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Die
vorliegende Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 eine Antriebsvorrichtung für ein Gerät
mit zwei Funktionsteilen, die relativ zueinander zwischen einer
ersten Stellung und einer zweiten Stellung über einen bestimmten Schwenkwinkel
hinweg um eine gemeinsame Drehachse schwenkbeweglich verbunden sind,
wobei Antriebsmittel derart vorgesehen sind, dass ausgehend von
der ersten Stellung eine Bewegung in Richtung der zweiten Stellung
zunächst manuell durch geringfügiges Bewegen initiierbar
ist und dann die weitere Bewegung durch Federkraft selbsttätig
bis in die zweite Stellung erfolgt, wobei die Bewegung aus der ersten
Stellung in die zweite Stellung in beliebiger Bewegungsrichtung,
im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn, möglich
ist.
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Eine
solche Antriebsvorrichtung ist beispielsweise in der
US 7 231 188 B2 konkret
bei einem Mobiltelefon beschrieben, wobei die Funktionsteile einerseits
ein Basisteil mit Bedienelementen und andererseits eine Displayeinheit
sind, wobei die erste Stellung eine Schließstellung (Nichtbetriebsstellung)
und die zweite Stellung eine Öffnungsstellung (Betriebsstellung)
sind. Die Drehachse verläuft etwa senkrecht zu einer Geräte-Hauptebene.
In der Schließstellung liegt die Displayeinheit innerhalb
der Umfangskontur des Basisteils im Wesentlichen auf diesem auf
und deckt dadurch die Bedienelemente ab. Zur Benutzung soll die
Displayeinheit durch eine geringfügige manuelle Bewegung
aus der neutralen Schließstellung (Ruhestellung) heraus
bewegt werden, und anschließend erfolgt die Weiterbewegung
bis in die Öffnungsstellung selbsttätig durch
Federkraft. Für eine komfortable Bedienung, d. h. beispielsweise
für Rechts- oder Linkshänder soll die Öffnungsbewegung
wahlweise in beliebiger Richtung möglich sein. Der Schwenkwinkel
beträgt in beiden Drehrichtungen jeweils 180°.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsvorrichtung
der genannten Art in einer besonders kompakten, flachen Bauform zu
schaffen, die konstruktiv einfach und preisgünstig aufgebaut
ist, aber dennoch verbesserte Funktionseigenschaften gewährleistet.
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Erfindungsgemäß wird
dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
enthalten.
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Demnach
bestehen die Antriebsmittel erfindungsgemäß aus
einem dem einen Funktionsteil zugeordneten Abtriebsteil und zwei
dem anderen Funktionsteil zugeordneten Antrieben in Form von gleichartigen
Kraftspeichern, die in symmetrischer Anordnung auf gegenüberliegenden
Seiten derart gegensinnig mit dem Abtriebsteil zusammenwirken, dass für
jede der beiden gegensinnigen Bewegungen nur einer der beiden Kraftspeicher über
Formschlusselemente aus einer mit einer Federkraft vorgespannten Ausgangsstellung
heraus in Antriebsverbindung mit dem Abtriebsteil steht, während
der jeweils andere Federspeicher in seiner weiterhin mit der Federkraft vorgespannten
Ausgangsstellung gehalten wird. Durch eine manuelle Zurück-Bewegung
wird dann der jeweils aktive Kraftspeicher wieder mit der Federkraft
gespannt.
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Durch
die symmetrische Anordnung von zwei gleichartigen, aber gegensinnigen
Kraftspeichern werden optimierte Funktionseigenschaften erreicht,
indem die Verhältnisse, insbesondere die Antriebsmomente,
in beiden Bewegungsrichtungen genau gleich sind. Außerdem
lässt sich eine kompakte, vor allem sehr flache und daher
raumgünstige Bauform erreichen.
