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Die
Erfindung betrifft einen Stellmechanismus zur Einstellung der Winkelposition
eines Spiegelelementes in einem Außenspiegel für ein Kraftfahrzeug,
wobei der Stellmechanismus einen Elektromotor und ein Spiegeleinstellelement
aufweist, das mit diesem über
einen Antriebsstrang bewegbar gekoppelt ist. Ein derartiger Stellmechanismus,
der die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, ist
aus der
US 4 915 493 bekannt.
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Es
ist allgemein bekannt, dass Kraftfahrzeuge, beispielsweise Autos,
mit Hilfsmitteln ausgestattet sind, die eine Beobachtung dessen,
was auf der Seite des Kraftwagens und hinter dem Kraftwagen passiert,
ermöglichen.
Häufig
sind derartige Hilfsmittel als Außenspiegel gestaltet. Normalerweise
weist ein Außenspiegel
ein schalenförmiges
Gehäuse
auf, das an einem vorderen Teil der Seite des Kraftfahrzeugs angebracht
und in dem ein Spiegelelement untergebracht ist. Das Spiegelelement
ist häufig
im Wesentlichen plattenförmig
gestaltet und schließt
einen Winkel mit der Hauptachse des Kraftfahrzeugs sowohl in der
horizontalen Ebene als auch in der vertikalen Ebene ein. Die horizontalen
und die vertikalen Winkel sind unter anderem von der Länge und
den persönlichen
Vorzügen
des Fahrers des Kraftfahrzeugs abhängig. Um eine Festsetzung der
gewünschten
Winkel für
jeden Fahrer zu ermöglichen, ist
das Spiegelelement derart mit dem Spiegelgehäuse verbunden, dass es um wenigstens
eine Schwenkachse, jedoch häufig
um zwei Schwenkachsen, die zwischeneinander einen rechten Winkel
einschließen,
verschwenkbar ist.
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Weil
die von einem Fahrer gewünschten Winkel
normaler weise lediglich von dem Fahrersitz des Fahrzeugs aus bewertet
werden können
und weil der Fahrer normalerweise das Spiegelelement von dieser
Position aus nicht manuell einstellen kann, ist es erwünscht, dass
die Position des Spiegelelementes in dem Außenspiegel ferngesteuert mittels
eines Stellmechanismus eingestellt werden kann.
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Vorzugsweise
weist der Stellmechanismus dann einen Elektromotor und ein Spiegeleinstellelement
auf, das mit diesem über
einen Antriebsstrang bewegbar gekoppelt ist. Aufgrund der Verwendung eines
Elektromotors kann der Stellmechanismus verhältnismäßig kompakt gestaltet werden,
während
mit der Unterstützung
des Antriebsstrangs eine verhältnismäßig schnelle
Drehbewegung der Ausgangswelle des Elektromotors in eine verhältnismäßig langsame
Bewegung des Einstellelementes umgewandelt werden kann, so dass
die Winkelposition des Spiegelelementes in dem Außenspiegel
genau festgesetzt werden kann.
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Um
mit der Hilfe des Antriebsstrangs ein geeignetes untersetzendes
Getriebe zwischen dem Elektromotor und dem Spiegeleinstellelement
zu verwirklichen, ist es früher
vorgeschlagen worden, den Antriebsstrang in Form eines Zahnradgetriebes
zu realisieren, dessen Zahnräder
mit einer herkömmlichen
Evolventenverzahnung versehen sind.
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Obwohl
ein mit einem derartigen Zahnradgetriebe versehener Stellmechanismus
verhältnismäßig preiswert
hergestellt werden kann, weist ein derartiges herkömmliches
Evolventenzahnradgetriebe den Nachteil auf, dass ein kontinuierlicher
kämmender
Eingriff zwischen zwei miteinander zusammenwirkenden Zahnrädern nur
dann realisiert werden kann, wenn jedes Zahnrad wenigstens sechs
Zähne entlang
des Umfangs trägt.
Angesichts des beschränkten
Konstruktionsraums, wie er für
den Stellmechanismus in dem Spiegelgehäuse verfügbar ist, muss das Zahnradgetriebe
folglich in der Praxis mit mehreren Getriebestufen realisiert sein,
um die verhältnismäßig große Untersetzung
der Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors, die für diese
Anwendung erforderlich ist, zu verwirklichen. Dies hat den Nachteil
zur Folge, dass nicht nur die Herstellungskosten des Antriebsstrangs
steigen, sondern dass auch der Wirkungsgrad des Getriebes abnimmt, so
dass ein stärkerer
und teurerer Elektromotor gewählt
werden muss. Zusätzlich
führt die
Verwendung mehrerer Getriebestufen in dem Getriebestrang zu einem
größeren Spiel
in dem Antrieb, das im Gebrauch eine unerwünschte Vibration des Spiegelelementes,
das mit dem Spiegeleinstellelement gekoppelt ist, zur Folge haben
kann.
