DE3750508T2 - Vehicle window drive system. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung, die zum Beispiel in Kombination mit Fahrzeugfensterantriebssystemen verwendbar ist. Auf diesem Gebiet ist es wichtig, daß das Starten oder Blockieren eines Drehmoments stufenlos ausgeführt wird, so daß das Übertragungselement und der Motor während des Betriebs keinen Schaden nehmen, wenn eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn ausgeführt wird.The invention relates to a device for elastic torque transmission, which can be used, for example, in combination with vehicle window drive systems. In this field, it is important that the starting or blocking of a torque is carried out continuously so that the transmission element and the motor are not damaged during operation when a clockwise or anti-clockwise rotational movement is carried out.
Bei herkömmlichen, für diesen Einsatzzweck bekannten Mechanismen werden gewöhnlich spiralförmige Druckfedern oder auch elastische Elemente aus Naturkautschuk oder synthetischem Gummi zur Regulierung der Dämpfung der Drehbewegung verwendet. Bei diesen Mechanismen war der Winkelbereich innerhalb dessen die Dämpfung erfolgte jedoch ohne größere Bedeutung, und ein ruhiges Anlaufen der Elemente konnte nicht ermöglicht werden.In conventional mechanisms known for this purpose, spiral compression springs or elastic elements made of natural or synthetic rubber are usually used to regulate the damping of the rotary movement. In these mechanisms, however, the angle range within which the damping took place was not particularly important and a smooth start-up of the elements could not be achieved.
Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist das US-Patent A-3,984,998 Rokagos, das eine Feder und ein Zahnrad auf der Hauptwelle der Anordnung vorsieht.A known device of this type is Rokago's US patent A-3,984,998, which provides a spring and a gear on the main shaft of the assembly.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung, die in beide Richtungen drehbar ist, die sehr ruhige Anlaufeigenschaften aufweist und die im Falle des Blockierens im Übertragungssystem selbst hohe Drehmomente dämpfen kann, ohne daß dabei nachteilige Auswirkungen auf die Welle in axialer Richtung hervorgerufen werden. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur elastischen Drehmomentübertragung nach Anspruch 1 gelöst.The present invention relates to a device for elastic torque transmission which can be rotated in both directions, which has very smooth starting properties and which, in the event of a blockage in the transmission system, can dampen even high torques without causing adverse effects on the shaft in the axial direction. This object is achieved by a device for elastic torque transmission according to claim 1.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen großen Bereich zu übertragender Drehmomente abzudecken, von Hochleistungsübertragungssystemen bis hin zu Mikromechanismen.A further object of the invention is to cover a wide range of torques to be transmitted, from high-performance transmission systems to micromechanisms.
Die Übertragung basiert auf einem einfachen Mechanismus, der in der Lage ist, ein vorbestimmtes Drehmoment im Zusammenhang mit der anfänglichen Spannung einer speziellen spiralförmigen Feder zu übertragen, wobei die Spannung der Feder vorher in Abhängigkeit vom beim Betrieb zu entwickelnden Drehmoment berechnet wird. Die Übertragungsvorrichtung kann auch ein Ansteigen des Drehmoments kompensieren, das entweder durch zu abruptes Starten bzw. Anlaufen hervorgerufen werden kann oder durch ein Objekt, das die Drehbewegung der Anordnung hindert, so daß sie als Dämpfungselement unverzichtbar wird.The transmission is based on a simple mechanism capable of transmitting a predetermined torque related to the initial tension of a special spiral spring, the tension of the spring being previously calculated as a function of the torque to be developed during operation. The transmission device can also compensate for an increase in torque that can be caused either by too abrupt a start or by an object that prevents the rotation of the assembly, making it indispensable as a damping element.
Die Erfindung besteht im wesentlichen aus einer Zahnscheibe, beispielsweise einem Kupplungsflansch für eine Antriebseinheit, eine Antriebsscheibe oder eine gezahnte Riemenscheibe, ein Antriebskegelrad oder Kettenrad etc., wobei der hohle innere Bereich dieser Zahnscheibe einen integrierenden kreisförmigen Ring aufweist, der in diesen inneren Bereich hineinragt, wobei dieser Ring einen Mitnehmersektor mit variierbarem Winkel aufweist, welcher sich über eine bestimmte Länge zum Mittelpunkt des Rades hin erstreckt. Zur genaueren Erklärung der Erfindung wird dieser variierbare Winkel des Mitnehmersektors mit a bezeichnet.The invention essentially consists of a toothed disk, for example a coupling flange for a drive unit, a drive disk or a toothed pulley, a drive bevel gear or sprocket, etc., the hollow inner region of this toothed disk having an integral circular ring which projects into this inner region, this ring having a driver sector with a variable angle which extends over a certain length towards the center of the wheel. To explain the invention more precisely, this variable angle of the driver sector is designated with a.
