Achse A erstrecken, dabei
aber – entsprechend der Neigung der Reibfläche 20 – zu
jener Richtung geneigt sind.
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Bei
der in 1c gezeigten Variante besteht die
Reibfläche 20 des zweiten Reibelementes 2 aus einer
Vielzahl entlang der Umfangsrichtung des scheibenförmigen
Reibelementes hintereinander angeordneten balligen Abschnitten,
die beispielsweise jeweils einen Kreisabschnitt repräsentieren,
dessen Radius rb kleiner ist als der Radius
ro der Kreisbahn, entlang der die balligen
Abschnitte hintereinander angeordnet sind. Hierdurch sind an den
Stellen, an denen die balligen Abschnitte aneinander grenzen, jeweils
Führungskanäle 21 für das fließfähige
Zusatz- bzw. Zwischenmedium Z ausgebildet.
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Insgesamt
ergibt sich somit anhand der 1a bis 1c folgendes:
Endet die Auslenkbewegung, die zum Verlagern eines der Haltevorrichtung
zugeordneten Verstellteils, beispielsweise einer Tür, geführt
hat, so dreht sich die Welle 3 nicht weiter und das zweite
Reibelement 2 liegt dem ersten Reibelement 1 ortsfest
gegenüber, wobei die beiderseitigen Reibflächen 10, 20 aneinander
anliegen. Unter der Wirkung der von dem elastischen Element 4 erzeugten
Vorspannkraft wird dann das zwischen den beiden Reibflächen 10, 20 befindliche
Zwischenmedium Z zumindest an den Stellen weggedrückt,
an denen die Reibflächen 10, 20 unmittelbar
aneinander anliegen. Nach einer kurzen Übergangszeit, die
für des Wegdrücken des Zwischenmediums Z erforderlich
ist, setzt dann die erhöhte (trockene) Haftreibung zwischen
den beiden Reibflächen 10, 20 ein.
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Wird
später das entsprechende Verstellteil wieder bewegt, beispielsweise,
um es noch weiter auszulenken oder um es in seine ursprüngliche
Lage zurückzuklappen, so muss hierfür zunächst
die Haftreibung zwischen den Reibflächen 10, 20 der
Haltevorrichtung überwunden werden. Sobald dann das zweite
Reibelement 2 mit seiner Reibfläche 20 wieder
bezüglich des ersten Reibelementes 1 und seiner Reibfläche 10 bewegt
wird, das heißt, gedreht wird, ist mittels der Führungskanäle 21,
die bei der Drehbewegung des zweiten Reibelementes 2 nach
und nach sämtliche Bereiche der Reibfläche 10 des
ersten Reibelementes 1 überstreichen, sichergestellt, dass
die Reibfläche 10 des ersten Reibelementes 1 kontinuierlich
mit Zwischenmedium Z benetzt wird, über das dann die Reibfläche 20 des
zweiten Reibelementes 2 mit verringerter Gleitreibung gleiten
kann.
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2 zeigt
eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles aus 1a,
gemäß der das Gehäuse 5 in seiner
Einbaulage, also in der Lage, in der es bestimmungsgemäß an
eine Strukturbaugruppe anzubauen ist, so orientiert ist, dass sich
die Welle 3 und deren Achse A horizontal erstrecken, während bei
dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel
die Welle 3 und deren Achse A in der Einbaulage vertikal erstreckt
sind.
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Im
Fall der Anordnung aus 2 sammelt sich das Zusatz- bzw.
Zwischenmedium Z somit nicht ausschließlich im Gehäuseunterteil 51 (wie
es bei der Anordnung aus 1a möglich
ist), so dass hier eine Abdichtung des Verbindungsbereiches zwischen
den beiden Gehäuseteilen 51, 52 erforderlich
ist. Hierzu liegen die beiden Gehäuseteile 51, 52 über
je einen nach außen abstehenden, zum Beispiel ringförmig umlaufenden,
Befestigungsflansch 51a, 52a aneinander an und
zwar unter Zwischenlage einer Dichtung D zwischen den beiden Befestigungsflanschen 51a, 52a.
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3 zeigt
eine weitere Abwandlung der Anordnung aus 1a, gemäß der
zwei Reibflächenpaare 10, 20 sowie 110, 120 vorgesehen
sind, entlang der jeweils ein gehäusefestes erstes Reibelement 1 bzw. 101 und
ein hierzu verdrehbares zweites Reibelement 2 bzw. 102 zusammenwirken.
