Die
Erfindung betrifft eine Getriebestufe, insbesondere eines Fahrzeugsitzes,
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The
The invention relates to a gear stage, in particular a vehicle seat,
with the features of the preamble of claim 1.
Bei
elektrischen Stellantrieben für Sitzeinsteller sind Getriebestufen
bekannt, die als Wälzexzenterstufe ausgebildet sind und
die als Zwischengetriebestufen oder Antriebselemente zur Erzeugung einer
umlaufenden Exzentrizität für verzahnte Getriebestufen
Verwendung linden. Eine derartige bekannte Getriebestufe, welche
als Antrieb einer zweiten Getriebestufe mit umlaufender Exzentrizität
dient, ist in 14 dargestellt.In electric actuators for seat adjuster gear stages are known, which are designed as Wälzexzenterstufe and linden as intermediate gear stages or drive elements for generating a circumferential eccentricity for toothed gear stages use. Such a known gear stage, which serves as a drive of a second gear stage with circumferential eccentricity, is in 14 shown.
Obwohl
die erwarteten Eigenschaften solcher Wälzexzenterstufen,
nämlich Übersetzung im Bereich 1.5 bis 7 bei hohem
Wirkungsgrad und geringem Geräuschniveau sehr wohl in der
Praxis realisiert wurden, beinhaltet dieses Konzept dennoch Nachteile,
die nur mit vergleichsweise hohem Aufwand kompensiert werden können.
Die für ein präzises und gleichförmiges
Abwälzen des verzahnten Ritzels im Hohlrad erforderliche
Exzentrizität, deren Betrag natürlich möglichst
präzise konstant bleiben muss, entsteht bei den bekannten
Lösungen durch die Kombination verschiedener Geometrien – beispielsweise
den Antriebskugeln, die in 14 das Ritzel
nach oben drücken, einer Maximalbegrenzung dieser Bewegung
durch die Verzahnung, die Abtriebsbolzen in den Ritzelbohrungen
oder ein nicht dargestelltes Druckstützlager zwischen Antrieb
und Abtrieb sowie einer Minimalbegrenzung beispielsweise durch eine
Stützkugel. In Summe führt die relativ große
Anzahl der die Exzentrizität bildenden Bauteile durch Toleranzen,
lastabhängige Verformungen und innere Verspannungen zu
einem über alle Betriebsbedingungen betrachtet recht sensiblen
und störanfälligen System, das vermutlich unter
Großserienbedingungen nur mit hohem Aufwand auf ein gutes Qualitätsniveau
zu heben ist.Although the expected properties of such Wälzexzenterstufen, namely translation in the range 1.5 to 7 at high efficiency and low noise level were very well realized in practice, this concept still includes disadvantages that can be compensated only with relatively high effort. The required for a precise and uniform rolling of the toothed pinion in the ring gear eccentricity, the amount of course must remain constant as precisely as possible, arises in the known solutions by the combination of different geometries - for example, the drive balls that in 14 push the pinion up, a maximum limit of this movement by the teeth, the output pin in the pinion holes or a non-illustrated pressure support bearing between the drive and output and a minimum limit, for example by a support ball. In sum, the relatively large number of components forming the eccentricity due to tolerances, load-dependent deformations and internal stresses leads to a very sensitive and fault-prone system, which is presumably to be raised to a high quality level under high-volume conditions, even under high-volume conditions.
Als
weiterer prinzipieller Nachteil ist zu nennen, dass ein solcher
Wälzexzenter, als ein in einer Ebene und mit einem einzigen
Kitzel (wie in 14 dargestellt) arbeitendes
Antriebselement gut und einfach darstellbar ist, die radialen Lagerkräfte,
proportional zum Gesamtabtriebsmoment, jedoch direkt und vollständig
von dem mit großer Drehzahl rotierenden Rotorlager aufgenommen
werden müssen und dort bei steigender Belastung zu steigenden
Verlustleistungen und damit sinkendem Wirkungsgrad unter höherer
Betriebslast führen. Werden hingegen in bekannter Art und
Weise zwei oder im Idealfall drei Ritzel in Ebenen übereinander
angeordnet, so können sich die Radialkräfte gegenseitig
abstützen – dies jedoch ist mit der dargestellten
Ausführung nicht durch einfaches übereinander
Anordnen gleichartiger Stufen möglich, denn selbst minimale
geometrische Unterschiede der beteiligten Bauteile führen
zu prinzipiell unterschiedlichen Übersetzungen und damit
bei längerem Betrieb zu einem Phasenversatz der Getriebestufen
zueinander bzw. bei erzwungener Synchronität zu Verspannungen
und somit zu Verlusten.Another principal disadvantage is that such a roller eccentric, as one in a plane and with a single tickling (as in 14 shown) working drive element is good and easy to represent, the radial bearing forces, proportional to the total output torque, but must be absorbed directly and completely by the rotating rotor at high speed bearing and there with increasing load to increasing power losses and thus decreasing efficiency under higher operating load. If, however, in a known manner two or ideally three pinions arranged in layers one above the other, the radial forces can support each other - but this is not possible with the illustrated embodiment by simply superimposing similar stages, because even minimal geometric differences of the components involved lead to fundamentally different translations and thus during prolonged operation to a phase offset of the gear stages to each other or in forced synchrony to tension and thus to losses.
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Getriebestufe der eingangs
genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
eine Getriebestufe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Of the
Invention is based on the object, a gear stage of the beginning
to improve the type mentioned. This object is achieved by
a gear stage with the features of claim 1 solved.
Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Der
Antrieb und der Abtrieb sind um zueinander parallele Achse drehbar,
welche zueinander um die Exzentrizität versetzt sind. Der
Antrieb und der Abtrieb sind in räumlicher Hinsicht ineinander
angeordnet (geschachtelt) und mit den einander zugewandten Flächen
wirksam. Dabei kann der Antrieb innerhalb des Abtriebs angeordnet
sein (dann wirkt den Antrieb mit seiner Außenkontur und
der Abtrieb mit seiner Innenkontur), oder die Verhältnisse
sind genau umgekehrt. Die Kugel oder der andere Wälzkörper
ist in dem sich (aufgrund der Exzentrizität) bildenden
Keilspalt zwischen Antrieb und Abtrieb angeordnet und innerhalb
des Keilspaltes beweglich, insbesondere in den Keilspalt hinein
und aus dem Keilspalt heraus beweglich, wobei diese Bewegung in
der Regel in einer Ebene senkrecht zu den Achsen von Antrieb und
Abtrieb erfolgt.Of the
Drive and output are rotatable about mutually parallel axis,
which are offset from each other by the eccentricity. Of the
Drive and the output are spatially in one another
arranged (nested) and with the facing surfaces
effective. In this case, the drive can be arranged within the output
be (then affects the drive with its outer contour and
the output with its inner contour), or the conditions
are exactly the opposite. The ball or the other rolling element
is in which (due to the eccentricity) forming
Wedge gap arranged between drive and output and within
the wedge-shaped gap, in particular in the wedge-shaped gap
and movable out of the wedge gap, said movement being in
usually in a plane perpendicular to the axes of drive and
Downforce takes place.