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Anhand
eines bevorzugten, in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungs-
und Anwendungsbeispiel soll im Folgenden die Erfindung genauer erläutert
werden. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines Gerätes in einer beispielhaften Ausführung
als Mobiltelefon,
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2 in Teilfiguren 2a bis 2c jeweils
das Gerät gemäß 1 in unterschiedlichen Stellungen
während der relativen Schwenkbewegung der beiden Funktionsteile,
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3 eine
gesonderte, vergrößerte Draufsicht einer erfindungsgemäßen
Antriebsvorrichtung, wobei zur Einsicht auf funktionswesentliche
Antriebsmittel ein Gehäuseteil weggelassen ist,
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4 einen
Schnitt durch die Antriebsvorrichtung entsprechend der Schnittlinie
IV-IV in 3 mit Darstellung des in 3 weggelassenen
Gehäuseteils,
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5 eine
vergrößerte Detailansicht nur der für
den Antrieb wesentlichen Antriebsmittel ohne Gehäuse und
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6 in
Teilfiguren a bis d unterschiedliche Stellungen der Geräte-Funktionsteile
entsprechend 1 und 2 jeweils
mit zugehöriger Darstellung der entsprechenden Stellung
der Antriebsmittel der Antriebsvorrichtung.
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In
den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile stets
mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 und 2 ist ein Gerät 1 schematisch
in einer bevorzugten Ausgestaltung als Mobiltelefon dargestellt.
Das Gerät 1 besteht aus zwei Funktionsteilen 2, 4;
im Falle des Mobiltelefons handelt es sich bei dem einen Funktionsteil 2 um
ein Basisteil mit nicht dargestellten Bedienelementen und bei dem anderen
Funktionsteil 4 um ein Oberteil (sog. Oberschale), wie
beispielsweise eine Displayeinheit. Die beiden Funktionsteile 2, 4 sind
relativ zueinander zwischen einer ersten Stellung (Schließ-
oder Ruhestellung) und einer zweiten Stellung (Öffnungs-
oder Betriebsstellung) über einen bestimmten Schwenkwinkel α von
insbesondere 180° hinweg um eine gemeinsame, zu einer Geräte-Hauptebene
(Ansichts- und Bedienebene) senkrechte Drehachse 6 schwenkbeweglich
verbunden.
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Dazu
ist eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 8 vorgesehen
(s. 3 bis 6), die Antriebsmittel 10 derart
aufweist, dass ausgehend von der ersten Stellung (1 und 6a)
eine Bewegung des zweiten Funktionsteils 4 relativ zu dem ersten
Funktionsteil 2 in Richtung der zweiten Stellung (2c und 6d) zunächst manuell durch geringfügiges
Bewegen initiierbar ist und dann die weitere Bewegung durch Federkraft
F selbsttätig bis in die zweite Stellung erfolgt. Die Bewegung
aus der ersten Stellung in die zweite Stellung ist in beliebiger
Bewegungsrichtung möglich, und zwar im Uhrzeigersinn oder
gegen den Uhrzeigersinn.
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Erfindungsgemäß bestehen
dazu die Antriebsmittel 10 der Antriebsvorrichtung 8 aus
einem dem einen Funktionsteil, im dargestellten Beispiel dem zweiten
Funktionsteil 4, zugeordneten Abtriebsteil 12 und
zwei dem anderen Funktionsteil, wie dargestellt beispielsweise dem
ersten Funktionsteil 2, zugeordneten Antrieben in Form
von gleichartigen Kraftspeichern 14 und 16. Diese
zwei Kraftspeicher 14, 16 wirken in symmetrischer
Anordnung derart gegensinnig mit dem Abtriebsteil 12 zusammen,
dass für jede der beiden gegensinnigen Schwenkbewegungen
jeweils nur einer der beiden Kraftspeicher 14 oder 16 über
Formschlusselemente aus einer mit einer Federkraft F vorgespannten
Ausgangsstellung heraus in Antriebsverbindung mit dem Abtriebsteil 12 steht,
während der jeweils andere Federspeicher 16 oder 14 in
seiner mit der Federkraft F vorgespannten Ausgangsstellung gehalten
wird. Vorzugsweise erfolgt dies, indem der jeweils inaktive Federspeicher gegen
eine federkraftbedingte Bewegung durch Anlage an dem Abtriebsteil 12 abgestützt
ist. Hierbei kann es sich grundsätzlich um eine kraftschlüssige Anlage
handeln. Bevorzugt ist aber eine Anlage mit Rollreibung über
einen Wälzkörper vorgesehen, um Reibungsverluste
zu reduzieren.