Die beiden gehäusefesten Reibelemente 1, 101 sind
jeweils an der Innenwand des Gehäuses 5 ausgebildet,
und zwar einander gegenüber liegend das eine erste Reibelement 1 am
Gehäuseunterteil 51 und das andere erste Reibelement 101 am
Gehäuseoberteil 52. Das an der Innenwand des Gehäuseunterteils 51 ausgebildete
Reibelement 1 verjüngt sich dabei konisch zum
Gehäuseboden hin und das an der Innenwand des Gehäuseoberteils 52 ausgebildete
Reibelement 101 verjüngt sich konisch zur oberen
Deckfläche des Gehäuseoberteils 52 hin.
Die beiden gehäusefesten Reibelemente 1, 101 sind
somit im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich einer
senkrecht zur Achse A der Welle 3 verlaufenden Ebene ausgebildet.
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In
dem durch die beiden Gehäuseteile 51, 52 gebildeten
Gehäuse 5, dessen Gehäuseteile 51, 52 über
nach außen abstehende Befestigungsflansche 51a, 52a miteinander
verbunden sind, werden ferner zwei zweite Reibelemente 2, 102 aufgenommen,
die jeweils einem der ersten Reibelemente 1, 101 bzw. dessen
an der Innenwand des Gehäuses 5 ausgebildeter
Reibfläche 10, 110 zugeordnet sind. Dabei
ist das dem gehäuseunterteilseitigen ersten Reibelement 1 zugeordnete
zweite Reibelement 2, ebenso wie im Fall der 1a und 2, über
eine in 3 schematisch angedeutete Nut-Feder-Verbindung
V drehfest an der in das Gehäuse 5 ragenden Welle 3 festgelegt
und dabei gleichzeitig axial entlang der Welle 3 bzw. deren
Achse A verschieblich.
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Das
andere, dem gehäuseoberteilseitigen ersten Reibelement 101 zugewandte
zweite Reibelement 102 ist demgegenüber ohne Spiel
fest, also etwa einstückig, mit der Welle 3 verbunden.
Beide zweite Reibelemente 2, 102 weisen jeweils
am äußeren Umfang eine sich konisch verjüngende
Reibfläche 20 bzw. 120 auf, die mit der
jeweils zugeordneten Reibfläche 10, 110 des
zugehörigen ersten Reibelementes 1 bzw. 101 reibschlüssig
in Eingriff bringbar ist. Hierzu ist zwischen den beiden zweiten
Reibelementen 2, 102 mindestens ein elastisches
Element in Form einer Druckfeder angeordnet, welches die Tendenz
hat, die beiden zweiten Reibelemente 2, 102 entlang
der Welle 3 bzw. deren Achse A in entgegengesetzten Richtungen
R1, R2 derart auseinander zu drücken, dass jedes der beiden
zweiten Reibelemente 2, 102 mit seiner Reibfläche 20 bzw. 120 gegen
die Reibfläche 10 bzw. 110 des zugeordneten
ersten Reibelementes 1, 101 gedrückt
wird.
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Eine
axiale Verschieblichkeit des gehäuseunterteilseitigen zweiten
Reibelementes 2 ist dabei durch dessen längsbewegliche
Lagerung an der Welle 3 gewährleistet. Das andere,
gehäuseoberteilseitige zweite Reibelement 102 ist
demgegenüber starr mit der Welle 3 verbunden,
wobei hier eine Beweglichkeit entlang der Wellenachse A z. B. dadurch
ermöglicht werden kann, dass die Welle 3 insgesamt
in axialer Richtung beweglich am Gehäuse 5 gelagert ist.
Gegebenfalls kann aber auch das gehäuseoberteilseitige
Reibflächenpaar 110, 120 in dauerhaftem Eingriff
stehen.
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Im Übrigen
stimmen die einzelnen Reibflächenpaare 10, 20 bzw. 110, 120 in
ihrer Ausgestaltung mit dem anhand 1a erläuterten
Reibflächenpaar 1, 2 überein,
so dass für weitere Einzelheiten auf die Ausführungen
zu den 1a bis 1c verwiesen
wird.
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Durch
die Ausbildung zweier Reibflächenpaare 10, 20; 110, 120 bei
der in 3 gezeigten Anordnung, anstelle nur eines Reibflächenpaares 10, 20 bei
den in 1a und 2 gezeigten
Anordnungen, kann mit der Haltevorrichtung eine entsprechend größere
Feststellkraft als Summe der an beiden Reibflächenpaaren 10, 20; 110, 120 wirkenden Haftreibungskräfte
erzielt werden.