Indem
die Lage der Exzentrizität bezüglich des Gehäuses
bei dieser ersten, für die Geräuschentwicklung
maßgeblichen Getriebestufe räumlich fest ist,
was vorzugsweise durch eine fixe, d. h. räumlich feste,
Lagerung von Antrieb und Abtrieb in einem gemeinsamen Gehäuse
erreicht wird, stehen die Kraftangriffspunkte im Raum fest. Mit
dieser extrem genauen Definition des Betrages und der Richtung der
Exzentrizität wird das Exzentrizitätsmaß während des
Umlaufs zwangsläufig exakt eingehalten, wodurch periodische Änderungen
der Lastverhältnisse und eine Geräusch- und Vibrationsentwicklung
aufgrund der insgesamt stabilen Laufeigenschaften vermieden werden.
Mit dieser geometrisch zueinander festen Lage der Exzentrizität
zwischen Antrieb und Abtrieb, einer exakten, leichtgängigen
Lagerung dieser beiden Bauteile zueinander und der Verwendung einer
Kugel (oder eines anderen Wälzkörpers) im Keilspalt
wird zum einen eine Übersetzung bei hohem Wirkungsgrad
bewirkt und zum anderen eine dem jeweiligen Drehmoment proportionale
Radialkraft als Vorspannung auf den Rotor ausgeübt, was im
Betrieb die Geräusche minimiert.By doing
the location of the eccentricity with respect to the housing
at this first, for the noise
relevant gear stage is spatially fixed,
which preferably by a fixed, d. H. spatially fixed,
Storage of drive and output in a common housing
is reached, the force application points are fixed in space. With
this extremely precise definition of the amount and direction of the
Eccentricity will be the eccentricity measure during the
Circulation inevitably kept exactly, resulting in periodic changes
the load conditions and a noise and vibration development
due to the overall stable running properties are avoided.
With this geometrically fixed position of the eccentricity
between drive and output, a precise, smooth-running
Storage of these two components to each other and the use of a
Ball (or other rolling element) in the wedge-shaped gap
On the one hand a translation with high efficiency
causes and on the other hand a torque proportional to the respective
Radial force exerted as bias on the rotor, resulting in
Operation minimizes the noise.
Die
erfindungsgemäße Getriebestufe basiert auf dem
gleichen Grundprinzip wie die bekannte Getriebestufe. So kann die Übersetzung
durch Konturen am Antrieb und/oder Abtrieb eingestellt werden, beispielsweise
durch eine Nut, innerhalb derer die Kugel läuft. Die erfindungsgemäße
Getriebestufe verbessert aber die Eigenschaften bezüglich Übersetzung, Wirkungsgrad
und Geräuscharmut und spannt wie gewünscht den
Rotor immer radial vor, wodurch die beschriebenen Nachteile eliminiert
werden, insbesondere die Geräuschentwicklung bei EC-Antrieben mit
Rotoren geringer Masse und die geringen Wirkungsgrade von hochuntersetzenden,
einstufigen Differenzialgetrieben vermieden werden. Über
das Grundprinzip hinaus bietet sich eine Vielzahl möglicher
Zusatzfunktionen und Zusatzeigenschaften, insbesondere diverse Möglichkeiten
der Übersetzungsänderung und Übersetzungssteuerung
sowie einfache Lösungen für Kupplungsfunktionen,
die im Gesamtkon text der Sitzantriebstechnik vielfältige
Vorteile mit sich bringen können. Pro gewünschter
Antriebsrichtung ist vorzugsweise genau ein Wälzkörper,
beispielsweise eine Rolle, vorzugsweise aber eine Kugel, vorgesehen,
um Überbestimmungen zu vermeiden. Sofern nur eine Antriebsrichtung
benötigt wird, ist auch nur eine einzige Kugel oder ein
einziger anderer Wälzkörper notwendig.The gear stage according to the invention is based on the same basic principle as the known gear stage. Thus, the translation can be adjusted by contours on the drive and / or output, for example by a groove within which the ball running. However, the gear stage of the invention improves the properties in terms of translation, efficiency and low noise and clamps as desired, the rotor always radially, whereby the disadvantages described are eliminated, in particular the noise in EC drives with rotors low mass and the low efficiencies of high-gain, single-stage differential gears be avoided. Beyond the basic principle, offers a variety of possible additional functions and additional features, in particular various possibilities of translation change and translation control and simple solutions for clutch functions that can bring in the Gesamtkon text of the seat drive technology many advantages. Per desired drive direction is preferably exactly one rolling element, for example a roller, but preferably a ball, provided in order to avoid over-determination. If only one drive direction is required, only a single ball or a single other rolling elements is necessary.
Aus
der FR 601.616 ist zwar
eine prinzipiell ähnlich aussehende Getriebestufe bekannt,
jedoch sind die über den vollen Umfang verteilten Wälzkörper
als Planeten auf einem Steg gelagert, welcher im Betrieb rotiert,
so dass die Exzentrizität umläuft.From the FR 601.616 Although a basically similar-looking gear stage is known, however, the distributed over the full circumference rolling elements are mounted as a planet on a web which rotates during operation, so that the eccentricity rotates.
Die
erfindungsgemäße Getriebestufe wird vorzugsweise
in einem Stellantrieb für einen Fahrzeugsitz verwendet,
beispielsweise einem Lehnenneigungseinsteller, einem Höheneinsteller
oder einem Neigungseinsteller. Der Stellantrieb umfasst einen Antriebsmotor
und die erfindungsgemäße Getriebestufe und treibt
beispielsweise ein lastaufnehmendes Getriebe an, wie in der DE 10 2004 019 466 B4 offenbart,
welches einen Bestandteil der in sich beweglichen Sitzstruktur bildet.
Der Stellantrieb kann gegebenenfalls noch eine zweite oder weitere
Getriebestufen aufweisen, welche der erfindungsgemäßen ersten
Getriebestufe nachgeschaltet und dem lastaufnehmenden Getriebe vorgeschaltet
sind. Das lastaufnehmende Getriebe kann eine Drehbewegung oder eine
Linearbewegung oder einer Überlagerung beider Bewegungen
ausführen. Der Stellantrieb kann auch als Aktuator ausgebildet
sein oder einen solchen antreiben, beispielsweise eine Seiltrommel
drehen, die ein Seil für eine Entriegelung aufwickelt.
Es sind auch Einsätze außerhalb eines Fahrzeugsitzes denkbar,
beispielsweise bei Fensterhebern und verstellbaren Spiegeln.The gear stage according to the invention is preferably used in an actuator for a vehicle seat, for example, a backrest tilt adjuster, a height adjuster or a tilt adjuster. The actuator comprises a drive motor and the gear stage according to the invention and drives, for example, a load-receiving transmission, as in the DE 10 2004 019 466 B4 discloses which forms part of the self-contained seat structure. If necessary, the actuator may also have a second or further gear stages which are connected downstream of the first gear stage according to the invention and are connected upstream of the load-receiving gear. The load-bearing gearbox can perform a rotational movement or a linear movement or a superposition of both movements. The actuator may also be formed as an actuator or drive such, for example, rotate a cable drum, which winds a rope for unlocking. Inserts outside a vehicle seat are also conceivable, for example with window regulators and adjustable mirrors.
