JP4732899B2 - 長手方向軸線を有する回転体の周囲に配置された、プレテンションのかけられたばねのトルクを増大させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、長手方向軸線を有する回転体の周囲に配置された、プレテンションのかけられたばねのトルクを増大させる方法に関する。プレテンションのかけられたばねのトルクを増大させる方法は公知である。この場合には、プレテンションのかけられたばねを回転可能な軸の周囲に配置することが提案されている。プレテンションのかけられたばねの両端は、回転可能な軸に所属するストッパにて固定されている。このような形式で支承された、プレテンションのかけられたばねは、最初の角度距離に対しては、力の作用なしで回動させられ得ることがしばしば望まれている。回転可能な軸の最大１の完全回転後に、ばねの一端は通常はケーシング部分に配属されるストッパに当接させられる。次いで回転が続行されると、ばねのプレテンション力よりも大きな力が作用することによりトルクが増大させられる。この方法の欠点は、トルクが増大させられる前に、プレテンションのかけられたばねが、付加的な力の作用なしで最大でも１完全回転しか実施できないことである。しかし技術的には、プレテンションのかけられたばねがトルクを増大させる前に、複数回の完全回転をばねが行なうことがしばしば望まれる。公知の装置ではこの要求を満たすことはできない。

本発明の課題は、長手方向軸線を有する回転体の周囲に配置された、プレテンションのかけられたばねのトルクを増大させる方法を改良して、トルクの増大が、付加的な力の作用なしで、プレテンションのかけられたばねが複数回転させられてはじめて導入されるようにすることである。さらに本発明はトルクを増大する方法の使用を提供することも目的としている。

本発明の根底とする課題は、長手方向軸線を有する回転体の周囲に配置された、プレテンションのかけられたばねであって、第１の端部と第２の端部とがプレテンション状態で、回転体に結合された第１のストッパもしくは第２のストッパにて位置決めされているばねのトルクを高める方法において、回転体が当初、外部の力の作用なしで、その長手方向軸線を中心として少なくともＸ回転を行ない、その際、第１の端部は各回転ごとに１度、少なくともＸ＋１の歯と該歯に対して平行に配置された１つのカムとを有するカム輪に係合し、回転体の１回転あたり歯１つ分だけ回動させ、回転体が少なくともＸ回転のあとでその回転運動を続行して、同時にカム輪がそのカムで第３のストッパに接触しかつ第１の端部がカム輪に係合するまで、プレテンション状態に晒され、その際、第１の端部はカム輪に係合した状態に留まりかつ第１のストッパにおける第１の端部の位置決めは解除されることによって解決された。出発状態でトルクが存在している場合には、これはばねのプレテンションによって調節されるトルクである。プレテンションのかけられたばねの第１の端部は第１のストッパにて位置決めされ、ばねの第２の端部は第２のストッパにて位置決めされている。第１のストッパも第２のストッパも回転体に結合されている。この場合には結合は直接的な結合であることができる。しかしながら第１のストッパ又は第２のストッパを少なくとも１つの結合部分を介して回転体に結合することもできる。回転体は当初、力の作用なしで少なくともＸ回転、回転軸として示された回転体の長手方向軸線を中心として回転を行なう。この場合、「力の作用なしで」とは、プレテンションのかけられたばねの第１の端部にも第２の端部にも力が作用していないことを意味する。又、「少なくともＸ回転とは回転の数が整数的ではないが１よりも大きいことを意味する。これは、カム輪の配置位置に対するプレテンションのかけられたばねの第１の端部の出発位置に関連する。カムは歯に対し平行に配置されている。これはカムが強制的にカム輪の歯に直接的に隣り合って配置されなければならないことを意味する。したがって例えば２つの隣り合った歯の間に歯平面に対し平行な面にカムを配置することもできる。通常は、伝動技術にしたがって可能である限り、プレテンションのかけられたばねに対する外部の力の作用なしでＸ回転を、トーションばねとして構成されていることができるプレテンションのかけられたばねの張力によってトルクが増大される前に行なう限り、カム輪にＸ＋１の歯を設けることで十分である。しかし伝動技術的な理由から、適当なより大きな歯数を選択する必要がある場合もある。この結果としてプレテンションのかけられたばねに対する力の作用なしでＸ回転を実現したあとでトルクを増大させるために、場合によっては複数のカムを配置しなければならなくなる。このような場合には通常は２つのカムで足りる。驚くべき形式でこの方法ではプレテンションのかけられたばねのトルクの増大は比較的に問題なく行なうことができることが示された。この場合には前もってプレテンションのかけられたばねのプレテンション力を維持したうえで複数回転を行なうことができる。したがって既にプレテンションがかけられたばねに付加的な力を作用させることない３６０°の回転の後ではじめて、実施においては複数回の回転の後でトルクの増大を開始させることができる。これは多くの技術領域で望まれていることである。このために必要な付加的な費用はきわめてわずかである。