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Aufgrund
der vorerwähnten
Probleme sind Spiegelstellmechanismen mit einem Antriebsstrang ausgestaltet,
der eine Schnecke aufweist, die an der Ausgangswelle des Elektromotors
montiert ist, wobei die Schnecke ein Schneckenrad antreibt. Ein
derartiger Spiegeleinstellmechanismus ist in der
US 4 915 494 beschrieben. In diesem
Stellmechanismus ist das Schneckenrad mit einem Innengewinde versehen,
das mit einer Spindel in Eingriff steht, die mit einem Außengewinde
versehen ist, wobei die Spindel das Spiegeleinstellelement bildet.
Im Gebrauch veranlasst die an der Ausgangswelle des Elektromotors montierte
Schnecke das Schneckenrad umzulaufen, während das Innengewinde des
Schneckenrads, das sich mit dem Außengewinde der Spindel in Eingriff befindet,
als Rotations-Translations-Wandler dient, so dass die Spindel sich
entlang der Achse des Schneckenrads vor und zurück bewegen kann. Um eine manuelle
Einstellung des Spiegelelementes im Falle eines Ausfalls des Elektromotors
zu ermög lichen,
ist das Innengewinde mit dem Schneckenrad in einer radial nachgiebigen
Weise verbunden, so dass durch eine elastische Verformung die Verbindung zwischen
dem Innengewinde und dem Außengewinde
vorübergehend
unterbrochen werden kann. Infolgedessen kann das Spiegeleinstellelement
durch Stöße in axialer
Richtung verlagert werden, wenn das Spiegelelement manuell in Bezug
auf das Spiegelgehäuse
verschwenkt wird.
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Ein
Nachteil dieses bekannten Aktuatormechanismus, der mit einem Schneckenradgetriebe ausgestattet
ist, besteht darin, dass er verhältnismäßig komplex
herzustellen ist und dass er einen noch niedrigeren Wirkungsgrad
aufweist, so dass letzten Endes ein verhältnismäßig großer und kostspieliger Elektromotor
gewählt
werden muss.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Aktuator- oder Stellmechanismus der in dem Oberbegriff
erwähnten
Art zu schaffen, bei dem die vorerwähnten Nachteile vermieden werden
können.
Hierzu ist der Stellmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang ein Hauptzahnrad,
das in dem Antriebsstrang nahe an dem Spiegeleinstellelement eingefügt ist,
und ein Ritzel aufweist, das mit dem Hauptzahnrad kämmend in
Eingriff steht, wobei das Ritzel in dem Antriebsstrang näher an dem
Elektromotor angeordnet ist, wobei das Hauptzahnrad und das Ritzel mit
einer Evoloidverzahnung versehen sind.
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In
diesem Zusammenhang ist eine Evoloidverzahnung an einem Ritzel als
Antriebszahnrad als ein Ritzel mit einer Verzahnung entsprechend
DIN 3960 zu verstehen, wobei
- – die Anzahl
der Zähne
Z kleiner ist als 6, vorzugs weise 2 oder 3;
- – der
Zahnwinkel β größer ist
als 15°;
- – die
Profilverschiebung x1 des Ritzels größer ist als 0,5;
- – die
Profilverschiebung x2 des Hauptzahnrads kleiner als oder gleich
0 ist;
- – der
Zahnfußhöhenfaktor
hFfP2 des Hauptzahnrads größer als
oder gleich dem Zahnkopfhöhenfaktor
haP1 des Ritzels ist; und
- – der
Zahnkopfhöhenfaktor
haP2 des Hauptzahnrads im Wesentlichen gleich
dem Zahnfußhöhenfaktor
hFfP1 des Ritzels ist. Das Evoloidhauptzahnrad
weist dann eine entsprechende Verzahnung auf.
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Eine
derartige Evoloidverzahnung ist eine spezielle Variante der Evolventenverzahnung
und ist in größeren Einzelheiten
in Zahnrad Technik – Evolventen
Sonderverzahnungen von K. Roth, Springer Verlag ISBN 3-540-64236-6,
beschrieben. Durch die Verwendung der Evoloidverzahnung kann ein
Ritzel insbesondere mit weniger als 6 Zähnen ausgestattet sein, die
sich unter einer Neigung entlang des Umfangs des Ritzels erstrecken,
wobei die Zähne
derart gestaltet sind, dass im Zusammenwirken mit einem entsprechenden
Evoloidhauptzahnrad stets wenigstens ein Zahn des Ritzels im kämmenden
Eingriff steht.