Im
folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels mit Ergänzungen und Abwandlungen
näher erläutert. Es zeigenin the
The following is the invention with reference to an illustrated in the drawing
Embodiment with additions and modifications
explained in more detail. Show it
1 einen
Querschnitt der erste Getriebestufe, wobei der Übersichtichkeit
halber nur eine Kugel und rechts außen deren Radiallastdarstellung eingezeichnet
ist. 1 a cross section of the first gear stage, the sake of clarity, only one ball and right outside their radial load representation is shown.
2 einen
Längsschnitt durch einen Stellantrieb mit Antriebsmotor,
erster Getriebestufe und zweiter Getriebestufe, 2 a longitudinal section through an actuator with drive motor, first gear stage and second gear stage,
3 einen
Längsschnitt durch eine als Abtrieb der ersten Getriebestufe
und als Antriebswelle der zweiten Getriebestufe dienende Hülse, 3 a longitudinal section through a serving as the output of the first gear stage and as the drive shaft of the second gear stage sleeve,
4 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit einer Spiraldruckfeder
als Anpresselement, 4 a cross section of the first gear stage with a helical compression spring as a pressing element,
5 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit einer Blattfeder als Anpresselement, 5 a cross section of the first gear stage with a leaf spring as a pressing element,
6 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit Magneten als Anpresselementen, 6 a cross section of the first gear stage with magnets as pressing elements,
7 eine
schematische Seitenansicht eines Fahrzeugsitzes in einer hinteren
Sitzreihe, 7 a schematic side view of a vehicle seat in a rear row of seats,
8 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit Dämpfungs- und Überholfunktion, 8th a cross section of the first gear stage with damping and overhauling function,
9 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit elektrischer Kupplungsfunktion, 9 a cross section of the first gear stage with electrical coupling function,
10 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit mechanischer Kupplungsfunktion
mittels Schaltgabel, 10 a cross section of the first gear stage with mechanical coupling function by means of shift fork,
11 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit mechanischer Kupplungsfunktion
mittels Reibkontakt, 11 a cross section of the first gear stage with mechanical coupling function by means of frictional contact,
12 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit einem Gehäuse
mit unterschiedlichen Lagersteifigkeiten, 12 a cross section of the first gear stage with a housing with different bearing stiffness,
13 einen
Querschnitt der ersten Getriebestufe mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen
sowie zwei Längsschnitte im Bereich der beiden Kugeln,
und 13 a cross section of the first gear stage with different gear ratios and two longitudinal sections in the region of the two balls, and
14 einen
Querschnitt einer Getriebestufe nach dem Stand der Technik. 14 a cross section of a transmission stage according to the prior art.
Ein
Stellantrieb 1 für einen Fahrzeugsitz 3 weist
ein Gehäuse 5 und einen im Gehäuse 5 angeordneten
Antriebsmotor 7 auf. Das Gehäuse 5 ist
in der Regel mehrteilig, aber mit so wenig Teilen wie möglich
ausgebildet. Der vorliegend als EC-Innenläufer-Motor ausgebildete
Antriebsmotor 7 umfasst einen Rotor 8, welcher
um eine erste Achse A drehbar im Gehäuse 5 gelagert
ist und welcher Permanentmagnete trägt, und einen elektronisch
kommutierten Stator 9. Die Lagerung des Rotors 8 im
Gehäuse 5 erfolgt mittels zweier als Wälzlager
ausgebildeter Rotorlager 8a.An actuator 1 for a vehicle seat 3 has a housing 5 and one in the case 5 arranged drive motor 7 on. The housing 5 is usually multi-piece, but designed with as few parts as possible. The present engine designed as EC-internal rotor motor drive motor 7 includes a rotor 8th which rotatable about a first axis A in the housing 5 is mounted and which carries permanent magnets, and an electronically commutated stator 9 , The storage of the rotor 8th in the case 5 takes place by means of two ausgebil as rolling bearings determined rotor bearing 8a ,
Der
Stellantrieb 1 weist ferner eine erste Getriebestufe 10 auf,
welche einen um die erste Achse A drehbaren Antrieb 12 und
einen um eine dazu parallele zweite Achse B drehbaren Abtrieb 14 umfasst, die
jeweils im Gehäuse 5 gelagert sind. Der vorliegend
ringförmige Antrieb 12 ist vorzugsweise einstückig
mit dem Rotor 8 des Antriebsmotors 7 ausgeführt
und dadurch mittels der Rotorlager 8a im Gehäuse 5 wälzgelagert.
Es ist aber auch eine gesonderte Ausbildung von Rotor 8 und
Antrieb 12 mit geeigneter Kopplung und eine gesonderte
Lagerung im Gehäuse 5 möglich. Der vorliegend
ebenfalls ringförmige Abtrieb 14 ist mittels eines
ebenfalls als Wälzlager ausgebildeten Abtriebslagers 14a im
Gehäuse 5 gelagert. Dabei sind die erste Achse
A und die zweite Achse B um eine Exzentrizität e voneinander
beabstandet, indem die Rotorlager 8a und das Abtriebslager 14a im
Gehäuse 5 fix zueinander angeordnet sind. In der
Darstellung von 1 ist die zweite Achse B gegenüber
der ersten Achse A nach oben verlegt. Die Lage der Exzentrizität
e ist somit bezüglich des Gehäuses 5 räumlich
fest.The actuator 1 also has a first gear stage 10 on, which one about the first axis A rotatable drive 12 and a about a parallel to the second axis B rotatable output 14 includes, each in the housing 5 are stored. The present annular drive 12 is preferably integral with the rotor 8th of the drive motor 7 executed and thereby by means of rotor bearings 8a in the case 5 roller bearings. But it is also a separate training of rotor 8th and drive 12 with suitable coupling and a separate storage in the housing 5 possible. The present also annular output 14 is by means of a likewise designed as a rolling bearing output bearing 14a in the case 5 stored. In this case, the first axis A and the second axis B are spaced from each other by an eccentricity e by the rotor bearings 8a and the output bearing 14a in the case 5 are arranged fixed to each other. In the presentation of 1 the second axis B is moved upwards relative to the first axis A. The location of the eccentricity e is thus with respect to the housing 5 spatially fixed.