Zwei Gleitschuhe in Form eines Kreisbogens liegen mit ihren Außenflächen am kreisrunden Ring der Zahnscheibe an und mit jeweils einem Ende an den Seiten des Mitnehmersektors. Die beiden Gleitschuhe nehmen nicht den ganzen kreisrunden Ring ein, so daß die jeweiligen anderen Enden, die nicht am Mitnehmersektor anliegen, einen bestimmten Abstand voneinander aufweisen.Two sliding shoes in the shape of a circular arc rest with their outer surfaces on the circular ring of the toothed disk and with one end each on the sides of the driving sector. The two sliding shoes do not take up the entire circular ring, so that the other ends that do not rest on the driving sector are a certain distance from each other.
Der innere Bereich der Gleitschuhe nimmt eine kreisförmige Feder auf, wobei die Enden des Vorsprungs in Ausnehmungen dieses inneren Bereiches eingelagert sind. Die Feder tendiert natürlich dazu, die Gleitschuhe mit einer Kraft zu beaufschlagen, so daß die Gleitschuhe am Mitnehmersektor anliegen und die anderen Enden der Gleitschuhe aufgrund der Federkraft in einem bestimmten Abstand voneinander vorliegen, der mit b bezeichnet wird.The inner area of the sliding shoes accommodates a circular spring, with the ends of the projection being embedded in recesses in this inner area. The spring naturally tends to apply a force to the sliding shoes so that the sliding shoes rest against the driver sector and the other ends of the sliding shoes are at a certain distance from each other due to the spring force, which is designated by b.
Die vorgenannte Zahnscheibe weist auf beiden Seiten des kreisrunden Ringes und des Mitnehmersektors Nuten auf, worin zwei miteinander verbundene kreisförmige Körper aufgenommen werden, derart, daß die Zahnscheibe frei zwischen den beiden ähnlichen Körpern drehbar ist, da die drei Elemente in Relation zu einer einzigen Welle angeordnet sind, so daß jeder der beiden kreisförmigen Körper in die entsprechende Nut der Zahnscheibe auf beiden Seiten des kreisrunden Ringes paßt.The aforementioned toothed disc has grooves on both sides of the circular ring and the driving sector in which two interconnected circular bodies are received, such that the toothed disc is freely rotatable between the two similar bodies, since the three elements are arranged in relation to a single shaft so that each of the two circular bodies fits into the corresponding groove of the toothed disc on both sides of the circular ring.
Die kreisförmigen Körper weisen in ihrem Umfang wiederum Ausnehmungen oder Nuten auf, die in entgegengesetzten Richtungen verlaufen, jedoch aufeinander ausgerichtet sind, so daß sie, wenn sie von den Nuten der Zahnscheibe aufgenommen werden, einander genau gegenüberliegen, wobei sie einen inneren Hohlraum bilden, in dem sich der kreisförmige Ring, die kreisförmige Feder und die beiden Gleitschuhe befinden. Beide Nuten der zylindrischen Körper weisen außerdem rechteckige Vorsprünge auf, deren Basis exakt dem Mitnehmersektor der Zahnscheibe entspricht, an der die Gleitschuhe anliegen.The circular bodies in turn have recesses or grooves on their circumference which run in opposite directions but are aligned with one another so that when they are received in the grooves of the toothed disc, they are exactly opposite one another, forming an internal cavity in which the circular ring, the circular spring and the two sliding shoes are located. Both grooves of the cylindrical bodies also have rectangular projections, the base of which corresponds exactly to the driving sector of the toothed disc against which the sliding shoes rest.
Abgesehen davon sind die beiden kreisförmigen Körper, wie bereits erwähnt, aufeinander abgestimmt. Einer der kreisförmigen Körper weist einen hohlen axialen Vorsprung auf, auf dem die kreisförmige Feder sitzt und der in einem konischen Bereich endet, der entlang des ganzen Umfangs in axialer Richtung teilweise geschlitzt ist.Apart from that, the two circular bodies are, as already mentioned, matched to each other. One of the circular bodies has a hollow axial projection on which the circular spring sits and which ends in a conical area that is partially slotted along the entire circumference in the axial direction.
