-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft eine Verstellvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Vorteile der Erfindung
-
Verstellvorrichtung, insbesondere Linearverstellvorrichtung, mit einer Antriebseinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Drehbewegung bereitzustellen, und mit einer Blockiereinheit, die zur Feststellung der Antriebseinheit gegen eine unbeabsichtigte Linearbewegung eine Rasteinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Antriebseinheit mittels einer formschlüssigen Verbindung gegen eine Drehbewegung zu sichern.
-
Es wird vorgeschlagen, dass die Rasteinheit eine mit der Antriebseinheit verbundene Rastscheibe umfasst, die zumindest eine Rastkontur mit einer Konusform aufweist. Dadurch kann eine Blockiereinheit bereitgestellt werden, die für eine vorteilhaft geringe Leistungsaufnahme vorgesehen werden muss, wodurch eine kompakte Blockiereinheit bereitgestellt werden kann, die eine unbeabsichtigte Linearbewegung sicher verhindert. Unter einer „Feststellung gegen eine unbeabsichtigte Drehbewegung” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Verstellvorrichtung gegen eine Verstellung, die nicht mittels der Antriebseinheit gezielt ausgeführt wird, gesichert ist. Unter einer „Rasteinheit” soll dabei insbesondere eine Einheit mit wenigstens einem Rasteingriffselement verstanden werden, das bei einem Befestigungsvorgang elastisch ausgelenkt wird, um anschließend durch eine innere Spannkraft in eine korrespondierende Rastkontur einzurasten. Unter einer „mit der Antriebseinheit verbundenen Rastscheibe” soll dabei insbesondere ein wenigstens teilweise scheibenförmiges Element verstanden werden, das mit einem Rotor der Antriebseinheit verbunden ist und das dazu vorgesehen ist, über eine formschlüssige Verbindung gegen ein Gehäuse der Verstellvorrichtung abgestützt zu werden. Unter einer „Rastkontur” soll insbesondere eine Ausnehmung und/oder eine Erhebung verstanden werden, die für einen formschlüssigen Eingriff des korrespondierenden Rasteingriffselements vorgesehen ist. Unter einer „Konusform” soll dabei insbesondere eine positive oder negative Form verstanden werden, die in unterschiedlichen Querschnittsebenen zumindest in etwa kreisrund ist und die sich entlang einer Richtung senkrecht zu den Querschnittsebenen verjüngt. Unter einer „negativen Konusform” soll insbesondere eine konusförmige Ausnehmung verstanden werden, d. h. eine Materialaussparung, deren nach innen gewandte Fläche die Form eines Konus aufweist. Unter einer „positiven Konusform” soll insbesondere ein Element verstanden werden, dessen nach außen gewandte Fläche die Form eines Konus aufweist. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.
-
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Rastscheibe zumindest eine weitere Rastkontur aufweist und die zumindest zwei Rastkonturen zumindest teilweise konzentrisch zu einer Drehachse der Rastscheibe angeordnet sind. Dadurch kann eine Verriegelung der Antriebseinheit in unterschiedlichen Positionen erreicht werden, wodurch insbesondere ein Leerweg bis zu einer Verriegelung der Antriebseinheit und damit ein Leerweg der Verstellvorrichtung klein gehalten werden kann. Unter „konzentrisch” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass sämtliche Rastkonturen in einem gleichen Abstand zu der Drehachse der Rastscheibe, die einer Drehachse der Antriebseinheit entspricht, angeordnet sind.
-
Vorzugsweise ist die Rastscheibe als eine Lochscheibe ausgebildet. Dadurch kann eine besonders einfache Ausgestaltung der Rastscheibe erreicht werden. Unter einer „Lochscheibe” soll dabei insbesondere ein zumindest teilweise scheibenförmiges Element verstanden werden, das als Rastkonturen durchgreifende Ausnehmungen und/oder Löcher aufweist. Alternativ zur Ausbildung der Rastscheibe als Lochscheibe ist es aber auch denkbar, die Rastkonturen in Form von positiven Erhebungen auszubilden, die für einen Eingriff von Rasteingriffselementen, die eine negative Form aufweisen, vorgesehen sind.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Rasteinheit wenigstens einen Entriegelungsaktuator mit einem Rasteingriffselement aufweist, der für einen Eingriff in die Rastscheibe vorgesehen ist. Dadurch kann die Antriebseinheit einfach entriegelt werden, wodurch eine besonders einfache Nutzung der Verstellvorrichtung möglich ist. Unter einem „Entriegelungsaktuator” soll dabei insbesondere ein elektrischer Aktuator verstanden werden, der dazu vorgesehen ist, bei einer Bestromung die Rasteinheit zu verriegeln und/oder zu entriegeln.