Bezüglich
eines durch die zweite Achse B definierten Zylinderkoordinatensystems
ist der einen kleineren Durchmesser aufweisende Antrieb 12 radial
innen und der einen größeren Durchmesser aufweisende
Abtrieb 14 radial außen angeordnet. Die Kraftübertragung
zwischen dem Antrieb 12 und dem Abtrieb 14 erfolgt
in der vorliegenden Ausbildung als Reibradgetriebestufe mittels
wenigstens einer Kugel 15 (oder eines anderen Wälzkörpers),
die zwischen Antrieb 12 und Abtrieb 14 angeordnet
ist, wo sich zwischen Antrieb 12 und Abtrieb 14 ein
gekrümmter, keilförmiger Freiraum bildet, kurz
als Keilspalt bezeichnet. Bei Rotation des Antriebs 12 wird
die Kugel 15 in Richtung dieses Keilspaltes (bei der Darstellung von 1 im
Uhrzeigersinn) automatisch eingeklemmt, dreht sich dann um die eigene
Achse und treibt somit den Abtrieb 14 untersetzt an. Vorliegend ist
für jede Antriebsrichtung genau eine Kugel 15 (oder
ein anderer Wälzkörper) zwischen Antrieb 12 und
Abtrieb 14 vorgesehen, welche jeweils (bis auf die Drehrichtung)
gleichwirkend sind,With respect to a cylinder coordinate system defined by the second axis B, the smaller diameter drive is one 12 radially inward and the larger diameter output 14 arranged radially on the outside. The power transmission between the drive 12 and the downforce 14 takes place in the present embodiment as Reibradgetriebestufe means of at least one ball 15 (or another rolling element) between the drive 12 and downforce 14 is located where between drive 12 and downforce 14 forms a curved, wedge-shaped space, briefly referred to as a wedge-shaped gap. Upon rotation of the drive 12 becomes the ball 15 in the direction of this wedge-shaped gap (in the representation of 1 clockwise) automatically clamped, then rotates about its own axis and thus drives the output 14 stocky. In the present case is exactly one ball for each drive direction 15 (or another rolling element) between drive 12 and downforce 14 provided, which in each case (except for the direction of rotation) have the same effect,
Bezüglich
der Übersetzung dieser ersten Getriebestufe 10,
bei der nun alle beteiligten Bauteile ausschließlich um
Ihre eigene Achse rotieren, gelten die bekannten Verhältnisse,
nämlich zum einen das Verhältnis der Umfänge
bzw. Radien von Antrieb 12 zu Abtrieb 14 und zum
anderen, multiplikativ, das Übersetzungsverhältnis
der Kugel 15 selbst. Durch Konturen am Antrieb 12 und/oder
Abtrieb 14 können die Kontaktstellen zur Kugel 15 aus
derjenigen Ebene heraus verlagert werden, die senkrecht zu den Achsen
A und B steht und in 1 als Zeichenebene dient. Als
Projektion in diese Ebene ergeben sich dann andere effektive Radien
der Kugel 15, d. h. Antriebsradius und Antriebsradius,
womit sich das Übersetzungsverhältnis der Kugel 15 ändert.
Vorzugsweise ist der Abtrieb 14 auf der – radial
nach innen weisenden – wirksamen Fläche mit einer
Kontur, beispielsweise einer Rinne oder V-förmigen Nut
oder dergleichen, versehen, innerhalb derer die Kugel 15 läuft
und dabei an schrägen Wänden abrollt. Dadurch kann
der Antriebsradius der Kugel 15 reduziert, sogar kleiner
als der Antriebsradius eingestellt, und somit das Un tersetzungsverhältnis
beeinflusst werden. Beispielsweise kann die Verwendung einer V-förmigen
Nut am Antrieb und einer zylindrischen Fläche am Abtrieb
eine Übersetzung ins Schnelle erfolgen. Dies ist – neben
der direkten Übertragung der Radialkräfte – der
Vorteil einer Reibradgetriebestufe gegenüber einer Zahnradgetriebestufe.Regarding the translation of this first gear stage 10 , in which now all components involved rotate only about their own axis, the known conditions apply, namely, on the one hand, the ratio of the perimeters and radii of drive 12 to downforce 14 and second, multiplicatively, the gear ratio of the ball 15 itself. Contours on the drive 12 and / or downforce 14 can be the contact points to the ball 15 be shifted out of the plane which is perpendicular to the axes A and B and in 1 serves as a drawing plane. As a projection into this plane, other effective radii of the sphere result 15 , ie drive radius and drive radius, bringing the transmission ratio of the ball 15 changes. Preferably, the output is 14 on the - radially inwardly facing - effective surface with a contour, such as a groove or V-shaped groove or the like, provided within which the ball 15 runs while unrolling on sloping walls. This allows the drive radius of the ball 15 reduced, even set smaller than the drive radius, and thus the Un dungsetzverhältnis be affected. For example, the use of a V-shaped groove on the drive and a cylindrical surface on the output can be translated quickly. This is - in addition to the direct transmission of radial forces - the advantage of a Reibradgetriebestufe over a gear transmission stage.
Bei
als konstant betrachtetem Antriebsdrehmoment ergibt sich durch die
Exzentrizität e ein Winkel zwischen den Kraftwirklinien
der an der Kugel 15 wirkenden Kräfte und eine
dem Tangens dieses Winkels proportionale Radialkraft, deren Betrag
und Richtung als Radiallastdarstellung in 1 auf der Außenseite
des Abtriebs 14 aufgetragen ist. Der Betrag dieser Radialkraft
nimmt über alle möglichen Kugelpositionen betrachtet
zwei mal einen Maximalwert (theoretisch unendlich!) und einen Minimalwert
an. Befindet sich die Kugel 15 beispielsweise in 1 in der
Nähe der 12 bzw. 6 Uhr Stellung, d. h. in einem verbotenen
Winkelbereich R>,
so ist der Keilwinkel minimal, und kleinste tangentiale Antriebskräfte
des Antriebs 14 führen zu exorbitanten Radialkräften
und bei realen Bauteilen mit begrenzten Festigkeiten somit zu extremen
Verformungen. Im Umkehrschluss bedeutet dieser Zusammenhang für
die Lagerung des Antriebs 12 und Abtriebs 14,
dass für reale Lager mit maximal zulässigen Lagerkräften
bei gegebenem Maximaldrehmoment des Antriebs 12 die Kugel 15 nur
in einem exakt definierbaren, erlaubten Winkelbereich R< (in der Radiallastdarstellung
von 1 etwa zwischen 13 Uhr und 16.30 Uhr) betrieben
werden darf. Gleiches gilt natürlich für die Belastung
der Kugel 15 selbst.When viewed as constant driving torque is due to the eccentricity e an angle between the power lines of the ball at the 15 acting forces and a tangent of this angle proportional radial force whose magnitude and direction as a radial load representation in 1 on the outside of the output 14 is applied. The amount of this radial force assumes twice over all possible ball positions a maximum value (theoretically infinite!) And a minimum value. Is the ball 15 for example in 1 in the vicinity of the 12 or 6 o'clock position, ie in a forbidden angular range R>, the wedge angle is minimal, and smallest tangential drive forces of the drive 14 lead to exorbitant radial forces and in real components with limited strength thus extreme deformations. Conversely, this relationship means for the storage of the drive 12 and downforce 14 that for real bearings with maximum allowable bearing forces for a given maximum torque of the drive 12 the ball 15 only in an exactly definable, allowed angular range R <(in the radial load representation of 1 between about 1 pm and 4.30 pm). The same applies of course to the load of the ball 15 even.
Die
beschriebenen Radialkräfte, die in genau einem Punkt ein
Minimum erreichen, müssen in den Lagerungen und im Kugelkontakt
aufgenommen werden und führen dort zwangsläufig
zu Verlusten. Eine bevorzugte Ausführungsform mit maximalem
Wirkungsgrad stellt folglich die Variante dar, bei der die Kugellage
genau im Bereich der minimalen Radialkräfte angeordnet
ist, welcher neben dem Betrag der Exzentrizität e auch
von den Durchmesserverhältnissen abhängig ist.The
described radial forces, which in exactly one point
Minimum reach must be in the bearings and ball contact
be recorded and inevitably lead there
to losses. A preferred embodiment with maximum
Efficiency therefore represents the variant in which the ball position
arranged exactly in the range of minimum radial forces
which is in addition to the amount of eccentricity e as well
depends on the diameter ratios.