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4 zeigt
eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles aus 1 mit drei gehäusefesten ersten
Reibelementen 1a, 1b, 1c und zwei drehfest an
der Welle 3 angeordneten zweiten Reibelementen 2a, 2b,
wobei die ersten und zweiten Reibelemente 1a, 1b, 1c; 2a, 2b abwechselnd
entlang der Welle 3 bzw. deren Achse A hintereinander angeordnet
sind. Als Reibflächen dienen dabei hier nicht die äußeren Umfangsflächen
der scheibenförmigen Reibelemente 1a, 1b, 1c; 2a, 2b,
sondern vielmehr deren Ober- und Unterseiten 10a, 10b, 10c; 20a, 20b,
so dass sich eine Mehrzahl Reibflächenpaarungen 10a, 20a; 20a, 10b; 10b, 20b; 20b, 10c ergibt,
an denen jeweils eine Reibfläche 10a, 10b, 10c eines
gehäusefesten ersten Reibelementes 1a, 1b, 1c an
einer Reibfläche 20a, 20b eines mitdrehend
an der Welle 3 gelagerten zweiten Reibelementes 2a, 2b anliegt,
und zwar unter der Wirkung der Verspannung mindestens eines elastischen
Elementes 4 in Form einer Druckfeder, die sich einerseits
am Gehäuse 5, insbesondere dessen Deckfläche,
und andererseits an einem gehäusefesten – jedoch
in axialer Richtung beweglichen – Reibelement 1c abstützt.
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Dabei
ist hier nur eines (1a) der gehäusefesten Reibelemente 1a, 1b, 1c als
Bestandteil einer inneren Gehäusewand, nämlich
des Gehäusebodens ausgebildet, während die beiden
anderen gehäusefesten Reibelemente 1b, 1c jeweils
entlang der Welle 3 bzw. deren Achse A verschieblich über
eine Nut-Feder-Verbindung V in einer Seitenwand des Gehäuses
aufgenommen sind.
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Von
den beiden zweiten Reibelementen 2a, 2b ist ein
Reibelement 2a starr, insbesondere einstückig,
mit der Welle 3 verbunden und das andere Reibelement 2b über
eine Nut-Feder-Verbindung V axial längsbeweglich (jedoch
gleichzeitig mitdrehend bzw. drehfest) an der Welle 3 angeordnet.
Eine Längsbeweglichkeit des einstückig an der
Welle 3 angeformten zweiten Reibelementes 2a kann
sich dabei daraus ergeben, dass die Welle 3 insgesamt begrenzt längsbeweglich
im Gehäuse 5 gelagert wird.
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Durch
Verspannung des dem Gehäuseboden abgewandten, äußersten
(oberen) ersten Reibelementes 1c in axialer Richtung mittels
mindestens einen elastischen Elementes 4, wobei die axiale
Beweglichkeit des über eine Nut-Feder-Verbindung am Gehäuse 5 gelagerten
oberen, ersten Reibelementes 1c ausgenutzt wird, werden
die Reibflächenpaare 10a, 20a; 20a, 10b; 10b, 20b; 20b, 10c unter
der Wirkung der elastischen Vorspannkraft so gegeneinander gedrückt,
dass eine gewünschte Haftreibungskraft entsteht, welche
zur Arretierung eines ausgelenkten Verstellteiles in ausgelenkter
Lage dient.
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Da
hier die Kraftverstärkung durch Keilwirkung, wie sie bei
den Ausführungsbeispielen der 1a, 2 und 3 besteht,
entfällt, wird bei der in 4 gezeigten
Anordnung eine hinreichend große Feststellkraft dadurch
erreicht, dass hier insgesamt vier Reibflächenpaare zusammenwirken.
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Lediglich
ein erstes Reibelement 1a mit seiner Reibfläche 10a ist
dabei in axialer Richtung unbeweglich am Gehäuse 5,
genauer am Gehäuseboden, ausgebildet. Alle anderen Reibelemente 1b, 1c bzw. 2a, 2b sind
in axialer Richtung verschieblich gelagert, wobei die beiden ersten
Reibelemente 1b, 1c über je eine Nut-Feder-Verbindung
V längsbeweglich an einer Seitenwand des Gehäuseunterteils 51 gelagert sind
und die beiden zweiten Reibelemente 2a, 2b über
je eine Nut-Feder-Verbindung V längsbeweglich an der Welle 3 aufgenommen
sind.
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5 zeigt
in einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels aus 4 eine
Dopplung der Anordnung aus 4, das heißt,
es ist sowohl an einem unteren Gehäuseteil 51 als
auch an einem oberen Gehäuseteil 52 jeweils eine
aus ersten und zweiten Reibelementen 1a, 1b, 1c; 2a, 2b bzw. 101a, 101b, 101c; 102a, 102b bestehende
Anordnung vorgesehen, wobei die beiden Reibelementanordnungen mittels
elastischer Elemente 4 verspannt werden, die in axialer
Richtung betrachtet zwischen den beiden Anordnungen liegen und die
beiden Anordnungen in zueinander entgegengesetzten Richtungen R1
bzw. R2 so verspannt, dass deren Reibflächen jeweils unter Erzeugung
einer entsprechend großen Reibungskraft, insbesondere einer
Haftreibung bei ruhender (nicht drehender) Welle 3, gegeneinander
gedrückt werden.