-
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der zumindest eine Entriegelungsaktuator dazu vorgesehen, in einem bestromten Zustand das Rasteingriffselement in Wirkverbindung mit zumindest einer der Rastkonturen zu bringen. Dadurch kann eine besonders einfache Verriegelung erreicht werden. Unter einer „Wirkverbindung” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass das zumindest eine Rasteingriffselement in zumindest eine der Rastkonturen der Rastscheibe eingreift und die Rastscheibe formschlüssig mit dem Gehäuse verbindet.
-
Weiter wird vorgeschlagen, dass der zumindest eine Entriegelungsaktuator dazu vorgesehen ist, in einem unbestromten Zustand das Rasteingriffselement in Wirkverbindung mit zumindest einer Rastkontur zu halten. Dadurch kann die Rasteinheit besonders energiesparend ausgestaltet werden.
-
Vorzugsweise ist der zumindest eine Entriegelungsaktuator bistabil ausgeführt. Dadurch kann ein Energiebedarf weiter gesenkt werden. Unter „bistabil” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass der zumindest eine Entriegelungsaktuator dazu vorgesehen, in einem bestromten Zustand das zumindest eine Rasteingriffselement in Wirkverbindung oder außerhalb eines Eingriffs mit der Rastscheibe zu bringen und in einem unbestromten Zustand das Rasteingriffselement in Wirkverbindung oder außerhalb eines Eingriffs mit der Rastscheibe zu halten. Unter „außerhalb eines Eingriffs mit der „Rastscheibe” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass die Rastscheibe für eine Drehbewegung gegenüber dem Gehäuse freigegeben ist.
-
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das zumindest eine Rasteingriffselement eine Konusform aufweist. Dadurch kann das Rasteingriffselement vorteilhaft an die Rastkontur der Rastscheibe angepasst werden, wodurch die Kraft zum Entriegeln der Rasteinheit gering gehalten werden kann.
-
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Verstellvorrichtung zumindest eine Flanschplatte umfasst, die wenigstens eine Ausnehmung aufweist, die fluchtend zu dem wenigstens einen Rasteingriffselement angeordnet ist. Dadurch kann das Drehmoment, das über die Rasteinheit abgeleitet wird, direkt auf das Gehäuse übertragen werden, wodurch eine Belastung des zumindest einen Rasteingriffselements vorteilhaft niedrig gehalten werden kann. Unter ”fluchtend” soll dabei insbesondere verstanden werden, dass ein erstes Bauteil ausgehend von einem fiktiven Punkt und/oder einem zweiten Bauteil perspektivisch sowohl in Bezug auf eine ausgezeichnete Richtung, wie insbesondere eine Drehachse, eine Bewegungsrichtung und/oder eine Haupterstreckungsrichtung, als auch in Bezug auf eine räumliche Positionierung mit dem fiktiven Punkt und/oder dem zweiten Bauteil übereinstimmt.
-
Zeichnungen
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es zeigen:
-
1 einen Linearversteller mit einer erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung in einem Querschnitt,
-
2 eine axiale Projektion der Verstellvorrichtung aus 1 und
-
3 eine Rastscheibe der Verstellvorrichtung.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
Die 1 bis 3 zeigen eine Ausgestaltung eines Linearverstellers, der eine erfindungsgemäße Verstellvorrichtung aufweist. Die Verstellvorrichtung ist als eine Linearverstellvorrichtung ausgebildet und umfasst eine Hubstange 21, eine Antriebseinheit 10 mit einem Elektromotor und einem Umsetzgetriebe 11 sowie eine Blockiereinheit 12. Weiter umfasst die Verstellvorrichtung ein Gehäuse 22, in dem die Antriebseinheit 10 und die Blockiereinheit 12 angeordnet sind. Das Gehäuse 22 ist mehrteilig ausgeführt.