Grundsätzlich
ist die beschriebene erste Getriebestufe 10 mit Fixlagenexzentrizität
in beliebigen Kombinationen mit anderen Getriebestufen einsetzbar.
Vorliegend weist der Stellantrieb 1 eine zweite Getriebestufe 20 auf.
Die erste Getriebestufe 10 dient als Vorschaltstufe für
die abtriebsseitig angeordnet zweite Getriebestufe 20.Basically, the described first gear stage 10 can be used with fixed eccentricity in any combination with other gear stages. In the present case, the actuator 1 a second gear stage 20 on. The first gear stage 10 is as Vorschaltstufe for the output side arranged second gear stage 20 ,
Die
zweite Getriebestufe 20 ist vorliegend als verzahntes Exzenterumlaufgetriebe
ausgebildet. Eine um die zweite Achse B drehbare Antriebswelle 21 lagert
mittels eines ersten Exzenterabschnitts 21a und eines entlang
der zweiten Achse B axial versetzten zweiten Exzenterabschnitts 21b zwei
vorzugsweise um 180° zueinander versetzte und in zwei Ebenen
angeordnete Ritzel 22a und 22b. Sowohl das erste
Ritzel 22a als auch das zweite Ritzel 22b, welche
vorzugsweise gleich ausgebildet sind, sind außenverzahnt
und kämmen mit einer Innenverzahnung des Gehäuses 5,
welche gegenüber den Ritzeln 22a und 22b eine
um wenigstens eins größere Anzahl von Zähnen
aufweist. Bei einer Drehung der mittig und fest mit dem Abtrieb 14 verbundenen
Antriebswelle 21 (ihren die Ritzel 22a und 22b eine
Abwälzbewegung am Gehäuse 5 aus. Die
Ritzel 22a und 22b wirken mittels Bolzen und Bohrungen
auf eine gemeinsame, als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle 24,
welche sich dann ebenfalls dreht. Vorliegend sind die Antriebswelle 21 und
auch die Abtriebswelle 23 konzentrisch zur zweiten Achse
B, so dass letztlich der Antriebsmotor 7 zu der zweistufigen Getriebebaugruppe
aus erster Getriebestufe 10 und zweiter Getriebestufe 20 insgesamt
um die Exzentrizität E versetzt angeordnet ist, welche
fix in Lage und Betrag von dem gemeinsamen Gehäuse 5 vorgegeben
ist. Die recht hohe Anzahl von Wälzlagern in 2 dient
der Steigerung des Gesamtwirkungsgrades. Es ist jedoch in abgewandelten
Ausführungen auch der Einsatz von Gleitlager möglich.The second gear stage 20 is presently designed as a toothed eccentric planetary gear. A rotatable about the second axis B drive shaft 21 supports by means of a first eccentric section 21a and a second eccentric portion axially offset along the second axis B 21b two preferably offset by 180 ° to each other and arranged in two planes pinion 22a and 22b , Both the first sprocket 22a as well as the second pinion 22b , which are preferably identical, are externally toothed and mesh with an internal toothing of the housing 5 facing the pinions 22a and 22b having at least one larger number of teeth. With a rotation of the center and fixed with the output 14 connected drive shaft 21 (her the pinions 22a and 22b a rolling movement on the housing 5 out. The pinions 22a and 22b act by means of bolts and holes on a common, designed as a hollow shaft output shaft 24 which then turns as well. In the present case are the drive shaft 21 and also the output shaft 23 concentric with the second axis B, so that ultimately the drive motor 7 to the two-stage gear unit from first gear stage 10 and second gear stage 20 total offset by the eccentricity E, which fix in position and amount of the common housing 5 is predetermined. The quite high number of rolling bearings in 2 serves to increase the overall efficiency. However, it is also possible in modified versions, the use of plain bearings.
Als
konstruktive Detaillösung ist vorzugsweise vorgesehen,
den ringförmigen Abtrieb 14 der ersten Getriebestufe 10 und
die damit verbundene, als Doppelexzenterwelle ausgebildete Antriebswelle 21 der
zweiten Getriebestufe 20 einstückig als Hülse
mit allen erforderlichen Kugellaufrillen auszuführen und diese
vorzugsweise durch spanlose Umform- und Kalibrierprozesse herzustellen. 3 soll
dies veranschaulichen.As a constructive detail solution is preferably provided, the annular output 14 the first gear stage 10 and the associated, designed as a double eccentric shaft drive shaft 21 the second gear stage 20 to perform integrally as a sleeve with all required ball rolling grooves and to produce them preferably by chipless forming and Kalibrierprozesse. 3 should illustrate this.
Bedingt
durch die nun zum Gehäuse 5 räumlich
feste Lage der Exzentrizität e und somit auch der Kugeln 15 unter
Betriebsbedingungen ergibt sich eine Vielzahl neuer Lösungsmöglichkeiten,
sowohl hinsichtlich der konstruktiven Ausführung als auch hinsichtlich
Gesamtfunktionalität. Im Folgenden werden einige vorteilhafte
Aspekte erläutert.Due to the case now 5 spatially fixed position of the eccentricity e and thus also of the balls 15 Under operating conditions there are a variety of new solutions, both in terms of design and in terms of overall functionality. In the following, some advantageous aspects are explained.
Bei
den bekannten, umlaufenden Wälzexzenterausführungen
laufen die Kugeln 15 im Raum um, und das Anpresselement 31 zur
Erzeugung einer stets vorhandenen, geringen Anpresskraft für
die Kugeln 15 muss zwangsläufig ebenfalls mit
umlaufen. Eine einfache und häufig eingesetzte Lösung
sind hierbei Spiraldruckfedern, wie in 4 dargestellt. Jedoch
neigen die Spiraldruckfedern zu Eigenschwingungen und finden sowohl
zu den Kugeln 15 als auch zum Abtrieb 14 zwingend
verlustbehafteten Kontakt. Aufgrund der nun zum Gehäuse 5 fixen Lage
sind deutlich vorteilhaftere Ausführungen für das
Anpresselement 31 realisierbar, wie beispielsweise die
Verwendung einer gehäusefesten Blattfeder aus Metall oder
Kunststoff mit minimaler Kugelkontaktfläche, was in 5 dargestellt
ist.In the known, rotating Wälzexzenterausführungen the balls run 15 in the room, and the pressure element 31 for generating an always present, low contact force for the balls 15 must inevitably also circulate. A simple and frequently used solution here are helical compression springs, as in 4 shown. However, the spiral compression springs tend to self-oscillate and find both to the balls 15 as well as the downforce 14 mandatory lossy contact. Because of the case now 5 fixed position are significantly more advantageous designs for the contact pressure 31 feasible, such as the use of a housing-fixed leaf spring made of metal or plastic with minimal ball contact surface, which in 5 is shown.
