DE202019105966U1

DE202019105966U1 - Rotary stop device

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Publication number: DE202019105966U1
Application number: DE202019105966.4U
Authority: DE
Original assignee: Rollax GmbH and Co KG
Current assignee: Rollax GmbH and Co KG
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-01-29
Anticipated expiration: 2029-10-29

Abstract

Drehanschlagvorrichtung für eine drehbar gelagerte Welle (12), mit einem stationären Anschlagkörper (40) und einem Getriebe (14), das die Drehbewegung der Welle (12) in eine lineare Bewegung eines angetriebenen Elements (18) relativ zu dem Anschlagkörper (40) umsetzt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (12) ein federndes Element (26) angeordnet ist, das als eine Einheit mit der Welle (12) drehbar ist und von der Welle radial nach außen in die Bewegungsbahn des angetriebenen Elements (18) ragt und dass, wenn das angetriebene Element (18) eine Anschlagposition erreicht, durch das angetriebene Element in eine Anschlagkonfiguration ausgelenkt wird, in der es in Drehrichtung an dem Anschlagkörper (40) anschlägt.

Rotary stop device for a rotatably mounted shaft (12), with a stationary stop body (40) and a gear (14) which converts the rotary movement of the shaft (12) into a linear movement of a driven element (18) relative to the stop body (40) , characterized in that a resilient element (26) is arranged on the shaft (12), which is rotatable as a unit with the shaft (12) and projects radially outward from the shaft into the path of movement of the driven element (18) and that, when the driven element (18) reaches a stop position, is deflected by the driven element into a stop configuration in which it strikes the stop body (40) in the direction of rotation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanschlagvorrichtung für eine drehbar gelagerte Welle, mit einem stationären Anschlagkörper und einem Getriebe, das die Drehbewegung der Welle in eine lineare Bewegung eines angetriebenen Elements relativ zu dem Anschlagkörper umsetzt.The invention relates to a rotary stop device for a rotatably mounted shaft, with a stationary stop body and a gear which converts the rotary movement of the shaft into a linear movement of a driven element relative to the stop body.

Eine Drehanschlagvorrichtung dieser Art ist aus DE 10 2013 014 133 B3 bekannt und wird beispielsweise als Lenkanschlag für eine Lenkwelle in einem Kraftfahrzeug mit Steer-by-Wire Lenkung eingesetzt. Das Getriebe bei dieser bekannten Drehanschlagvorrichtung wird durch ein Ritzel und eine Zahnstange gebildet, und das angetriebene Element ist ein von der Zahnstange vorspringender Nocken, der an den Enden des linearen Bewegungsbereichs der Zahnstange an stationären Anschlagkörpern anschlägt.A rotary stop device of this type is off DE 10 2013 014 133 B3 known and is used, for example, as a steering stop for a steering shaft in a motor vehicle with steer-by-wire steering. The gearing in this known rotary stop device is formed by a pinion and a rack, and the driven element is a cam which projects from the rack and strikes stationary stop bodies at the ends of the linear range of motion of the rack.

Ein Nachteil der bekannten Drehanschlagvorrichtung besteht darin, dass das Getriebe aufgrund der auf das Lenkrad ausgeübten Kraft und/oder aufgrund des Trägheitsmoments des Lenkrads im Augenblick des Anschlags an den Anschlagkörper sehr hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt ist und dementsprechend stabil ausgeführt werden muss.A disadvantage of the known rotary stop device is that the transmission is exposed to very high mechanical loads due to the force exerted on the steering wheel and / or due to the moment of inertia of the steering wheel at the moment of the stop on the stop body and must therefore be made stable.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Drehanschlagvorrichtung zu schaffen, bei der das Getriebe geringeren Belastungen ausgesetzt ist.The object of the invention is therefore to create a rotary stop device in which the transmission is exposed to lower loads.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der Welle eine federndes Element angeordnet ist, das als eine Einheit mit der Welle drehbar ist und von der Welle radial nach außen in die Bewegungsbahn des angetriebenen Elements ragt und das, wenn das angetriebene Element eine Anschlagposition erreicht, durch das angetriebene Element in eine Anschlagkonfiguration ausgelenkt wird, in der es in Drehrichtung an dem Anschlagkörper anschlägt.This object is achieved according to the invention in that a resilient element is arranged on the shaft, which is rotatable as a unit with the shaft and projects radially outward from the shaft into the path of movement of the driven element and that when the driven element reaches a stop position , is deflected by the driven element into a stop configuration in which it strikes the stop body in the direction of rotation.