本発明の有利な構成の特徴は、プレテンションのかけられたばねが回転体として配置された軸の周囲に配置されていることである。これは回転体の周囲に、プレテンションのかけられたばねを配置することを容易にしかつ例えば回転体として使用される４角材料によって発生する、プレテンションのかけられたばねの損傷を回避する。

本発明の別の有利な構成によればばねの第１の端部はセルフロックするカム輪に係合する。セルフロックするカム輪としては、摩擦力によるセルフロック作用を有するカム輪が使用される。これはカム輪が外部の力の作用なしに自動的に回転させられることがないかもしくは外部の力が作用したあとで自動的に回転しないことであると理解されたい。

本発明の別の構成によれば、カム輪は歯１つ分の部分回転を行なったあとでその都度２つの隣り合った歯の間に係合する球によってその位置に保持されるように構成されている。球は通常はばね力によってカム輪に対し押付けられている。カム輪が歯１つ分回動させられると、例えば球に作用するばね力によって球はカム輪の２つの歯の間の隣りの歯溝に係合する。このような構成でカム輪が１つの歯を越えて自動的に回転することは特に有利な形式で回避される。

さらに本発明の別の構成によれば、回転可能に支承されたカム輪、球、ストッパ及び球とストッパとの間に配置された圧縮ばねから成る構成ユニットのケーシングの１部である第３のストッパにカムが当接させられるように構成されている。このような構成グループの配置は当該方法の実地を容易にし、特に球は比較的に簡単な形式で直接的にカム輪にて位置決めされる。

さらに本発明の別の有利な構成によればばねの第２の端部は回転体に第２のストッパとして配置された孔に位置決めされている。この構成によって構成スペースが有利な形式で節減される。

又、本発明の別の有利な構成によればカム輪への第１の端部の係合は、第１の端部に配置されたスリーブで行なわれている。このスリーブは例えば比較的にやわらかいプラスチック材料から製作されている。このような形式でカム輪への第１の端部の係合は簡易化されロックはほぼ阻止されかつ同時に摩耗が回避される。

最後に本発明は、当該方法を自動車の弁行程を調節するための調節駆動装置に使用することを対象としている。弁行程の調節は比較的に簡単な形式で行なうことが望まれており、これは本発明の方法によって問題なく実現することができる。

以下、図面（図１から図８）に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。

図１はプレテンションのかけられたばねとカム輪とを有する回転体を３次元的に示した図。

図２はプレテンションのかけられた状態で３回転後に回転体とカム輪とプレテンションのかけられたばねとを示した平面図。

図３はプレテンションのかけられたばねのプレテンション状態で、第４の回転がちょうど開始するときの回転体とカム輪とを示した平面図。

図４はプレテンションのかけられたばねのプレテンション状態で第４の回転が開始した直後の回転体とカム輪とを示した平面図。

図５はプレテンションのかけられたばねのプレテンション状態で第４の回転が終了する直前の回転体とカム輪との平面図。

図６は第１のストッパにおける第１の端部の位置決めが解除された後で回転が続行された状態で回転体とカム輪とを示した平面図。

図７はカム輪と球とストッパと圧縮ばねとから成る構成ユニットを３次元的に示した図。

図８は長手方向軸線を有する回転体の周囲に配置されてプレテンションのかけられたトーションばねのトルクを増大させる公知技術による装置の縦断面図。

図１には軸として構成された回転体１とプレテンションのかけられたばね２とが３次元的に示されている。プレテンションのかけられたばね２の第１の端部２ａは該端部２ａに配置されたスリーブ１０でカム輪３に係合する。該カム輪３はＸ＋１の歯３ｂを有している。回転体１の１回転あたりカム輪３は歯３ｂ１つ分だけ回転させられる。第１の端部はプレテンション状態でストッパ１ａに位置決めされる。カム輪３は軸４を介してケーシング５に回転可能に支承されている。ケーシング５は回転可能に支承されたカム輪３と、球７と、ストッパ９と、球７とストッパ９との間に配置された圧縮ばね８とから成る構成ユニットに所属している。この場合、球７は２つの隣り合う歯３ｂの間の歯溝に係合できるように形成されている。このような形式でカム輪３は解除可能に位置決めされ、これによりカム輪３が回転体１の１回転あたり歯３ｂ１つ分よりも大きく回動させられないことが確実にされている。第１のストッパ１ａは結合部分１ｃを介して回転体１として配置された軸と結合されている。しかしながら第１のストッパ１ａを回転体１に直接的に配置することも考えられる。