Der andere zylindrische Körper erstreckt sich, ebenfalls in axialer Richtung, in einen Bereich, der den Vorsprung des anderen Körpers aufnimmt, mit einer Wand, die auf die Vorderseite des anderen Körpers trifft und einem kreisförmigen Gehäuse, das dessen konischen Bereich aufnimmt, so daß auf diese Weise die beiden kreisförmigen Körper fest miteinander verbunden werden.The other cylindrical body extends, also in the axial direction, into an area that accommodates the projection of the other body, with a wall that meets the front of the other body and a circular housing that which takes up the conical area, so that in this way the two circular bodies are firmly connected to each other.
Die bereits erwähnte kreisförmige Feder kann aus einer oder mehreren Windungen aus Stahldraht bestehen, wobei die Enden nach der Außenseite der Spirale und die einzelnen Windungen in Achsrichtung und nach innen ausgerichtet sind, so daß die Federkraft senkrecht zur Drehachse wirkt, ohne daß eine Belastung in Achsrichtung auftritt. Die Windungen könnten jedoch auch radial nach außen gerichtet sein.The circular spring mentioned above can consist of one or more turns of steel wire, with the ends facing the outside of the spiral and the individual turns oriented in the axial direction and inwards, so that the spring force acts perpendicular to the axis of rotation without any load occurring in the axial direction. However, the turns could also be directed radially outwards.
Durch die anfänglich ausgeübte Spannkraft der Feder werden die Gleitschuhe und der Mitnehmersektor der Zahnscheibe eng miteinander verbunden, und diese anfängliche Spannung bestimmt das zu übertragende anfängliche Minimaldrehmoment, wobei die Enden der Feder in einem Winkel b auseinandergehalten werden.The initial tensioning force exerted by the spring causes the sliding shoes and the driving sector of the toothed disc to be closely connected to one another, and this initial tension determines the initial minimum torque to be transmitted, with the ends of the spring being kept apart at an angle b.
Ausgehend von einem Zustand, in dem die beiden zylindrischen Körper befestigt sind, werden diese Körper bei Drehung der Zahnscheibe in beide Richtungen einem minimalen Zugdrehmoment ausgesetzt, das dem von der Feder vorgegebenen entspricht, so daß die Bewegung ausgeführt werden kann, ohne daß der Winkel b der Feder verändert wird.Starting from a state in which the two cylindrical bodies are fixed, when the toothed disc rotates in both directions, these bodies are subjected to a minimum tensile torque corresponding to that imposed by the spring, so that the movement can be carried out without changing the angle b of the spring.
Wenn jedoch ein größeres anfängliches Drehmoment erforderlich ist, zum Beispiel beim Starten, kann die zusätzliche Energie der Feder bis zu einem maximalen Wert genützt werden, bei dem der Winkel b gleich null ist.However, if a larger initial torque is required, for example during starting, the additional energy of the spring can be used up to a maximum value where the angle b is zero.
Bei diesen Bewegungen wird einer der Gleitschuhe durch die rechteckigen Vorsprünge der beiden zylindrischen Teile blockiert, während der andere Gleitschuh entlang der darin befindlichen Nuten gleitet, wobei es keine Rolle spielt, ob die Bewegung nach rechts oder nach links ausgeführt wird.During these movements, one of the sliding shoes is blocked by the rectangular projections of the two cylindrical parts, while the other sliding shoe slides along the grooves located therein, regardless of whether the movement is carried out to the right or to the left.
Gleiche Effekte werden erzielt, wenn die Übertragungsvorrichtung im Laufe einer normalen Drehbewegung auf ein Hindernis trifft, was zum Beispiel in Form einer Überlastung am Lastende etc. auftreten könnte.The same effects are achieved if the transmission device encounters an obstacle during a normal rotational movement, which could occur, for example, in the form of an overload at the load end, etc.
Offensichtlich erfolgt die Dämpfung in Kreisebene immer innerhalb des zwischen den Enden der Feder gebildeten Winkels b, dessen Wert abhängt vom Winkel a, der vom Mitnehmersektor der Zahnscheibe gebildet wird, und vom Winkel c, der von den Gleitschuhen selbst gebildet wird.Obviously, the damping in the circular plane always takes place within the angle b formed between the ends of the spring, the value of which depends on the angle a formed by the driver sector of the toothed disk and on the angle c formed by the sliding shoes themselves.