Bei der erfindungsgemäßen Drehanschlagvorrichtung wird somit die Drehbewegung der Welle nicht unmittelbar durch einen Anschlag des angetriebenen Elements an dem Anschlagkörper begrenzt, sondern vielmehr dadurch, dass das federnde Element, das sich mit der Welle mitdreht, an dem Anschlagkörper anschlägt. Der Kraftfluss verläuft dann von dem Anschlagkörper über das federnde Element direkt zu der Welle und umgeht somit das Getriebe, das infolgedessen einer deutlich geringeren Belastung ausgesetzt ist.In the rotary stop device according to the invention, the rotational movement of the shaft is thus not limited directly by a stop of the driven element on the stop body, but rather by the fact that the resilient element, which rotates with the shaft, strikes the stop body. The power flow then runs from the stop body via the resilient element directly to the shaft and thus bypasses the transmission, which is consequently exposed to a significantly lower load.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the subclaims.

In einer Ausführungsform ist das Getriebe ein Spindeltrieb mit einer drehfest auf der Welle sitzenden Spindel und einer Mutter, die mit der Spindel in Gewindeeingriff steht, als angetriebenem Element.In one embodiment, the transmission is a spindle drive with a spindle seated in a rotationally fixed manner on the shaft and a nut, which is in thread engagement with the spindle, as the driven element.

Das federnde Element kann durch ein Anschlagblech gebildet werden, das mit einem ringförmigen inneren Nabenbereich fest auf der Welle sitzt und radial nach außen vorspringende Arme aufweist, die, wenn die Mutter, also das angetriebene Element, das Ende ihres linearen Bewegungsbereichs erreicht, durch die Mutter ausgelenkt werden und dadurch in eine Position gelangen, in der sie in Drehrichtung an jeweiligen Anschlagkörpern anschlagen können. Die Arme können auf der der Mutter zugewandten Seite eine ringförmige Gleitfläche aufweisen, an der ein von der Stirnfläche der Mutter vorspringender Wulst anschlägt und die sich in der Endphase der Drehbewegung gleitend an diesem Wulst entlang bewegt, während der Arm in die Anschlagposition ausgelenkt wird.The resilient element can be formed by a stop plate that sits firmly on the shaft with an annular inner hub area and has arms that project radially outward, which when the nut, i.e. the driven element, reaches the end of its linear range of motion, through the nut are deflected and thereby get into a position in which they can strike the respective stop bodies in the direction of rotation. On the side facing the nut, the arms can have an annular sliding surface on which a bead protruding from the end face of the nut strikes and which in the final phase of the rotary movement slides along this bead while the arm is deflected into the stop position.

Zwischen dem Anschlagkörper oder den Anschlagkörpern und dem federnden Element und/oder zwischen dem federnden Element und der Welle kann ein Aufpralldämpfer vorgesehen sein, beispielsweise in der Form eines gummielastischen Puffers, der bei Erreichen der Anschlagposition den Aufprall dämpft.An impact damper can be provided between the stop body or the stop bodies and the resilient element and / or between the resilient element and the shaft, for example in the form of a rubber-elastic buffer that cushions the impact when the stop position is reached.

Im folgenden werden ein Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert.In the following, an exemplary embodiment is explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:

1 einen axialen Schnitt durch eine Drehanschlagvorrichtung gemäß der Erfindung;
2 eine Stirnansicht der Drehanschlagvorrichtung nach 1 bei geöffnetem Gehäuse;
3 einen axialen Schnitt analog zu 1, jedoch für den Zustand der Drehanschlagvorrichtung in der Anschlagposition; und
4 eine Einzelheit einer Drehanschlagvorrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel.