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Demgemäß kann durch
die Verwendung einer Evoloidverzahnung eine kontinuierliche Eingriffsverbindung
auch dann sichergestellt werden, wenn ein Zahnrad fünf oder
weniger Zähne
an seinem Umfang trägt.
Indem zugelassen wird, dass das Ritzel weniger als 6, vorzugsweise
2 oder 3 Evoloidzähne trägt, ist
es möglich,
mit einer einzigen Getriebestufe dennoch ein ausreichend hohes Getriebeübersetzungsverhält nis zu
realisieren. Durch die Verwendung eines derartigen singulären Zahnradgetriebes in
dem Antriebsstrang kann der Antriebswirkungsgrad hoch sein, so dass
ein verhältnismäßig kleiner und
kostengünstiger
Elektromotor ausgewählt
werden kann. Außerdem
ist lediglich eine begrenzte Anzahl von Teilen für den Antriebsstrang erforderlich,
so dass weniger Spiel auftritt.
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Die
Erfindung basiert auf der Einsicht, dass der zuvor für Stellmechanismen
für Außenspiegel aufgegebene
Weg eines mit Zahnrädern
ausgestatteten Antriebsstrangs durch die Verwendung einer an sich
bekannten Evoloidverzahnung weiter verfolgt werden kann.
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Außerdem lässt sich
durch die Verwendung des Evoloidzahnradgetriebes realisieren, dass
die Längsachse
des Motors parallel zu der Drehachse des Hauptzahnrads verläuft, so
dass der Stellmechanismus mit einer kompakten Gestalt ausgeführt sein kann.
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Vorteilhafterweise
ist der Antriebsstrang von der selbstsperrenden Form, indem vorzugsweise
das Ritzel mit einem Lagerzylinder versehen ist, das sich koaxial
in Bezug auf die Mittellinie des Ritzels erstreckt, wobei der Durchmesser
des Lagerzylinders größer ist
als der Durchmesser der Verzahnung. Dadurch wird erreicht, dass
der Antriebsstrang selbstsperrend wirkt, wenn bei einer von Hand
ausgeführten
Einstellung der Winkelposition des Spiegelelementes in Bezug auf
das Gehäuse
das Hauptzahnrad das Ritzel antreibt. Es ist zu bemerken, dass durch
die Verwendung des Lagerzylinders in einer eleganten Weise die Neigung
der Evoloidverzahnung zur Selbstsperrung, die bereits inhärent vorhanden ist,
mit einer einfachen Maßnahme
ausreichend verstärkt
werden kann, um mit ausreichender Betriebssicherheit in einem Spiegeleinstellmechanismus
zu funktionieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ferner eine
Rutschkupplung zwischen dem Hauptzahnrad und dem Spiegeleinstellelement
in dem Antriebsstrang eingefügt.
Dadurch kann erreicht werden, dass bei einer manuellen Einstellung
des Spiegelelementes die Drehwelle des Elektromotors nicht angetrieben
ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner einen Außenspiegel für ein Kraftfahrzeug,
der ein im Wesentlichen schalenförmiges
Spiegelgehäuse
und ein Spiegelelement, das um wenigstens eine Schwenkachse in Bezug
auf dieses schwenkbar angeordnet ist, sowie einen Stellmechanismus
zur Einstellung der Winkelposition des Spiegelelementes in Bezug
auf das Spiegelgehäuse
durch Verschwenkung des Spiegelelementes aufweist, wobei der Stellmechanismus
einen mit dem Spiegelgehäuse
verbundenen Elektromotor und ein Spiegeleinstellelement aufweist,
das mit dem Motor über
einen Antriebsstrang bewegbar gekoppelt und mit dem Spiegelelement
verbunden ist, wobei die Antriebskette ein Hauptzahnrad aufweist,
das in dem Antriebsstrang näher
an dem Spiegeleinstellelement eingefügt ist, und ferner ein Ritzel aufweist,
das mit dem Hauptzahnrad kämmt,
wobei das Ritzel in dem Antriebsstrang näher an dem Elektromotor eingefügt ist,
wobei das Hauptzahnrad und das Ritzel ferner über eine Evoloidverzahnung
zusammenwirken.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird auf der Grundlage einer beispiel haften Ausführungsform
weiter erläutert,
die in einer Zeichnung dargestellt ist.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematisierte ebene Draufsicht auf einen Außenspiegel mit einem Stellmechanismus gemäß der vorliegenden
Erfindung, in einer Querschnittsdarstellung;
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2 eine
schematisierte Perspektivansicht des Antriebsstrangs des Stellmechanismus
nach 1;
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3 eine
schematisierte Perspektivansicht des Ritzels und eines Teils des
Hauptzahnrads des Antriebsstrangs nach 2; und
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4 eine
schematisierte Querschnittsdarstellung des Hauptzahnrads des Stellmechanismus nach 2.