Als
möglicherweise wirtschaftlich schlechtere, technisch jedoch
elegantere, nahezu verlust- und geräuschfreie Ausführung
bietet sich bei Einsatz von Kugeln 15 aus Stahl die gehäusefeste
Positionierung von Magneten als Anpresselemente 31 zur
Erzeugung einer kontaktfreien Anpresskraft an, wie in 6 dargestellt.As possibly economically worse, technically more elegant, almost lossless and noiseless execution is possible with the use of balls 15 made of steel, the housing-fixed positioning of magnets as pressing elements 31 for generating a non-contact pressing force, as in 6 shown.
In
allen Fällen werden die Kugeln 15 durch das oder
die Anpresselemente 31 in den Keilspalt gedrückt
oder gezogen und dadurch zugleich gegen Antrieb 12 und
Abtrieb 14 gepresst. Konstruktionssystematisch betrachtet
stellt die Kugel 15 mit ihren unter einem Winkel zueinander
angreifenden Kräften letztlich gleichzeitig einen Klemmrollen-
bzw. hier Klemmkugelfreilauf dar. Der Freilauf stellt eine selbstschaltende
Kupplung dar. Im Betrieb, d. h. während der Antriebsbewegung,
wird daher nur diejenige Kugel 15, die durch den Antrieb 12 weiter
in den Keilspalt hinein bewegt wird, sowohl in Kontakt mit dem Antrieb 12 als
auch mit dem Abtrieb 14 bleiben. Die gegenüberliegende
Kugel 15 für die entgegengesetzte Antriebsrichtung wird
trotz Anpresselement 31 aus dem ihr zugeordneten Keilspalt
herausbewegt und verliert dann den doppelten Kontakt.In all cases, the balls are 15 by the one or more pressing elements 31 pushed or pulled into the wedge gap and thereby at the same time against drive 12 and downforce 14 pressed. Structurally speaking, the sphere represents 15 with their acting at an angle to each other forces forces ultimately a Klemmrollen- or here Klemmkugelfreilauf. The freewheel is a self-switching clutch. In operation, ie during the drive movement, therefore, only that one ball 15 that by the drive 12 is moved further into the wedge gap, both in contact with the drive 12 as well as with the downforce 14 stay. The opposite ball 15 for the opposite drive direction is despite contact element 31 moved out of its associated wedge gap and then loses the double contact.
Die
Wirkung als Klemmrollen- bzw. Klemmkugelfreilauf kann in einigen
Fällen der Antriebstechnik durchaus in sinnvoller Kombination
mitgenutzt werden. 7 zeigt den Fondbereich eines
Kraftfahrzeuges mit einem elektrisch entriegelbaren Zehnenschloss 33 an
der Oberkante der Lehne 35 des Fahrzeugsitzes 3.
Zur komfortablen, schnellen Veränderung des Fahrzeuginnenraumes
sind derartige Anordnungen bekannt, bei denen die Lehne 35 mit Federbelastung
nach vorn eingebaut und lösbar verriegelt ist. Somit schwenkt
die Lehne 35 bei elektrischer Auslösung des Lehnenschlosses 33 eigenständig
nach vorne. Zur Wiederherstellung der dargestellten Position ist
die Lehne 35 manuell wieder hochzuschwenken.The effect as Klemmrollen- or Klemmkugelfreilauf can be used in some cases of the drive technology in a meaningful combination. 7 shows the rear area of a motor vehicle with an electrically lockable lock 33 at the top of the backrest 35 of the vehicle seat 3 , For comfortable, rapid change of the vehicle interior such arrangements are known in which the backrest 35 fitted with spring load forward and releasably locked. Thus, the backrest pivots 35 with electrical release of the backrest lock 33 independently forward. To restore the position shown is the backrest 35 to manually raise again.
Eine
weitere Komfortsteigerung dieser Funktion ist zum einen in einer
ggf. kontrollierten Dämpfung der federbedingten Vorschwenkfunktion
und zum anderen in einem elektrischen Wiederhochschwenken erreichbar.
Beides kann mittels einer Variante des Stellantriebs 1 mit
erfindungsgemäßer Ausbildung der ersten Getriebestufe 10 mit
Fixlagenexzentrizität und in Reibradausführung
erreicht werden, wenn die nachgeschalteten Getriebestufen nicht selbsthemmend
sind, was in der beschriebenen Anwendung durchaus sinnvoll ist.A further increase in comfort of this function is achievable on the one hand in a possibly controlled damping of the spring-induced Vorschwenkfunktion and on the other in an electrical Wiederhochschwenken. Both can by means of a variant of the actuator 1 with inventive design of the first gear stage 10 achieved with Fixlagenexzentrizität and in Reibradausführung who if the downstream gear stages are not self-locking, which makes sense in the application described.
8 zeigt
eine Getriebevariante, die mit lediglich einer, in diesem Fall magnetisch
vorbelasteten Kugel 15 arbeitet. Der Stellantrieb 1 mit
dieser ersten Getriebestufe 10 ist in einen als Lehnenneigungseinsteller
dienenden Beschlag integriert. Wird in der in 7 gezeigten
Stellung die Lehne 35 an ihrer Oberkante elektrisch entriegelt,
und schwenkt dann nach vorne, d. h. in 7 gegen
den Uhrzeigersinn, so dreht sich der Abtrieb 14 in 8 ebenfalls entgegen
dem Uhrzeigersinn, hält Kontakt zum Antrieb 12 und
treibt somit den Rotor 8 an. Im vorliegenden Falle eines
EC-Motors kann der Rotor 8 entweder mit keinem oder einem
exakt kontrollierten Bremsmoment beaufschlagt werden, beispielsweise um
eine maximale Schwenkgeschwin digkeit zu definieren oder kurz vor
Ende des möglichen Bewegungswinkels gezielt die Bewegung
abzubremsen. Soll später die Lehne 35 elektrisch
wieder hochgeschwenkt werden, so wird der Rotor 8 vorliegend
im Gegenuhrzeigersinn betrieben, und der Abtrieb 14 sowie
die Lehne 35 drehen sich im Uhrzeigersinn in 7 und 8.