Show it:

1 an axial section through a rotary stop device according to the invention;
2 an end view of the rotary stop device according to 1 with the housing open;
3 an axial section analogous to 1 , but for the state of the rotary stop device in the stop position; and
4th a detail of a rotary stop device according to another embodiment.

Die in 1 gezeigte Drehanschlagvorrichtung weist ein zylindrisches, scheibenförmiges Gehäuse 10 auf, das aus zwei spiegelbildlichen und miteinander vercrimpten oder verschweißten Halbschalen zusammengesetzt ist und das koaxial von einer drehbar gelagerten Welle 12 durchsetzt wird. Das Gehäuse 10 nimmt ein Getriebe 14 auf, das durch eine fest auf die Welle 12 aufgekeilte Spindel 16 und eine mit der Spindel in Gewindeeingriff stehende Mutter 18 als angetriebenem Element gebildet wird.In the 1 Rotary stop device shown has a cylindrical, disc-shaped housing 10 on, which is composed of two mirror-inverted and crimped or welded half-shells and the coaxially of a rotatably mounted shaft 12th is enforced. The case 10 takes a gear 14th on that by a tight on the shaft 12th wedged spindle 16 and a nut threadedly engaged with the spindle 18th is formed as a driven element.

Das Gehäuse 10 weist in einer äußeren Umfangsfläche vier in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete, sich axial erstreckende Einzüge 20 auf, die von gabelförmigen Vorsprüngen 22 umgriffen werden, die vom äußeren Umfangsrand der Mutter 18 vorspringen. Auf diese Weise wird die Mutter 18 an einer Drehung relativ zu dem Gehäuse 10 gehindert, während eine axiale Bewegung der Mutter zugelassen wird.The case 10 has four at equal angular intervals in an outer circumferential surface arranged, axially extending indentations 20th on that of fork-shaped projections 22nd are encompassed by the outer peripheral edge of the mother 18th protrude. This is how the mother becomes 18th on rotation relative to the housing 10 prevented while axial movement of the nut is allowed.

An jedem Ende der Spindel 16 ist ein gummielastischer Tragring 24 angeordnet, der in Bezug auf die Welle 12 und die Spindel 16 drehfest gehalten ist und ein Anschlagblech 26 trägt, das mit einem radial inneren ringförmigen Nabenbereich fest auf dem Tragring 24 sitzt. Der Nabenbereich des Anschlagbleches 26 stützt sich axial über einen Gleitring 28 an einer Stirnwand des Gehäuses 10 ab. Auf der entgegengesetzten Seite weist das Anschlagblech eine etwas erhabene ringförmige Gleitfläche 30 auf, die einen Anschlag für einen von der Stirnfläche der Mutter 18 vorspringenden Wulst 32 bildet. Radial außerhalb des nabenbereiches weist das Anschlagblech 26 drei in gleichmäßigen Winkelabständen angeordnete radiale Arme 34 auf, die jeweils einen Teil der Gleitfläche 30 bilden und am freien Ende einen sich radial erstreckenden und in Axialring vorspringenden Lappen 36 tragen. Gegenüberliegend zu den Lappen 36 sind in der Stirnwand des Gehäuses 10 drei kreisbogenförmige Taschen 38 gebildet, die sich jeweils nur über einen begrenzten Umfangswinkel erstrecken und in Umfangsrichtung durch radiale Wände begrenzt werden. Eine dieser Wände (oder wahlweise auch eine Kante einer Wand) bildet jeweils einen Anschlagkörper 40 für den zugehörigen Lappen 36.At each end of the spindle 16 is a rubber elastic support ring 24 arranged in relation to the shaft 12th and the spindle 16 is held in a rotationally fixed manner and a stop plate 26th carries, the fixed with a radially inner annular hub area on the support ring 24 sits. The hub area of the stop plate 26th is axially supported by a sliding ring 28 on an end wall of the housing 10 from. On the opposite side, the stop plate has a slightly raised annular sliding surface 30th on showing a stop for one of the face of the nut 18th protruding bead 32 forms. The stop plate points radially outside the hub area 26th three evenly angularly spaced radial arms 34 each part of the sliding surface 30th form and at the free end a radially extending tab projecting into the axial ring 36 carry. Opposite to the lobes 36 are in the front wall of the housing 10 three arc-shaped pockets 38 formed, which each extend only over a limited circumferential angle and are limited in the circumferential direction by radial walls. One of these walls (or optionally also an edge of a wall) each forms a stop body 40 for the associated flap 36 .