-
Die Hubstange 21 ist entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung in einer linearen Bewegung bewegbar. Die Antriebseinheit 10, die für einen Antrieb der Hubstange 21 vorgesehen ist, stellt für die Verstellung der Hubstange 21 eine Drehbewegung bereit. Das Umsetzgetriebe 11 setzt die Drehbewegung der Antriebseinheit 10 in die Linearbewegung der Hubstange 21 um. Die Antriebseinheit 10 weist einen Schrittmotor auf, der die Drehbewegung bereitstellt. Das Umsetzgetriebe 11 umfasst ein Außengewinde, das auf die Hubstange 21 aufgebracht ist, und ein Innengewinde, das von der Antriebseinheit 10 angetrieben wird. Die Antriebseinheit 10 umfasst einen Rotor, in den das Innengewinde eingebracht ist. Die Hubstange 21 durchsetzt den Rotor der Antriebseinheit 10 zumindest teilweise und ist drehfest aber axial verschiebbar gegen das Gehäuse 22 abgestützt.
-
Die Blockiereinheit 12 ist dazu vorgesehen, die Hubstange 21 gegen eine unbeabsichtigte Linearbewegung festzustellen, d. h. eine Linearbewegung der Hubstange 21 zu unterdrücken. Die Blockiereinheit 12 ist dabei insbesondere für einen Zustand vorgesehen, in dem die Antriebseinheit 10 stromlos ist. In einem solchen Zustand verhindert die Blockiereinheit 12, dass die Hubstange 21 beispielsweise aufgrund einer Gewichtskraft bewegt wird. Um die Hubstange 21 gegen eine unbeabsichtigte Linearbewegung festzustellen, sichert die Blockiereinheit 12 die Antriebseinheit 10 gegen eine Drehbewegung. Über das Umsetzgetriebe 11 ist damit auch die Hubstange 21 festgestellt.
-
Zur Sicherung der Antriebseinheit 10 weist die Blockiereinheit 12 eine Rasteinheit 13 auf. Die Rasteinheit 13 stellt eine formschlüssige Verbindung bereit, mittels deren die Antriebseinheit 10 festgestellt wird. Die Rasteinheit 13 umfasst eine Rastscheibe 14, die drehfest mit dem Rotor der Antriebseinheit 10 verbunden ist. Die Rastscheibe 14 weist eine Mehrzahl von gleich ausgestalteten Rastkonturen 15 auf. Sämtliche Rastkonturen 15 sind konzentrisch um eine Drehachse 16 der Rastscheibe 14 angeordnet.
-
Die Rastscheibe 14 ist als eine Lochscheibe ausgebildet. Die Rastkonturen 15 sind als Ausnehmungen ausgebildet, die in die Rastscheibe 14 eingebracht sind. Die Rastkonturen 15 greifen dabei durch die Rastscheibe 14 hindurch. Sämtliche Rastkonturen 15 sind gleich ausgebildet. Zudem ist ein Winkelabstand zwischen den Rastkonturen 15 jeweils in etwa gleich groß. Die Rastkonturen 15 weisen jeweils eine Konusform auf.
-
Weiter umfasst die Rasteinheit 13 zwei Entriegelungsaktuatoren 17, die jeweils ein Rasteingriffselement 18 aufweisen. Die Rasteingriffselemente 18 sind für einen Eingriff in die Rastkonturen 15 der Rastscheibe 14 vorgesehen. Die Entriegelungsaktuatoren 17 sind elektrisch ausgebildet. Sie weisen eine Grundstellung auf, in der sie dazu vorgesehen sind, ihr Rasteingriffselement 18 in Eingriff mit einer der Rastkonturen 15 der Rastscheibe 14 zu bringen, und eine Schaltstellung, in der ihr Rasteingriffselement 18 außerhalb eines Eingriffs in die Rastkonturen 15 ist. Die Entriegelungsaktuatoren 17 sind bistabil ausgeführt. In einem stromlosen Zustand sind die Entriegelungsakutatoren 17 entweder in die Schaltstellung oder in die Grundstellung geschaltet. Zur Schaltung von der Grundstellung in die Schaltstellung oder von der Schaltstellung in die Grundstellung werden die Entriegelungsaktuatoren 17 kurz bestromt. Eine Schaltrichtung der Entriegelungsaktuatoren 17 ist dabei übe eine Polarität, mit der die Entriegelungsaktuatoren 17 bestromt werden, definiert.
-
Nach einer Schaltung in die Schaltstellung sind die Entriegelungsaktuatoren 17 in unbestromtem Zustand dazu vorgesehen, eine Verriegelungskraft auf die Rasteingriffselemente 18 auszuüben. Die Entriegelungsaktuatoren 17 weisen jeweils ein Federelement auf, dessen Federkraft die Verriegelungskraft bewirkt. Die Federkraft wirkt dabei in Richtung der Rastscheibe 14. Die Rasteingriffselemente 18 werden dabei von den nicht näher dargestellten Federelementen gegen die Rastscheibe 14 gedrückt. Zum Schalt in die Grundstellung erzeugen die Entriegelungsaktuatoren 17 in bestromtem Zustand eine Entriegelungskraft, die der Federkraft der Federelemente entgegenwirkt. Die Entriegelungskraft ist dabei größer als die Federkraft, wodurch die Rasteingriffselemente 18 in bestromten Zustand von der Rastscheibe 14 abgehoben werden.