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Die
Antriebsmittel 10 sind gemäß 3 und 4 in
einem Gehäuse 20 untergebracht. Dieses Gehäuse 20 besteht
in einer sehr flachen Bauform aus zwei Gehäuseteilen, einem
Unterteil 22 und einem Oberteil 24. Das Unterteil 22 ist
bevorzugt für eine vorfixierte Aufnahme der Antriebsmittel 10 mit passenden
Aufnahmevertiefungen 26 ausgebildet.
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Das
Abtriebsteil 12 ist als ein in dem Gehäuse 20 entsprechend
der Drehachse 6 drehbar gelagertes Abtriebsrad 28 ausgebildet.
Jeder der beiden Kraftspeicher 14, 16 weist ein
Antriebsrad 30 bzw. 32 auf, welches um eine zur
Drehachse 6 parallel versetzte Rotationsachse 34 bzw. 36 drehbar
in dem Gehäuse 20 geführt und dabei durch
eine Drehfeder 38 bzw. 40 mit der Federkraft F
beaufschlagt ist, um ein entsprechendes Antriebsmoment M zu erzeugen (s. 6).
Bevorzugt ist jede Drehfeder 38, 40 als Spiralfeder
ausgebildet (3 bis 5). Die
Kraftspeicher 14, 16 sind mit ihren Antriebsrädern 30, 32 etwa
diametral gegenüberliegend beidseitig des Abtriebsrades 28 angeordnet.
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In
bevorzugter Ausgestaltung bestehen die Formschlusselemente 18 einerseits
aus mehreren Mitnehmern 42 der Kraftspeicher 14, 16 und
andererseits mehreren randoffenen Ausnehmungen 44 am Umfang
des Abtriebsrades 28. Die Mitnehmer 42 und die
Ausnehmungen 44 sind in Anpassung aneinander derart ausgebildet
und über den Umfang des Abtriebsrades 28 und des
jeweiligen Antriebsrades 30, 32 verteilt angeordnet,
dass sie zahnradartig zusammenwirken. Dabei sind in weiterer bevorzugter
Ausgestaltung die Mitnehmer 42 von Rollen 46 gebildet, die
am Außenumfang des jeweiligen Antriebsrades 30, 32 um
zu dessen Rotationsachse 34 bzw. 36 parallele
Rollenachsen 48 drehbar gelagert sind. Erfindungsgemäß überschneiden
sich dabei das Abtriebsrad 28 und jedes der Antriebsräder 30, 32 bereichsweise
in ihren äußeren Umfangsbereichen, so dass die
Mitnehmer 42 formschlüssig in die Ausnehmungen 44 eingreifen
können.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn jedes Antriebsrad 30, 32 ringförmig
ausgebildet ist, wobei die zugehörige Drehfeder 38, 40 in
einem inneren Freiraum in dem von dem ringförmigen Antriebsrad 30, 32 umschlossenen
Bereich untergebracht ist. Dabei ist die jeweilige Drehfeder 38, 40 in
der bevorzugten Ausgestaltung als Spiralfeder mit einem inneren Ende
ortsfest im Gehäuse 20 gehalten, während
ein äußeres Ende mit dem ringförmigen
Antriebsrad 30, 32 verbunden ist (s. hierzu insbesondere 3 und 5).
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Wie
sich insbesondere aus 4 ergibt, weist jedes Antriebsrad 30, 32 an
seinem Außenumfang einen umlaufenden, radial nach außen
offenen, nutartigen Freiraum 50 zum Eingriff des äußeren
Umfangsbereiches des Abtriebsrades 28 auf. Dadurch können
auch die am Umfang des Antriebsrades 30, 32 gelagerten
Mitnehmer-Rollen 46 in die Ausnehmungen 44 eingreifen
(s. dazu auch 3, 5 und 6).