Die Anordnung der Arme 34 und der Lappen 36 ist in 2 deutlicher zu erkennen.The arrangement of the arms 34 and the rag 36 is in 2 to be seen more clearly.

Als Beispiel soll angenommen werden, dass die Spindel 16 und die Mutter 18 Linksgewinde haben. Wenn dann die Welle 12 im Gegenuhrzeigersinn in 2 gedreht wird, so bewegt sich die Mutter 18 axial auf den Betrachter zu, also nach links in 1. Wenn bei dieser Bewegung die Mutter 18 mit ihrem Wulst 32 an den Armen 34, speziell den Gleitflächen 30, des Anschlagbleches 26 anschlägt, so werden bei der weiteren Drehung der Welle 12 und des Anschlagbleches 36 die Arme 34 in Axialrichtung elastisch ausgelenkt, so dass die Lappen 36 in die Taschen 38 eintreten. Dieser Zustand ist in 3 dargestellt. Die Drehbewegung der Welle 12 wird dadurch beendet, dass die Lappen 36 an den Anschlagkörpern 40 (1) anschlagen, wobei der Aufprall durch den gummielastischen Tragring 24 gedämpft wird.As an example, let us assume that the spindle 16 and the mother 18th Have left-hand threads. If then the wave 12th counterclockwise in 2 is rotated, the mother moves 18th axially towards the viewer, i.e. to the left in 1 . If with this movement the mother 18th with her bead 32 on the arms 34 , especially the sliding surfaces 30th , the stop plate 26th strikes, as the shaft continues to rotate 12th and the stop plate 36 the poor 34 deflected elastically in the axial direction, so that the lobes 36 in the pockets 38 enter. This state is in 3 shown. The rotation of the shaft 12th is ended by having the lobes 36 on the stop bodies 40 ( 1 ), the impact through the rubber-elastic support ring 24 is dampened.

In einer anderen Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, wird der Anschlagstoß durch eine besondere Ausprägung der Lappen gemildert. In 4 ist mit dem Bezugszeichen 36' ein Lappen bezeichnet, eine Ω-ähnliche Profilierung aufweist und in dessen Innerem sich ein zylinderförmiger Elastomerkörper 42 befindet. Bei Einfederung des schräg nach unten wegtauchenden Lappenendes wird dieser von der ihn umgebenden, ösenähnlichen Blechwandung komprimiert und übernimmt die Funktion einer Dämpfung, wenn der Lappen am Anschlagkörper 40 anschlägt.In another embodiment described in 4th is shown, the impact is softened by a special shape of the tabs. In 4th is with the reference number 36 ' denotes a flap, has an Ω-like profile and inside a cylindrical elastomer body 42 is located. When the flap end, which plunges obliquely downwards, is compressed by the sheet metal wall surrounding it, which is similar to an eyelet, and takes on the function of damping when the flap hits the stop 40 strikes.