Es besteht auch die Besonderheit, dass diese motorisch angetriebene
Bewegung der Lehne 35 manuell überholt werden
kann ("Überholfunktion"). Im Falle eines am Abtrieb 14 eingeleiteten Momentes,
d. h. einer von außen aufgebrachten Beschleunigung des
Abtriebs 14, öffnet sich nämlich der Klemmkugelfreilauf
selbsttätig, d. h. die Kugel 15 bewegt sich aus
dem Keilspalt heraus, der Antrieb 12 dreht leer und die
Lehne 35 kann manuell hochgeschwenkt werden. Dies ermöglicht
auch etwa bei Stromausfall oder in Notsituationen ein rein manuelles
Hochschwenken der Lehne 35. 8th shows a transmission variant, with only one, in this case magnetically biased ball 15 is working. The actuator 1 with this first gear stage 10 is integrated in a fitting that serves as backrest inclination adjuster. Will be in the in 7 position shown the backrest 35 unlocked electrically at its upper edge, and then pivots forward, ie in 7 counterclockwise, so the output turns 14 in 8th also counterclockwise, keeps in contact with the drive 12 and thus drives the rotor 8th at. In the present case of an EC motor, the rotor 8th either with no or a precisely controlled braking torque can be applied, for example, to define a maximum speed Schwenkgeschwin or just before the end of the possible movement angle deliberately slow down the movement. Should later the backrest 35 be electrically raised again, then the rotor 8th operated in the counterclockwise direction, and the output 14 as well as the backrest 35 turn clockwise in 7 and 8th , There is also the peculiarity that this motor driven movement of the backrest 35 can be manually overhauled ("overtaking"). In the case of an output 14 initiated torque, ie an externally applied acceleration of the output 14 , namely the clamping ball freewheel opens automatically, ie the ball 15 moves out of the wedge gap, the drive 12 turns blank and the backrest 35 can be raised manually. This also makes it possible, for example, in the event of a power failure or in emergency situations, to turn the backrest purely manually 35 ,
Aufgrund
der physikalischen Verhältnisse an der Kugel 15,
die im gerade beschriebenen Fall zu einem automatischen Auskuppeln
der ersten Getriebestufe 10 führen, lässt
sich diese erste Getriebestufe 10 auf einfachste Weise
um eine weitere in der Antriebstechnik häufig erforderliche
Funktion erweitern, nämlich die einer geschalteten Kupplungsfunktion, welche
erforderlichenfalls sogar richtungsabhängig sein kann. 9 zeigt
eine Anordnung, bei der beide Kugeln 15 unabhängig
voneinander jeweils in eine passive und eine aktive Position geschaltet
werden können. Für beide Kugeln 15 ist
im oberen Bereich des Freiraumes zwischen Antrieb 12 und
Abtrieb 14 eine Rückhaltevorrichtung 37 vorgesehen
(hier vorliegend eine einfache Geometrie mit sehr schwachem Magnet).
Die Rückhaltevorrichtung 37 positioniert die Kugel 15 in
der Ruhestellung so, dass sie zu Antrieb 12 und/oder Abtrieb 14 (d.
h. zumindest zu einem oder gegebenenfalls beiden Bauteilen) keinen Kontakt
hat, wodurch in der Ruhestellung Antrieb 12 und Abtrieb 14 vollständig
voneinander entkoppelt sind. Im unteren Bereich des Freiraumes sind
zwei separate und separat schaltbare Elektromagnete als Anpresselemente 31 vorgesehen,
die bei Aktivierung die jeweils zugeordnete Kugel 15 anziehen
und somit den Kraftschluss für diese jeweilige Bewegungsrichtung
schließen. Da die bei höheren Drehmomenten erforderlichen
Kugelanpresskräfte sich aufgrund der Keilwirkung im Betrieb
automatisch einstellen, reichen zum Schalten dieser Kupplung minimale Energien,
die lediglich für „lockeren" Kontakt zu Bewegungsanfang
sorgen müssen. Die als Anpresselemente 31 benutzten
Elektromagnete können folglich im Betrieb wieder stromlos
geschaltet werden.Due to the physical conditions at the ball 15 , in the case just described to an automatic disengagement of the first gear stage 10 lead, this first gear stage can be 10 in the simplest way to expand a further required in drive technology often required function, namely a switched clutch function, which may even be direction-dependent if necessary. 9 shows an arrangement in which both balls 15 can be switched independently of each other in a passive and an active position. For both balls 15 is in the upper area of the free space between drive 12 and downforce 14 a restraint device 37 provided (here a simple geometry with very weak magnet). The restraint device 37 positioned the ball 15 at rest so as to drive 12 and / or downforce 14 (ie, at least one or possibly both components) has no contact, whereby in the rest position drive 12 and downforce 14 are completely decoupled from each other. In the lower part of the free space are two separate and separately switchable electromagnets as pressing elements 31 provided that when activated the respectively assigned ball 15 tighten and thus close the adhesion for this particular direction of movement. Since the ball contact forces required for higher torques set automatically due to the wedge effect during operation, minimal energies are sufficient for switching this clutch, which only have to provide "loose" contact to the beginning of the movement 31 used electromagnets can therefore be switched off in operation again.
Neben
der gerade beschriebenen elektrischen Betätigung der Kupplungsfunktion
ist auch eine mechanische Lösung realisierbar. Im Ausführungsbeispiel
gemäß 10 werden
beispielsweise Steuergabeln 41 verwendet, von denen nur
eine dargestellt ist. Eine derartige Steuergabel 41 ist
extern ansteuerbar. Die angesteuerten Steuergabeln 41 bringen
die Kugeln 15 jeweils in aktive (in den Keilspalt hinein)
oder passive (aus dem Keilspalt heraus) Positionen. Somit ermöglichen
die Steuergabeln 41, den Antriebsmotor 7 abzukoppeln,
um beispielsweise eine manuelle Schnellverstellung oder wiederum eine
Notbetätigung zu erlauben, wie sie zuvor in Zusammenhang
mit den 7 und 8 beschrieben ist.In addition to the electrical operation of the coupling function just described, a mechanical solution can also be realized. In the embodiment according to 10 for example, control forks 41 used, only one of which is shown. Such a control fork 41 is externally controllable. The controlled control forks 41 bring the balls 15 each in active (in the wedge gap) or passive (out of the wedge gap) positions. Thus, the control forks allow 41 , the drive motor 7 decouple, for example, to allow a manual quick adjustment or turn an emergency operation, as previously in connection with the 7 and 8th is described.
Eine
weitere vorteilhafte Ausführung einer Kupplungsfunktion
ist in 11 dargestellt, in der ein den
Antrieb 12 umfassender, an drei Stellen zu diesem in leichtem
Reibkontakt stehender Kugelführungsring 43 zu
erkennen ist, welcher die Kugel 15 führt. Der
Kugelführungsring 43 wird, bedingt durch den schwachen
Reibkontakt zum Antrieb 12, tendenziell die Kugel 15 innerhalb
des Freiraumes immer in die Antriebsrichtung des Rotors 8 zu
bewegen versuchen (d. h. in den Keilspalt hinein) und folglich im
eingekuppelten Zustand selbst, ebenso wie die Kugel 15,
seine Winkellage beibehalten. Bei Drehrichtungsumkehr hingegen wird
die Kugel 15 – aus ihrem bisherigen Kontakt gelöst – auf
die Gegenseite geschwenkt. Die sich ergebende Einsparung einer zweiten
Kugel 15 ist hierbei weniger von Bedeutung als die Tatsache,
dass mit dieser Anordnung ohne weitere aktive Stellelemente oder
Magnete das Getriebe völlig ausgekuppelt werden kann, indem
der Rotor 8 (und damit der Antrieb 12) nach Abschluss der
Antriebsbewegung um einen bekannten Winkel (in der Darstellung von 11 ca.
80° gegen den Uhrzeigersinn) zurückgedreht wird.