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Es
ist zu betonen, dass die Figuren lediglich schematische Darstellungen
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigen. In den Figuren sind gleiche oder einander
entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 veranschaulicht
einen Außenspiegel 1 für ein Kraftfahrzeug.
Der Außenspiegel 1 ist
mit einem im Wesentlichen schalenförmigen Spiegelgehäuse 2 und
einem Spiegelelement 3 versehen, das in Bezug auf dieses
um eine Schwenkachse A schwenkbar angeordnet ist. Das Spiegelelement 3 weist
eine Spiegelplatte 4 und einen Träger 5 auf.
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Das
Spiegelgehäuse 2 ist
mit einem Stellmechanismus 6 versehen, der einen Gleichstromelektromotor 8,
einen Antriebsstrang 9 und ein Spiegeleinstellelement 7 enthält, das
mit dem Spiegelelement 3 in der Nähe des Trägers 5 gekoppelt ist.
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Der
Aufbau eines derartigen Außenspiegels und
die Art und Weise der Integration eines oder mehrerer Stellmechanismen
in diesem ist für
einen Fachmann mit gewöhnlichem
Fachwissen ausreichend bekannt und wird hier nicht näher erläutert.
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Bezugnehmend
auf 2 ist veranschaulicht, dass der Antriebsstrang 9 des
Stellmechanismus 6 mit einer Schnecke 15 versehen
ist, die auf der Ausgangswelle des Gleichstromelektromotors 8 getragen
ist. Die Schnecke 15 treibt ein Schneckenrad 16 an,
das ein sich koaxial entlang seiner Drehachse 9 erstreckendes
Ritzel 10 trägt,
das zwei entlang seines Umfangs vorgesehene Evoloidzähne 11 aufweist.
Die Zähne 11 stehen
im kämmenden
Eingriff mit Evoloidzähnen 13,
die entlang des Außenumfangs
eines Hauptzahnrads 12 vorgesehen sind. Das Hauptzahnrad
weist beispielsweise 21 Zähne
auf, so dass zwischen der Drehachse 9 des Motors und der Drehachse 17 des
Hauptzahnrads 12 eine Untersetzung von 2/21 verwirklicht
ist.
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Die
Drehachse 9 des Ritzels und die Drehachse 17 des
Hauptzahnrads 12 sind parallel zueinander ausgerichtet.
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Das
Ritzel 10 ist mit einem Lagerzylinder 14 eines
Durchmessers D versehen, der größer ist
als der durch die Zähne 11 des
Ritzels 10 gebildete Durchmesser D', so dass der Antriebsstrang 9 selbstsperrend
wirkt, wenn die Spiegelplatte 4 von Hand verschwenkt wird.
Aus Gründen
der Übersichtlichkeit sind
die Lagerstellen des Antriebsstrangs in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Das
Hauptzahnrad 12 ist mit dem Spiegeleinstellelement 7 in
der Richtung des zweispitzigen Pfeils P1 gekoppelt.
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Zu
diesem Zweck ist das Hauptzahnrad 12 mit einer Bohrung 19 versehen,
die sich koaxial zu der Ausgangswelle 17 erstreckt, wobei
in der Bohrung ein Ritzel 20 aufgenommen ist. Die Verzahnung 21A des
Ritzels 20 steht mit der Verzahnung 21B des Spiegeleinstellelementes 7 kämmend in
Eingriff. Die Verzahnung des Spiegeleinstellelementes 7 ist
in Form eines Zahnradsegmentes mit einer inneren Evolventenverzahnung
gestaltet, die eine gekrümmte
Zahnbahn 21 bildet.
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Durch
Verdrehung der Ausgangswelle des Elektromotors kann das Spiegeleinstellelement 7 über den
Antriebsstrang hin und her in der Richtung des doppelspitzigen Pfeils
P1 bewegt werden, so dass das Spiegelelement 3 um die Schwenkachse
A verschwenkt werden kann, wie dies mit dem doppelspitzigen Pfeil
P2 in 1 angezeigt ist.