In der Praxis kann der Winkel b gegenüber derzeit verwendeten Mechanismen, bei denen spiralförmige Druckfedern oder auch elastische Elemente aus Naturkautschuk oder synthetischem Gummi eingesetzt werden, einen beträchtlichen Wert erreichen.In practice, the angle b can reach a considerable value compared to currently used mechanisms, which use spiral compression springs or elastic elements made of natural or synthetic rubber.
Andererseits wirkt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Gleitreibung der Gleitschuhe auf die Nuten oder Schlitze derart, daß die Übertragung der Drehbewegung gleichmäßig und daher ohne Oszillation ausgeführt wird.On the other hand, in the device according to the invention, the sliding friction of the sliding shoes acts on the grooves or slots in such a way that the transmission of the rotary movement is carried out evenly and therefore without oscillation.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below in conjunction with the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehmomentübertragung;Fig. 1 shows a cross section of the device according to the invention for torque transmission;
Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung, wobei der Schnitt entlang der mit XX bezeichneten Linie der Darstellung gemäß Fig. 1 entspricht;Fig. 2 is a longitudinal section of the device, the section along the line marked XX corresponding to the representation according to Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung zur Drehmomentübertragung.Fig. 3 is a perspective view of the torque transmission device.
Nach den Fig. 1 bis 3 ist eine Zahnscheibe 1, mit beispielsweise einem Kupplungsflansch für eine Antriebseinheit, eine Riemenscheibe, ein Zahnrad etc. vorgesehen, welche eine kreisförmigen Rippe oder einen Ring 10 im hohlen inneren Bereich aufweist, wobei dieser Ring 10 eine Gleitbahn 9 bildet und an beiden Seiten zwei Nuten 11 und 11' vorgesehen sind.According to Figs. 1 to 3, a toothed disk 1 is provided with, for example, a coupling flange for a drive unit, a pulley, a gear wheel, etc., which has a circular rib or a ring 10 in the hollow inner region, This ring 10 forms a sliding track 9 and two grooves 11 and 11' are provided on both sides.
Dieser Ring ist von einem Mitnehmersektor 3 unterbrochen, der sich zur geometrischen Mitte der Zahnscheibe 1 hin erstreckt, mit einem Winkel a, dessen Größe je nach Verwendungszweck variiert. An diesem Mitnehmersektor 3, insbesondere an dessen Enden, liegen die beiden Gleitschuhe 4 und 4' in Form eines Kreisbogens mit dem Winkel c an, wobei diese Gleitschuhe an der Innenseite 13 die Feder 8 aufnehmen, deren Enden 16 und 16' geeigneterweise von den Bereichen 14 und 15 der Gleitschuhe aufgenommen werden.This ring is interrupted by a driving sector 3 which extends towards the geometric centre of the toothed disc 1, at an angle a, the size of which varies depending on the intended use. The two sliding shoes 4 and 4' rest against this driving sector 3, in particular at its ends, in the form of a circular arc at the angle c, these sliding shoes receiving the spring 8 on the inner side 13, the ends 16 and 16' of which are suitably received by the areas 14 and 15 of the sliding shoes.
Die beiden Enden 16 und 16' der Feder 8 liegen selbstverständlich in axialer Richtung vor, so daß sie perfekt in die Gleitschuhe 4 und 4' passen. Die äußeren Oberflächen der Segmente gleiten geeigneterweise auf der Gleitbahn 9, nachdem die Segmente die Feder 8 im Inneren aufgenommen haben, wobei die Enden 16 und 16' der Feder 8 im Winkel b auseinandergehalten werden.The two ends 16 and 16' of the spring 8 are of course axially directed so that they fit perfectly into the sliding shoes 4 and 4'. The outer surfaces of the segments slide suitably on the sliding track 9 after the segments have received the spring 8 inside, the ends 16 and 16' of the spring 8 being kept apart at an angle b.
