DE4426879C2 - Kraftübertragungsglied - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungsglied zum Übertragen einer Stellkraft von einem an einem Betätigungsort angeordneten Betätigungselement zu einem an einem davon fernen Stellort angeordneten Stellorgan gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Solche Kraftübertragungsglieder für die Fernübertragung einer Stellkraft auf ein Stellorgan werden vielfach eingesetzt. Im Automobilbau werden solche biegeschlaffen Kraftübertragungsglieder beispielsweise bei der Leuchtweitenregulierung oder bei der Bedienung von Luftklappen in Heiz- und/oder Klimaanlagen verwendet, da sie infolge ihrer Flexibilität oder Biegeschlaffheit leicht an beengte Einbauverhältnisse angepaßt werden können. Die Stellkraftübertragung erfolgt dabei in beiden Richtungen, vom Betätigungselement aus gesehen also in Zug- und Schubrichtung.

Ein bekanntes Kraftübertragungselement mit einem als Draht ausgebildeten Zugmittel ist unter dem Begriff "Bowdenzug" bekannt. Ein solcher Bowdenzug hat ein relativ großes Spiel bei der Kraft- und Stellwegübertragung, wenn nicht der Innendurchmesser der Hülle und der Außendurchmesser des Drahts sehr eng toleriert werden. Dies wiederum geht wieder auf Kosten der Leichtgängigkeit des Bowdenzugs bei der Verstellbewegung, weil die Reibung mit der Zahl der erforderlichen Biegungen im Verlaufe des Bowdenzugs beträchtlich zunimmt. Schubkräfte lassen sich mit dem Bowdenzug nur begrenzt übertragen, da hier eine Tendenz zur Selbsthemmung und zum Ausknicken, zum Teil mit Zerstörung, auftritt. Ein Knicken führt zum Totalausfall. Enge Verlege­ radien sind nicht möglich.

Bei einer bekannten Bedieneinrichtung für eine fernübertragbare Stelleinrichtung, die sich eines Kraftübertragungsglieds mit einem als Seil ausgebildeten biegeschlaffen Zugmittel bedient (DE 41 35 263 A1) hat man daher jeweils einen an der Bedieneinrichtung und an der Stelleinrichtung angreifenden Kraftspeicher in Form einer Metallfeder vorgesehen. Die Momentankräfte der Kraftspeicher entsprechen sich mit entgegengesetzter Wirkung, so daß in jeder Stellung der Bedieneinrichtung bei straff gezogenem Seil ein Kraftgleichgewicht herrscht. Hierdurch wird eine spielfreie Kraftübertragung bei guter Leichtgängigkeit der Bedieneinrichtung erreicht, wobei der Übertragungsweg problemlos an die konstruktiv vorgegebenen Gegebenheiten des Einbauraums angepaßt werden kann. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß Bedieneinrichtung und Stelleinrichtung im Fernbedienungssystem mit zusätzlichen Federn ausgestattet werden müssen, was einen konstruktiven Eingriff in diese vom Übertragungsglied getrennten Baueinheiten bedeutet. Da in der Regel die einzelnen Baueinheiten des Fernübertragungssystems bei verschiedenen Firmen an verschiedenen Orten gefertigt, geprüft und montiert werden, ist für die Sicherstellung der Funktion des kompletten Fernübertragungssystems ein erheblicher Aufwand zur Abstimmung erforderlich. Außerdem ist dadurch eine Robotermontage nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftübertragungsglied der eingangs genannten Art zu schaffen, das bei zugelassenen groben Fertigungstoleranzen zwischen Hülle und biegeschlaffem Zugmittel und nicht vorgeschriebenen Toleranzen in seiner Verlegung ein Präzisionsbauteil mit spiel freier Stellkraft- und Stellwegübertragung darstellt, als geprüfte Kompletteinheit vorliegt und am Einbauort ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen an Betätigungselement und Stellorgan problemlos, insbesondere durch Robotermontage, mit Betätigungselement und Stellorgan verbunden werden kann.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftübertragungsglied der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Kraftübertragungsglied hat den Vorteil, daß Hülle, biegeschlaffes Zugmittel und Federn eine leichte hochflexible Kompletteinheit bilden, die wegen kleiner Verlegeradien und hoher Unempfindlichkeit gegen Abknickung raumsparend und problemlos transportiert und gelagert werden kann. Diese Kompletteinheit kommt aus einer Hand und ist damit funktionsfertig geprüft. Sie kann einfach montiert werden, da lediglich die Zugmittelenden vor Ort mit Betätigungselement und Stellorgan zu verbinden sind, was in einem automatischen Montageprozeß durchgeführt werden kann Die Stellkraftübertragung ist, unabhängig von den Fertigungstoleranzen zwischen Hülle und Zugmittel, absolut spielfrei, da das Zugmittel durch die Federn von beiden Enden her stets auf Zug belastet ist, und mit hohen Kräften in beiden Richtungen möglich, vom Betätigungselement aus gesehen also sowohl in Schub- als auch in Zugrichtung. Durch die Zulassung großer Toleranzen bei der Fertigung sowie die in einer Hand erfolgende komplette Montage und Prüfung ist eine erhebliche Kostenreduzierung bei der Herstellung möglich. Das Kraftübertragungsglied bietet gleichzeitig einen Überlastschutz für das Stellorgan in Schubrichtung, z. B. bei infolge Hitze oder Kälte verklemmtem Stellorgan, da dieses in Schubrichtung ausschließlich von der am stellorganseitigen Ende des Kraftübertragungsglieds angeordneten Feder betätigt wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kraftübertragungsglieds mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die beiden Federn, die vorzugsweise als Schenkelfedern ausgeführt werden, zumindest weitestgehend die gleiche Federcharakteristik auf. Dadurch heben sich die Federwirkungen an jedem Betriebspunkt innerhalb des Kraftübertragungsglieds auf.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein zwischen Betätigungsort und Stellort angeordnetes Kraftübertragungsglied zur Übertragung einer Stellkraft, teilweise geschnitten und schematisch dargestellt,