Wesentlich ist, dass die Kraft, die die weitere Drehung der Welle 12 verhindert, von den Anschlagkörpern 40 über die Lappen 36 und die Arme 34 des Anschlagbleches 26 und weiter über den Tragring 24 direkt in die Welle 12 fließt und somit die Mutter 18 und die Spindel 16 des Getriebes 14 von diesem Kraftfluss umgangen werden. Folglich wird das Getriebe 14 nicht durch die beim Aufprall auf die Anschlagkörper 40 auftretenden Kraftspitzen beansprucht. Die Komponenten des Getriebes 14 brauchen daher keine hohen Stabilitätsanforderungen zu erfüllen und können folglich aus kostengünstigen Materialien und mit kostengünstigen Fertigungstechniken hergestellt werden. Beispielsweise kann die Spindel 16 spanlos als Sinterteil hergestellt werden, und bei der Mutter 18 kann es sich um ein Spritzteil aus Kunststoff handeln.It is essential that the force required the further rotation of the shaft 12th prevented from the stop bodies 40 over the rag 36 and the arms 34 of the stop plate 26th and further over the support ring 24 straight into the wave 12th flows and thus the mother 18th and the spindle 16 of the transmission 14th be bypassed by this flow of force. Consequently, the transmission 14th not by the impact on the stop body 40 occurring force peaks. The components of the transmission 14th therefore do not need to meet high stability requirements and can consequently be manufactured from inexpensive materials and using inexpensive manufacturing techniques. For example, the spindle 16 be produced without cutting as a sintered part, and at the mother 18th it can be an injection molded part made of plastic.

Die elastische Verformbarkeit der Arme 34 des Anschlagbleches kann durch geeignete Wahl der Geometrie dieser Arme so eingestellt werden, dass auch dann, wenn die Arme 34 elastisch ausgelenkt werden, die Reibungskraft zwischen dem Wulst 32 und der Gleitfläche 30 innerhalb akzeptabler Grenzen bleibt. Wahlweise können die Arme 34 durch in diesen Armen gebildete Langlöcher zusätzlich geschwächt werden.The elastic deformability of the arms 34 the stop plate can be adjusted by suitable choice of the geometry of these arms so that even if the arms 34 be elastically deflected, the frictional force between the bead 32 and the sliding surface 30th remains within acceptable limits. Optionally, the arms 34 are additionally weakened by elongated holes formed in these arms.

Wenn die Welle 12 im Uhrzeigersinn in 3 gedreht wird, so bewegt sich die Mutter 18 axial vom Betrachter weg, und die Drehbewegung in dieser Richtung wird begrenzt, wenn die Mutter 18 die Arme 34 des anderen Anschlagbleches 26 (rechts in 1 und 3) auslenkt. Bei diesem Anschlagblech sind die (in der Zeichnung nicht erkennbaren) Lappen 36 so angeordnet, dass sie in Drehrichtung vorauslaufen.When the wave 12th clockwise in 3 is rotated, the mother moves 18th axially away from the viewer, and rotation in that direction is limited when the nut 18th the poor 34 of the other stop plate 26th (right in 1 and 3 ) deflects. The tabs (not visible in the drawing) are on this stop plate 36 arranged so that they run ahead in the direction of rotation.

Im gezeigten Beispiel sind die Länge und die Gewindesteigung der Spindel 16 so gewählt, dass die Welle von einer Anschlagposition zur anderen zwei volle Umdrehungen ausführen kann. Die elastische Auslenkung der Anschlagbleche 26 erfolgt jeweils auf der letzten Vierteldrehung der Welle.In the example shown, the length and the thread pitch are the spindle 16 chosen so that the shaft can perform two full revolutions from one stop position to the other. The elastic deflection of the stop plates 26th occurs on the last quarter turn of the shaft.

Beliebige andere Umdrehungszahlen und Drehwinkel zur Auslenkung des Anschlagbleches sind möglich durch entsprechende Abstimmung von Spindel, Gewindesteigung, Armen des Anschlagbleches und Anschlagkörpern im Gehäuse.Any other number of revolutions and angles of rotation for deflecting the stop plate are possible by appropriate coordination of the spindle, thread pitch, arms of the stop plate and stop bodies in the housing.