Dies ermöglicht, Verspannungen in dem gesamten Stellantrieb 1 kontrolliert
zu entlasten, und erlaubt beispielsweise eine Umhüllung
der Antriebs- oder Abtriebslagerungen mit einem Elastomerring zwecks
Reduzierung der Körperschallweiterleitung oder auch zwecks
gezielter Steuerung der elastischen Verlagerungen der Getriebe elemente
im Betrieb unter Last. Als Nebeneffekt ist hier anzumerken, dass
eine solche Ausführung auch den Einsatz nichtmagnetischer
Kugelmaterialien wie beispielsweise Keramik oder Kunststoff erlaubt.A further advantageous embodiment of a coupling function is in 11 shown in the one the drive 12 more comprehensive, in three places to this standing in light frictional contact ball guide ring 43 to recognize which the ball 15 leads. The ball guide ring 43 is due to the weak frictional contact to the drive 12 , the ball tends to 15 within the free space always in the drive direction of the rotor 8th try to move (ie into the wedge-shaped gap) and thus in the engaged state itself, as well as the ball 15 to maintain its angular position. When the direction of rotation reverses, however, the ball 15 - released from their previous contact - swung to the opposite side. The resulting saving of a second ball 15 is less important than the fact that with this arrangement without further active control elements or magnets, the transmission can be completely disengaged by the rotor 8th (and thus the drive 12 ) after completion of the drive movement by a known angle (in the illustration of 11 about 80 ° counterclockwise) is turned back. This allows tension in the entire actuator 1 controlled to relieve, and allows, for example, an enclosure of the drive or driven bearings with an elastomeric ring in order to reduce structure-borne noise transmission or for the purpose of targeted control of the elastic displacements of the transmission elements during operation under load. As a side effect, it should be noted that such a design also the use of non-magnetic ball materials such as ceramic or plastic allowed.
Eine
denkbare Ausführung mit einem Gehäuse 5,
das mit bewusst unterschiedlichen Lagersteifigkeiten versehen ist,
zeigt 12. Mit diesen – von
den Raumrichtungen abhängigen – unterschiedlichen
Lagersteifigkeiten können beispielsweise die Radialkräfte
reduziert werden. Vorliegend handelt es sich um eine Abwandlung
zu der Ausführung von 11. Insbesondere
bei Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen als Gehäusematerial
empfiehlt sich das Auskuppeln der ersten Getriebestufe 10,
um ein Materialkriechen über längere Stillstandszeiten
bei hohen Temperaturen zu minimieren.A conceivable design with a housing 5 , which is provided with deliberately different bearing stiffness points 12 , With these - depending on the spatial directions - different bearing stiffness, for example, the radial forces can be reduced. In the present case, it is a modification to the execution of 11 , In particular, when using thermoplastic materials as the housing material, the disengagement of the first gear is recommended 10 to minimize material creep over prolonged downtime at high temperatures.
Mit
den beschriebenen Möglichkeiten des Ein- und Auskuppelns
von Kugeln 15 ergibt sich in Konsequenz, dass die erste
Getriebestufe 10 auch als Getriebe mit unterschiedlichen,
richtungsabhängigen oder schaltbaren Übersetzungsverhältnissen darstellbar
ist. 13 zeigt beispielhaft eine gestufte Innenkontur
des Abtriebs 14. In Kombination mit dem aufgrund der Exzentrizität
e unterschiedlichen Abstand zum Antrieb 12 finden Kugeln 15 unterschiedlicher
Größe zu dieser Innenkontur Kontakt. Somit können
diese Übersetzungsstufen durch Auskuppeln der einen Kugel 15 und
Einkuppeln der anderen Kugel 15 umgeschaltet werden. Im
Bereich der Sitzantriebe sind bewegungsrichtungsabhängige
Leistungs- bzw. Momentenbedarfe häufig der Fall. Mit dieser
Möglichkeit des Umschaltens kann für unterschiedliche
Lastsituationen (Sitzhöheneinsteller aufwärts – großes
Moment, Sitzhöheneinsteller abwärts – kleines
Moment) von vorne herein eine für jede Drehrichtung passende Übersetzung
eingebaut werden. Nach dem gleichen Prinzip können auch
mehr als zwei Übersetzungsverhältnisse eingebaut
sein.With the described possibilities of coupling and disengaging balls 15 results in consequence that the first gear stage 10 also as a transmission with different, directional or switchable gear ratios can be displayed. 13 shows an example of a stepped inner contour of the output 14 , In combination with the different distance to the drive due to the eccentricity e 12 find balls 15 different size to this inner contour contact. Thus, these translation stages by disengaging the one ball 15 and engaging the other ball 15 be switched. In the field of seat drives, movement direction-dependent power or torque requirements are frequently the case. With this possibility of switching, for different load situations (seat height adjuster upward - large moment, seat height adjuster downward - small moment) from the outset a suitable translation for each direction of rotation can be installed. By the same principle, more than two gear ratios can be installed.
Alternativ
zu der in 13 gezeigten Ausführung
mit zwei Kugeln 15 unterschiedlicher Übersetzung
in einem einzigen Abtrieb 14 können natürlich auch
die Kontaktgeometrien des Antriebs 12 in gleichem Sinne
definiert werden, oder es können ein oder mehrere Abtriebe 14 (oder
Antriebe 12) axial übereinander angeordnet werden
bzw. zwei unterschiedliche Konturen am Abtrieb 14 (oder
Antrieb 12) vorgesehen sein. Anstelle der Kugeln 15 können auch
andere Wälzkörper vorgesehen sein.Alternatively to the in 13 shown embodiment with two balls 15 different translation in a single output 14 can of course also the contact geometries of the drive 12 be defined in the same sense, or it may be one or more outputs 14 (or drives 12 ) are arranged axially one above the other or two different contours on the output 14 (or drive 12 ) be provided. Instead of bullets 15 can also be provided other rolling elements.
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11
-
Stellantriebactuator
-
33
-
Fahrzeugsitzvehicle seat
-
55
-
Gehäusecasing
-
77
-
Antriebsmotordrive motor
-
88th
-
Rotorrotor
-
8a8a
-
Rotorlagerrotor bearing
-
99
-
Staturstature
-
1010
-
erste
Getriebestufefirst
gear stage
-
1212
-
Antriebdrive
-
1414
-
Abtrieboutput
-
14a14a
-
Abtriebslageroutput bearing
-
1515
-
KugelBullet
-
2020
-
zweite
Getriebestufesecond
gear stage
-
2121
-
Antriebswelledrive shaft
-
21a21a
-
erster
Exzenterabschnittfirst
eccentric
-
21b21b
-
zweiter
Exzenterabschnittsecond
eccentric
-
22a22a
-
erstes
Kitzelfirst
titillation
-
22b22b
-
zweites
Ritzelsecond
pinion
-
2424
-
Abtriebswelleoutput shaft
-
3131
-
Anpresselementpresser
-
3333
-
Lehnenschlosssit Castle
-
3535
-
Lehnerest
-
3737
-
RückhaltevorrichtungRestraint
-
4141
-
Steuergabelcontrol fork
-
4343
-
KugelführungsringBall guide ring
-
AA
-
erste
Achsefirst
axis
-
BB
-
zweite
Achsesecond
axis
-
ee
-
Exzentrizitäteccentricity
-
R<R <
-
erlaubter
Winkelbereichallowed
angle range
-
R>R>
-
verbotener
Winkelbereichprohibited
angle range
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