Die Nuten 11 und 11' der Zahnscheibe 1 nehmen, wie in Fig. 2 dargestellt, die Vorsprünge 17 und 17' der beiden zylindrischen Körper 2 und 2' auf. Der Vorsprung 17 des Körpers 2 weist im Inneren eine Ausnehmung 7 auf, in welcher ein rechteckiger Vorsprung 6 vorgesehen ist, dessen Winkel dem des Mitnehmersektors 3 der Zahnscheibe 1 entspricht. Der Vorsprung 17' des Teils 2' weist eine Ausnehmung 7' auf, in der ebenfalls ein Vorsprung 6' versehen ist, dessen Winkel dem des Mitnehmersektors 3 der Zahnscheibe 1 entspricht.The grooves 11 and 11' of the toothed disk 1, as shown in Fig. 2, accommodate the projections 17 and 17' of the two cylindrical bodies 2 and 2'. The projection 17 of the body 2 has a recess 7 in the interior in which a rectangular projection 6 is provided, the angle of which corresponds to that of the driver sector 3 of the toothed disk 1. The projection 17' of the part 2' has a recess 7' in which a projection 6' is also provided, the angle of which corresponds to that of the driver sector 3 of the toothed disk 1.
Wie ersichtlich, greifen die zwei zylindrischen Körper 2 und 2' in geeigneter Weise ineinander, was durch das Einführen des gezahnten konischen Vorsprungs 5 des Körpers 2 in den inneren Bereich des Körpers 2' sowie durch das Einführen des Vorsprungs 5 des Körpers 2 in die Ausnehmungen 12 des Körpers 2' geschieht.As can be seen, the two cylindrical bodies 2 and 2' interlock in a suitable manner, which is done by inserting the toothed conical projection 5 of the body 2 into the inner area of the body 2' and by inserting the projection 5 of the body 2 into the recesses 12 of the body 2'.
Aus Fig. 2 wird ersichtlich, wie der vorspringende Bereich der Zahnscheibe, definiert durch den Mitnehmersektor 3 und die Gleitbahn 9, die Lücke schließt, die zwischen den beiden Teilen 2 und 2' und über der Zahnscheibe 1 entsteht, und in der die Zahnscheibe zwischen den besagten zylindrischen Teilen frei drehbar ist.From Fig. 2 it can be seen how the projecting area of the toothed disk, defined by the driver sector 3 and the sliding track 9, closes the gap which arises between the two parts 2 and 2' and above the toothed disk 1, and in which the toothed disk is freely rotatable between the said cylindrical parts.
Die Gleitschuhe liegen am Mitnehmersektor 3 und an den anderen Vorsprüngen 6 und 6' mit dem den beiden zylindrischen Körpern entsprechenden Winkel an, was durch die anfängliche Spannung der Feder 8 bedingt ist, die, wie bereits erwähnt, das zu übertragende anfängliche Minimaldrehmoment bestimmt, wobei ein Winkel b zwischen den Enden der Feder freibleibt, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in der die Gleitschuhe am Mitnehmersektor 3 und an den Vorsprüngen 6 und 6' der zylindrischen Teile 2 und 2', die einen Winkel a bilden, anliegen.The sliding shoes rest on the driving sector 3 and on the other projections 6 and 6' at the angle corresponding to the two cylindrical bodies, which is due to the initial tension of the spring 8 which, as already mentioned, determines the initial minimum torque to be transmitted, leaving an angle b between the ends of the spring, as can be seen in Fig. 1, in which the sliding shoes rest on the driving sector 3 and on the projections 6 and 6' of the cylindrical parts 2 and 2' which form an angle a.
Das Ausmaß der Dämpfung hängt von diesem Winkel a und von dem den Gleitschuhen entsprechenden Winkel c ab, wobei diese Winkel abgeändert werden können, um die Charakteristik der Anordnung unter Beibehaltung der Feder zu variieren. Die Eigenschaften der Feder 8 können wiederum verändert werden, um zusätzliche Variationen der Regulierung zu ermöglichen.The degree of damping depends on this angle a and on the angle c corresponding to the sliding blocks, these angles being able to be modified in order to vary the characteristics of the arrangement while maintaining the spring. The characteristics of the spring 8 can in turn be modified in order to allow additional variations in regulation.
Im Zusammenhang mit Fig. 2 wird außerdem darauf hingewiesen, daß die beiden Ausnehmungen 7 und 7' der zylindrischen Körper symmetrisch zur Linie XX in dieser Figur vorliegen.In connection with Fig. 2, it is also pointed out that the two recesses 7 and 7' of the cylindrical bodies are symmetrical to the line XX in this figure.
Die beiden vorstehenden Enden 16 und 16' der Feder werden von zwei nicht dargestellten Ausnehmungen an den Positionen 14 und 15 der Gleitschuhe aufgenommen, und zwar so, daß ein sicherer Halt gewährleistet ist.The two protruding ends 16 and 16' of the spring are received by two recesses (not shown) at positions 14 and 15 of the sliding shoes in such a way that a secure hold is ensured.
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