Jede Mitnehmer-Rolle 46 besteht gemäß 4 aus
einem mittleren Rollenkörper 46a und zwei entgegengesetzten
Achsstummeln 46b, wobei jede Rolle 46 mit ihren
Achsstummeln 46b in randoffene Lagerausnehmungen 52 (s.
hierzu 3) des jeweiligen Antriebsrades 30, 32 sitzt,
und zwar insbesondere eingeclipst ist. Konkret sind die Lagerausnehmungen 52 in
zwei den nutartigen Freiraum 50 begrenzenden Stegen gebildet.
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In
der dargestellten, bevorzugten Ausführung – s.
insbesondere 3 und 4 – sind
die Antriebsräder 30, 32 innerhalb des
Gehäuses 20 nur in ihrem äußeren
Umfangsbereich mittels der Mitnehmer-Rollen 46 und vorzugsweise
mittels zusätzlicher, gleichartiger Führungs-Rollen 54 drehbar
gelagert. Die Führungsrollen 54 sind nur in 3 bis 5 dargestellt;
sie fehlen in den Abbildungen gemäß 6.
Die vorhandenen Rollen 46, 54 jedes Antriebsrades 30, 32 sind
einerseits radial in einer zugehörigen kreisförmig
gekrümmten Führungsbahn 56 des Gehäuses 20 geführt
(s. insbesondere 3), wobei sich vorzugsweise
andererseits axial beidseitig der Führungsbahn 56 gemäß 4 Führungsabschnitte 58 zur
axialen Führung der Rollen 46, 54 anschließen.
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Mit
Ausnahme der Drehfedern 38, 40 bestehen die meisten,
vorzugsweise alle Bestandteile der Antriebsmittel 10 aus
Kunststoff. Dies gilt auch für die Gehäuseteile 22, 24,
die vorteilhafterweise zum Schließen miteinander verrastbar
sind. Zumindest die beweglichen und zusammenwirkenden Teile bestehen
bevorzugt aus Kunststoff-Material bzw. anderem Material mit tribologischen
Eigenschaften.
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Die
Funktion der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung 8 dürfte
anhand der Darstellungen insbesondere in 6 nachvollziehbar
sein. Dabei ist für die veranschaulichte Schwenkrichtung
des Funktionsteils 4 bzw. des Abtriebsteils 12 der
Kraftspeicher 16 „aktiv", während der
andere Kraftspeicher 14 „inaktiv" ist. „Aktiv"
heißt, dass der Kraftspeicher in einem durch die Federkraft
F das Drehmoment M übertragenden Eingriff mit dem Abtriebsteil 12 ist. „Inaktiv"
bedeutet, dass der Kraftspeicher in seinem mit der Federkraft F
vorgespannten Zustand ohne Drehmoment-Übertragung an dem
Abtriebsteil 12 abgestützt ist. Für eine
umgekehrte Schwenkbewegung des Funktionsteils 4 in die
andere Richtung würde in analoger Weise der Kraftspeicher 14 aktiv und
der Kraftspeicher 16 inaktiv sein. Der jeweils inaktive
Kraftspeicher wird hierbei vorteilhafterweise durch abstützende
Anlage einer der Rollen 46 am Außenumfang des
Abtriebsrades 28 in seiner gespannten Ausgangsstellung
gehalten. Über die Rolle 46 wird somit bei der
Drehbewegung des Abtriebsrades 28 vorteilhafterweise die
Reibung gering gehalten.
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Es
sei an dieser Stelle aber bemerkt, dass die Formschlusselemente 18 grundsätzlich
auch durch Verzahnungen gebildet sein können. Weiterhin sind
auch Rollen in Kombination mit verzahnten Abschnitten möglich.
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Im Übrigen
ist die Erfindung ohnehin nicht auf die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs beschränkt, sondern umfasst auch alle im Sinne
der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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