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Sowohl
im Fall der Anordnung aus 4 als auch
im Fall der Anordnung aus 5 ist jeweils
im Gehäuse 5 eine Zusatz- bzw. Zwischenmedium
Z angeordnet, das während einer Drehung der zweiten Reibelemente 2a, 2b bzw. 2a, 2b; 102a, 102b über geeignete
Kanäle zwischen die aneinander anliegenden Reibflächen 10a, 10b, 10c; 20a, 20b sowie 110a, 110b, 110c; 120a, 120b der
Reibelemente geführt werden kann, um die Gleitreibung zu
reduzieren, und das bei ruhender Welle 3 und somit ruhenden
zweiten Reibelementen 2a, 2b bzw. 2a, 2b; 102a, 102b durch
die von den elastischen Elementen 4 aufgebrachte Vorspannkraft
aus dem Bereich zwischen den einander zugewandten Reibflächen
hinausgedrückt wird, um eine maximale statische Haftreibung und
somit eine möglichst große Feststellkraft der
Haltevorrichtung zu erreichen.
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In
den 6a bis 6d sind
unterschiedlich gestaltete Formschlussbereiche an einem zweiten
Reibelement 2 im Querschnitt gezeigt, über das das
jeweilige scheibenförmige zweite Reibelement 2 drehfest
jedoch gleichzeitig längsverschieblich an einer zugeordneten
Welle 3, vgl. 1a bis 5, angeordnet
werden kann.
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6a zeigt
schematisch noch einmal die aus den 1a bis 1c,
insbesondere den 1b und 1c bekannte
Ausgestaltung eines Formschlussbereiches 25 als eine entlang
der Welle 3 bzw. deren Achse A erstreckte Nut.
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Gemäß 6b sind
am inneren Umfang des scheibenförmigen Reibelementes e
entlang der Umfangsrichtung mehrere solcher Formschlussbereiche 25,
vorliegend beispielhaft vier Formschlussbereiche, hintereinander
angeordnet.
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Gemäß 6c weisen
die am inneren Umfang des scheibenförmigen Reibelementes 2 in
Umfangsrichtung hintereinander angeordneten Formschlussbereiche 26 im
Querschnitt jeweils eine abgerundete Form auf und gemäß 6d sind
Formschlussbereiche 27 mit jeweils im Querschnitt dreieckiger
Form vorgesehen.
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7a zeigt,
dass in einen Formschlussbereich 25 in Form einer Nut am
inneren Umfang eines Reibelementes 2 ein Formschlussbereich 35 in
Form einer wellenseitigen, von der Welle 3 bzw. Genauer deren äußerer
Oberfläche abstehenden und in die Nut 25 eingreifenden
Feder hinein ragen kann.
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Ebenso
kann aber auch einem durch eine Nut gebildeten Formschlussbereich 25 an
der inneren Oberfläche des zweiten Reibelementes 2 eine gegenüber
liegende weitere Nut 35' an der äußeren Oberfläche
der Welle 3 zugeordnet sein, wobei die Verbindung dann
durch ein Verschlusselement E hergestellt wird, das in den durch
die beiden Nuten 25, 35' gebildeten Hohlraum eingesteckt
wird.
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7b macht
deutlich, wie mit einer Nut-Feder-Verbindung, gebildet durch einen
nutartigen Formschlussbereich 25 am zweiten Reibelement 2 und
eine von der Welle 3 abstehende Feder 35 eine (drehfeste
bzw. zumindest mitdrehende) Verbindung hergestellt werden kann,
die eine Verschieblichkeit des Reibelementes 2 in axialer
Richtung a ermöglicht, indem die Nut 25 in axialer
Richtung a eine größere Ausdehnung aufweist als
die darin zu lagernde Feder 35, wobei jedoch gleichzeitig
senkrecht zur axialen Richtung a die Feder 35 (bis auf
ggf. vorgesehenes Drehwinkelspiel) im Wesentlichen unbeweglich in
der zugeordneten Nut 25 sitzt.
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Selbstverständlich
kann auch umgekehrt mindestens eine Nut an der Welle 3 und
mindestens eine zugehörige Feder an dem zweiten Reibelement 2 vorgesehen
sein, wie z. B. vorstehend in den 2 bis 5 schematisch
angedeutet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004034247
B3 [0004]