Fig. 2 die Federcharakteristik der in Fig. 1 rechts dargestellten Feder des Kraftübertragungsglieds,

Fig. 3 und 4 jeweils die Stellung der in Fig. 1 rechts dargestellten Feder bei minimalem bzw. maximalem Stellweg S des Kraftübertragungsglieds,

Fig. 5 die Federcharakteristik der in Fig. 1 links dargestellten Feder des Kraftübertragungsglieds,

Fig. 6 ein zwischen Betätigungsort und Stellort angeordnetes Kraftübertragungsglied gemäß einem modifizierten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 und 8 jeweils die Federcharakteristik der in Fig. 6 links und rechts dargestellten Schenkelfeder,

Fig. 9 die Federcharakteristik des Kraftübertragungsglieds in Fig. 6.

Das in Fig. 1 schematisch und teilweise geschnitten dargestellte Kraftübertragungsglied dient zum Übertragen einer Stellkraft von einem an einem Betätigungsort 11 angeordneten Betätigungselement (hier nicht dargestellt) zu einem an einem davon fernen Stellort 12 angeordneten Stellorgan (hier nicht dargestellt) und dort zur Durchführung einer Verstellbewegung am Stellorgan. Beispielsweise ist das Betätigungselement ein Handhebel und das Stellorgan die Luftklappe einer Klimaanlage, die in verschiedene Schwenklagen umstellbar ist. Das Kraftübertragungsglied umfaßt eine flexible rohrförmige Hülle 13, die bevorzugt aus Draht gewickelt ist, wie dies vom Aufbau der Umhüllung eines bekanten Bowdenzugs her bekannt ist, sowie ein in der Hülle 13 verlaufendes Seil 14, das an beiden Stirnenden der Hülle 13 aus dieser austritt und endseitig mit dem Betätigungselement und dem Stellorgan verbunden wird. Hierzu ist an jedem Ende des ein biegeschlaffes Zugmittel darstellenden Seils 14 eine Öse 15 bzw. 16 angeformt, die zum Anschluß des Betätigungselements bzw. des Stellorgans dient. Weiterhin gehören zum Kraftübertragungsglied zwei Federn 17, 18, die endseitig angeordnet sind. Jeweils eine Feder 17 stützt sich dabei zwischen dem Hüllenende 131 bzw. 132 und dem von den Ösen 15, 16 gebildeten Ende des Seils 14 ab. Die Ausbildung und die Anordnung der Federn 17, 18 sind dabei so getroffen, daß von den Federn 17, 18 auf das Seil 14 jeweils eine Zugkraft ausgeübt wird, wobei die Zugkräfte der beiden Federn 17, 18 einander entgegengerichtet und in jeder Position nahezu gleich groß sind.