-
Die Rasteingriffselemente 18 weisen eine Konusform auf, die an die Konusform der Rastkonturen 15 der Rastscheibe 14 angepasst ist. Die Konusformen der Rastkonturen 15 sind als Negativformen ausgebildet, d. h., die Ausnehmungen, die in die Rastscheibe 14 eingebracht sind, weisen die Konusform auf. Die Konusformen weisen dabei entlang einer Richtung, entlang der die Rasteingriffselemente 18 bewegt werden, wenn sie außerhalb eines Eingriffs mit den Rastkonturen 15 gebracht werden, einen sich vergrößernden Durchmesser auf. Die Konusformen der Rasteingriffselemente 18 sind korrespondierend als Positivform ausgebildet, d. h., sie weisen entlang der Richtung, entlang der die Rasteingriffselemente 18 bewegt werden, wenn sie außerhalb eines Eingriffs mit den Rastkonturen 15 gebracht werden, ebenfalls einen sich vergrößernden Durchmesser auf.
-
Die Konusform der Rasteingriffselemente 18 und die Konusform der Rastkonturen 15 bewirken in einem Zustand, in dem die Rasteingriffselemente 18 in Eingriff mit den Rastkonturen 15 sind, eine Kraft entlang der Richtung, entlang der die Rasteingriffselemente 18 bewegt werden, wenn sie außerhalb eines Eingriffs gebracht werden. Die Konusformen bewirken damit, dass eine Kraft, die die Entriegelungsaktuatoren 17 aufbringen müssen, um die Rasteingriffselemente 18 außerhalb eines Eingriffs zu bringen, verringert ist. Die durch die Konusformen bewirkte Kraft ist jedoch kleiner als eine Summe von Kräften, die die Rasteingriffselemente 18 in Eingriff mit den Rastkonturen 15 halten, wie insbesondere eine Summe aus einer Reibkraft und aus der Verriegelungskraft, die von den Entriegelungsaktuatoren 17 in stromlosem Zustand ausgeübt wird. Die Konusformen sind so steil ausgeführt, dass ein selbstständiges Entriegeln der Rasteinheit 13 vermieden wird.
-
Die Verstellvorrichtung ist kompakt ausgestaltet. Das Gehäuse 22 der Verstellvorrichtung weist eine axiale Länge von ca. 6 cm und eine Kantenlänge von ca. 4 cm auf. Das Gehäuse 22 weist dabei zwei Gehäuseteile 23, 24 auf. Das erste Gehäuseteil 23 ist einstückig mit einem Gehäuse der Antriebseinheit 10 ausgeführt. Das zweite Gehäuseteil 24 nimmt die Rasteinheit 13 auf. Die Rasteinheit 13 ist dabei in Bezug auf die Antriebseinheit 10 gegenüberliegend der Hubstange 21 angeordnet. Des Gehäuseteil 24, in dem die Rasteinheit 13 angeordnet ist, begrenzt die Verstellvorrichtung in axialer Richtung an einer der Hubstange 21 gegenüberliegenden Seite. Grundsätzlich kann die Verstellvorrichtung aber auch größere Dimensionen aufweisen.
-
Die Rastscheibe 14, die drehfest mit dem Rotor der Antriebseinheit 10 verbunden ist, ist an einem axialen Ende der Antriebseinheit 10 angeordnet. Des Gehäuseteil 24 umfasst eine Flanschplatte 19, die die Rastscheibe 14 teilweilweise umschließt. Die Flanschplatte 19 greift dabei in radialer Richtung um die Rastscheibe 14 herum. Ein Teil der Rastscheibe 14 ist in axialer Richtung zwischen der Antriebseinheit 10 und der Flanschplatte 19 angeordnet.