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Die
Verbindung zwischen der Bohrung 19 des Hauptzahnrads 12 und
dem Ritzel 20 basiert auf Reibung und kann durch Rutschen
vorübergehend unterbrochen
werden. Infolgedessen bilden die Bohrung 19 und das Ritzel 20 eine
Rutschkupplung, so dass das Spiegeleinstellelement 7 von
Hand eingestellt werden kann, ohne einen Schaden an dem Antriebsstrang 9 zu
verursachen.
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Bezugnehmend
auf 4 ist dort veranschaulicht, dass die Bohrung 19 eine
stufenförmige Gestalt
aufweist und dass das Hauptzahnrad einen Klemmring 22 trägt, der
sich in der Bohrung 19 erstreckt, wobei der Klemmring 22 einen
verbreiterten Teil 20A des Ritzels 20 umgreift.
Während
einer durch den Motor angetriebenen Einstellung übt der Klemmring 22 ein
ausreichend großes
Reibmoment auf das Ritzel 20 aus, so dass diese im Gebrauch miteinander
gekuppelt sind. Bei einer manuellen Einstellung wird über das
Ritzel 20 ein Moment auf den Klemmring 22 übertragen,
das größer ist
als das maximale Reibmoment, das über den Klemmring zwischen
dem Ritzel 20 und dem Hauptzahnrad 12 übertragen
werden kann. In Folge des Verdrehungswiderstands in dem auf der
Motorseite angeordneten Teil des Antriebsstrangs 9 rutscht
der Zapfen 20 nun in Bezug auf das Hauptzahnrad 12,
so dass eine Beschädigung
des Antriebsstrangs 9 vermieden wird und eine sanfte von
Hand durchgeführte
Einstellung möglich
ist.
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Der
Klemmring 22 ist vorteilhafterweise mit einem oder mehreren
vorgebogenen Teilen 23 versehen, die aus der Ebene des
Rings hinausreichen, wobei die Teile 23 in einer Ausnehmung 24 des
Hauptzahnrads aufgenommen sein können,
um den Klemmring durch Verriegelung an einer Verdrehung in Bezug
auf das Hauptzahnrad 12 zu hindern. In eleganter Weise
ist der Innendurchmesser des Klemmrings 22 etwas kleiner
als der Außendurchmesser des
verbreiterten Teils 20A des Ritzels 20 gewählt, so dass
der Klemmring 22 den verbreiterten Teil 20A des
Ritzels 20 mit einer Klemmpassung umgreifen kann. Vorteilhafterweise
ist der dicker gestaltete Teil 20A des Ritzels 20 mit
einer Ringnut versehen.
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Die
Außenseite
des Klemmrings 22 liegt nach der Montage der vorgebogenen
Teile 23 in der Ausnehmung 24 vorzugsweise genau
an der Innenseite der abgestuften Bohrung 19 an.
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Es
ist zu bemerken, dass die vorstehend beschriebene Rutschkupplung
und der vorstehend beschriebene Klemmring als solche vorteilhafterweise auch
in anderen Anwendungen, insbesondere in Stellmechanismen, in denen
kein Evoloidzahnradgetriebe eingesetzt wird, verwendet werden können.
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In 3 sind
das Evoloidritzel 10 und das Evoloidhauptzahnrad 12 in
ihren Einzelheiten dargestellt.
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Es
ist zu bemerken, dass die Erfindung nicht auf die hier dargestellten
beispielhaften Ausführungsformen
begrenzt ist. Somit kann der Außenspiegel
mit zwei Stellmechanismen ausgestaltet sein, und das Spiegelelement
kann in dem Spiegelgehäuse
in Bezug auf zwei Schwenkachsen schwenkbar aufgenommen sein, wobei
die Schwenkachsen vorzugsweise einen rechten Winkel zwischeneinander einschließen. Ferner
kann in dem Antriebsstrang ein linearer Rotationsbewegungs-Translationsbewegungs-Wandler
eingefügt
werden. Außerdem
kann die Ausgangswelle des Elektromotors unmittelbar ein Evoloidritzel
tragen. Demgemäß kann der
Antriebsstrang auch ohne ein Schneckenradgetriebe aufgebaut sein.
Ferner kann der Antriebsstrang mit einem mehrstufigen Evoloidzahnradgetriebe
ausgestaltet sein, und es können
mehrere Evoloidritzel ein einzelnes Evoloidhauptzahnrad antreiben.
Der Antriebsstrang kann auch mit einer zusätzlichen Zahnradstufe mit einer
herkömmlichen
Evolventenverzahnung ausgestattet sein. Außerdem kann die Rutschkupplung
auf viele unterschiedliche Arten konstruiert sein.
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Derartige
Modifikationen sind für
Fachleute offensichtlich, und es versteht sich, dass sie in den Schutzumfang
der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen angegeben ist, fallen.