In dem Ausführungsbeispiel des Kraftübertragungsglieds in Fig. 1 ist die eine Feder 17 als Schenkelfeder und die andere Feder 18 als Schraubendruckfeder ausgebildet. Die Federcharakteristiken der beiden Federn 17, 18, die in Fig. 2 und 5 dargestellt sind, sind so dimensioniert, daß die Federkräfte der beiden Federn 17, 18 in etwa der Mitte ihres Verstellwegs s gleich groß sind. Der Stellweg s ist in Fig. 1 für jede Feder 17,18 angedeutet. Beim Stellweg s₁ (vgl. Fig. 2 und 5) nehmen die beiden Federn 17,18 ihre in Fig. 1 dargestellte Stellung ein. Beim Stellweg s₃ ist die rechte Feder 17 (Schenkelfeder) voll gespannt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, die Feder 18 (Schraubendruckfeder) nimmt ihre größte Länge ein. Beim Stellweg s₄ ist die Schenkelfeder 17 bis nahe ihrem Übertotpunkt aufgeweitet, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, die Schraubendruckfeder 18 ist auf Block zusammengedrückt und das Ende des Stellwegs ist erreicht. Wie ohne weiteres erkennbar ist, kann mittels eines an der Öse 16 angreifenden Betätigungselements eine Verstellkraft sowohl in Schubrichtung (Stellweg s₁-s₄) als auch in Zugrichtung (Stellweg s₁-s₃) auf ein an der Öse 15 befestigtes Stellorgan aufgebracht und dieses um den Stellweg s in entgegengesetzten Richtungen verstellt werden.

In vorteilhafter Weise kann die Schraubendruckfeder 18 einstückig aus dem Wickeldraht der Hülle 13 geformt werden. Zur Abstützung der Schenkelfeder 17 ist am Ende der Hülle 13 eine Öse 19 ausgebildet, die vorzugsweise wiederum einstückig aus dem Wickeldraht der Hülle 13 geformt ist. In diese Öse 19 wird der eine Schenkel der Schenkelfeder 17 eingehängt, während der andere Schenkel endseitig an der Öse 15 des Seils 14 befestigt wird. Bei der Montage des Kraftübertragungsglied wird die Hülle 13 endseitig einerseits am Betätigungsort 11 und andererseits am Stellort 12 räumlich festgelegt, was durch Einspannelemente 20, 21, die in Fig. 1 schematisch angedeutet sind, bewerkstelligt werden kann. Zwischen den Einspannelementen 20, 21 kann die Hülle 13 je nach Einbauverhältnissen beliebig mit einer größeren Anzahl von Biegungen verlegt werden.

Das in Fig. 6 schematisch skizzierte Ausführungsbeispiel eines weiteren Kraftübertragungsglied unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Kraftübertragungsglied lediglich dadurch, daß die beiden Federn 17 und 18′ identisch und als Schenkelfedern mit gleicher Federcharakteristik ausgebildet sind. Die Federcharakteristiken der Schenkelfedern 17 und 18′ sind in Fig. 8 und 7 dargestellt. Da beide Federkräfte gegeneinander wirken, wird zumindest weitestgehend eine Symmetrie bezüglich der Federkennlinien erreicht, wie dies in Fig. 9 skizziert ist. Das bedeutet, daß sich die Federwirkungen in jedem Betriebspunkt aufheben und somit die Ösen 15 und 16 des Seils 14 an jedem Punkt des Stellwegs s in der eingestellten Stellung verharren.

Claims (5)

1. Kraftübertragungsglied zum Übertragen einer Stellkraft von einem an einem Betätigungsort angeordneten Betätigungselement zu einem an einem davon fernen Stellort angeordneten Stellorgan mit einer am Betätigungs- und Stellort jeweils endseitig festlegbaren, flexiblen, rohrförmigen Hülle und mit einem in der Hülle verlaufenden biegeschlaffen Zugmittel, insbesondere Seil, das endseitig jeweils mit Betätigungselement und Stellorgan verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen jedem Hüllenende (131, 132) und dem diesem Hüllenende zugeordneten Ende (Öse 15 bzw. Öse 16) des Zugmittels (Seil 14) eine Feder (17, 18; 17, 18′) so abstützt, daß sie auf das Zugmittel (Seil 14) eine Zugkraft ausübt.

2. Kraftübertragungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Federn (17, 18′) die gleiche Federcharakteristik aufweisen.

3. Kraftübertragungsglied nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (17, 18; 17, 18′) als Druckfedern und/oder Schenkelfedern ausgebildet sind.

4. Kraftübertragungsglied nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (13) aus Draht gewickelt ist und die Federn (18) einstückig aus dem Wickeldraht geformt sind.

5. Kraftübertragungsglied nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (13) aus Draht gewickelt ist und daß die Wickeldrahtenden zu Ösen (19) geformt sind, in denen die Federn (17) eingehängt sind.