-
Die Flanschplatte 19 weist Ausnehmungen 20 auf, die fluchtend zu den Rasteingriffselementen 18 angeordnet sind. In unbestromtem Zustand greifen die Rasteingriffselemente 18 durch die Ausnehmungen 20 der Flanschplatte 19 hindurch in die Rastkonturen 15 der Rastscheibe 14 ein. Die Ausnehmungen 20 in der Flanschplatte 19 weisen ebenfalls eine negative Konusform auf. Die Flanschplatte 19 ist dazu vorgesehen, Drehmomente, die von der Rastscheibe 14 auf die Rasteingriffselemente 18 übertragen werden, aufzunehmen und an das Gehäuse 22 abzuleiten.
-
Die Flanschplatte 19 weist in ihrer Mitte eine Ausnehmung 25 auf, die von einem Teil der Rastscheibe 14 durchsetzt wird. In radialer Richtung ist zwischen der Flanschplatte 19 und der Rastscheibe 14 ein Abstand vorgesehen, in den eine Montagehilfe eingesetzt werden kann. Bei einer Montage wird die Rastscheibe 14 auf die Antriebseinheit 10 aufgesetzt und anschließend die Flanschplatte 19 mittels der Montagehilfe relativ zu der Rastscheibe 14 positioniert. Die Positionierung mittels der Montagehilfe gewährleistet dabei insbesondere eine koaxiale Ausrichtung der Flanschplatte 19 relativ zu der Rastscheibe 14, wodurch sichergestellt ist, dass die durch die Ausnehmungen 20 der Flanschplatte 19 hindurchgreifenden Eingriffselemente 18 auch in die Rastkonturen 15 der Rastscheibe 14 eingreifen können.
-
Zur Befestigung der Entriegelungsaktuatoren 17 umfasst das zweite Gehäuseteil 24 einen Gehäusedeckel 26, an den die Entriegelungsaktuatoren 17 angebunden sind. Der Gehäusedeckel 26 umschließt einen Innenraum, in dem die Entriegelungsaktuatoren 17 angeordnet sind.
-
Um die Hubstange 21 entlang ihrer Haupterstreckungsrichtung zu verstellen, werden zunächst die Entriegelungsaktuatoren 17 kurz bestromt. Dadurch wird die Blockiereinheit 12 entriegelt. Anschließend wird die Antriebseinheit 10 bestromt und die Hubstange 21 wird verstellt. Sobald die Verstellung abgeschossen ist, wird die Antriebseinheit 10 stromlos geschaltet und die Entriegelungsaktuatoren 17 werden mit einer umgekehrten Polarität kurz bestromt, um sie in die Grundstellung zu schalten. Aufgrund der Verriegelungskraft werden die Rasteingriffselemente 18 gegen die Rastscheibe 14 gedrückt. Ist dabei eine der Rastkonturen 15 der Rastscheibe 14 fluchtend zu einem der Rasteingriffselemente 18 angeordnet, wird die Rastscheibe 14 direkt verriegelt. Ansonsten wird die Rastscheibe 14 verriegelt, sobald sie mit einer Drehbewegung, beispielsweise aufgrund einer auf die Hubstange 21 wirkenden Gewichtskraft oder eines von der Antriebseinheit 10 abgegebenen Drehmoments, beaufschlagt wird. Die Verriegelungskraft, die durch die Federelemente bereitgestellt wird, bewirkt dabei, dass die Rastscheibe 14 verriegelt wird, sobald eine der Rastkonturen 15 fluchtend zu einem der Rasteingriffselemente 18 angeordnet ist.
-
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Rasteingriffselemente 18 parallel zu einer Drehrichtung der Antriebseinheit 10 bewegbar. Die Rasteinheit 13 ist für einen axialen Eingriff vorgesehen. Alternativ ist es auch denkbar, die Rasteinheit 13 für einen radialen Eingriff vorzusehen, d. h. mit Rasteingriffselementen zu versehen, die senkrecht zu einer Drehachse der Antriebseinheit 10 beweglich sind und die für einen Eingriff mit einer Rastscheibe, die an ihrem Außenumfang Raskonturen aufweist, vorgesehen sind. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere für Verstellvorrichtungen, die eine größere Dimension als die dargestellte Verstellvorrichtung aufweisen, vorteilhaft.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Antriebseinheit
- 11
- Umsetzgetriebe
- 12
- Blockiereinheit
- 13
- Rasteinheit
- 14
- Rastscheibe
- 15
- Rastkontur
- 16
- Drehachse
- 17
- Entriegelungsaktuator
- 18
- Rasteingriffselement
- 19
- Flanschplatte
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Hubstange
- 22
- Gehäuse
- 23
- Gehäuseteil
- 24
- Gehäuseteil
- 25
- Ausnehmung
- 26
- Gehäusedeckel