Die hier gezeigte Drehanschlagvorrichtung kann beispielsweise als Lenkanschlag in einem Fahrzeug mit Steer-by-Wire Lenkung eingesetzt werden sowie überall dort, wo eine Drehbewegung begrenzt werden muss, die mehr als eine Umdrehung (360°) umfasst. Im Fall des Lenkanschlags ist die Welle 12 die Lenkwelle, und das Gehäuse 10 wird in Drehrichtung formschlüssig, beispielsweise unter Ausnutzung der durch die Einzüge 20 gebildeten Nuten, an ein nicht gezeigtes Lenksystemgehäuse des Fahrzeugs gekoppelt. Durch die Drehanschlagvorrichtung wird dann verhindert, dass die Lenkwelle endlos in ein und derselben Richtung gedreht wird, was zu einer Überbeanspruchung der elektrischen Kabel führen würde, die am Lenkrad angeordnete Schalter mit stationären Fahrzeugkomponenten verbinden.The rotary stop device shown here can, for example, be used as a steering stop in one Vehicles with steer-by-wire steering can be used, as well as wherever a rotary movement that comprises more than one rotation (360 °) must be limited. In the case of the steering stop, the shaft is 12th the steering shaft, and the housing 10 is positively locked in the direction of rotation, for example by using the indentations 20th grooves formed, coupled to a steering system housing, not shown, of the vehicle. The rotation stop device then prevents the steering shaft from being rotated endlessly in one and the same direction, which would lead to overloading of the electrical cables that connect switches arranged on the steering wheel to stationary vehicle components.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013014133 B3 [0002]

Claims

Rotary stop device for a rotatably mounted shaft (12), with a stationary stop body (40) and a gear (14) which converts the rotary movement of the shaft (12) into a linear movement of a driven element (18) relative to the stop body (40) , characterized in that a resilient element (26) is arranged on the shaft (12), which is rotatable as a unit with the shaft (12) and projects radially outward from the shaft into the path of movement of the driven element (18) and that, when the driven element (18) reaches a stop position, is deflected by the driven element into a stop configuration in which it strikes the stop body (40) in the direction of rotation.

Device according to Claim 1 in which the gear (14) is a spindle gear with a spindle (16) seated in a rotationally fixed manner on the shaft (12) and a nut (18) which is in threaded engagement with the spindle as the driven element.

Device according to Claim 2 , in which the gear (14) is received in a housing (10) in which the nut (18) is guided in a rotationally fixed but axially movable manner and on the end wall of which the stop body (40) is formed.

Device according to Claim 2 or 3 , in which the resilient element is a stop plate (26) which is held non-rotatably on the shaft (12) with an annular inner hub region and which forms a plurality of radially projecting arms (34) which, in the stop configuration, have their free ends on the respective stop body Hit (40).

Device according to the Claims 3 and 4th , in which the housing (10) has several circular arc-shaped pockets (38) in its end wall, in which the arms (34) engage in the stop configuration and which are each delimited at one end in the circumferential direction by a wall forming the stop body (40) .

Device according to Claim 5 , in which the nut (18) forms an annular circumferential bead (32) on its end face and the arms (34) of the stop plate (26) each form a sliding surface (30) on the side facing the nut (18), which in the Phase in which the arms (34) are elastically deflected, slides along the bead (32).

Device according to one of the preceding claims, in which an impact damper (24; 42) is arranged between the stop (40) and the resilient element (26) and / or between the resilient element (26) and the shaft (12).

Device according to Claim 7 , in which that part of the resilient element which strikes the stop body (40) is designed as a tab (36 ') bent into an eyelet.

Device according to Claim 8 , in which the tab (36 ') encloses an elastomeric damping body.

Device according to one of the preceding claims, in which a resilient element (26) and at least one associated stop body (40) are arranged on each side of the driven element (18) in such a way that the rotation of the shaft (12) is limited in both directions of rotation.

Device according to Claim 10 , in which the rotation of the shaft (12) is limited by the rotation stop device to a rotation angle range that is greater than 360 °.