図２においてはプレテンションがかけられたばね２のプレテンション状態で、既に３回転が行なわれた場合の回転体１とカム輪３とが平面図で示されている。図２から図６までには例としてＸ＝４のケースが示されている。したがってカム輪３は５つの歯３ｂを有し、トルクの増大を開始する前に、まず回転体１が回転体長手方向軸線を中心として、回転体１の上に配置されたばね２に外部の力を作用させることなく、４回転させられるようになっている。第１の端部２ａがカム輪３の２つの歯３ｂの間に係合していたときに回転運動が開始される限り、例えば２全回転と２７０°の部分回転とが実施されると図２に示されているような位置が与えられる。回転体１は時計回りに矢印方向に回転する。この場合、プレテンションのかけられたばね２には付加的な力は外部から作用しない。プレテンションのかけられたばね２の第１の端部２ａは回転体１と結合された第１のストッパ１ａ（図示せず）に当接している。

第１の端部２ａにはカム輪３への係合を容易するスリーブ１０が配置されている。カム輪３は軸４を介して回転可能に支承されかつ歯３ｂにすぐ隣り合って、歯３ｂの平面に対して平行に配置されたカム３ａを有している。カム輪３とカム３ａは通常は有利には単個部分として製作されている。プレテンションのかけられたばね２は第２のストッパ１ｂとして回転体１に配置された孔に位置決めされている。カム輪３の２つの隣り合う歯３ｂの間の歯溝には球７が係合する。この球７は反対側でストッパ９に支持された圧縮ばね８によってカム輪３に押付けられる。回転体１として配置された軸が引続き時計回りに回転させられることによりカム３ａは第３のストッパ６に向かって移動する。このストッパ６はケーシング（図示せず）に配置されているか又は球７が支承されている構成グループの１部である。

図３には回転体とカム輪３とが平面図で示されている。この場合には図２に示された位置から出発して回転体は時計回りに引続き回動させられている。この結果、第１の端部２ａはカム輪３に直接的に係合させられる。この係合によって、同時に球７が圧縮ばね８の力に抗してストッパ９に向かって移動させられることが保証される。

図４には、図３に示された位置から回転体１が引続き回動させられた位置で回転体１とカム輪３とが平面図で示されている。球７は圧縮ばね８の力であらためてカム輪３の２つの歯３ｂの間の位置へもたらされている。カム３ａはその間、第３のストッパ６に当接する。したがってさらにプレテンションのかけられたばね２のプレテンション状態では回転体１はあと１全回転しか行なうことはできない。

図５にはプレテンションのかけられたばね２のプレテンション状態で最後の回転運動が終了する直前の状態で回転体１とカム輪３とが平面図で示されている。いまや第２の端部２ａはあらためてカム輪３に係合する。しかしカム輪３はカム３ａが第３のストッパ６に支持されていることに基づきあらためて別の歯３ｂ１つ分だけ逆時計回りに回動させられることはできない。したがって回転体１が引続き時計回りに回動させられると第２の端部２ａがカム輪３の図示された位置に留まることになる。

図６には、回転体１とカム輪３は図５に示された位置から出発した位置で平面図で示されている。図５に示された位置から出発して回転運動がすでに続行されている。この場合、第１の端部２ａはカム輪３に係合した状態に保たれ、第１のストッパ１ａにおける第１の端部２ａの位置決めが解除される。これは第１のストッパ１ａが引続き回転運動を実施することで実現される。この運動の間、プレテンションにより存在するトルクは引続き高められる。この場合、角度αは付加的な回動角を成す。

図７には回転可能に支承されたカム輪３と、球７と、ストッパ９と、球７とストッパ９との間に配置された圧縮ばね８とから成る構成ユニットが示されている。この場合、構成ユニットのケーシングの１部は同時にカム輪３のカム３ａのための第３のストッパ６を形成する。構成ユニットは比較的にコンパクトに構成され、特に有利な形式で後装備されることもできる。

図８においては公知技術によるプレテンションのかけられたばね２^＊を有する回転体１^＊が縦断面で示されている。プレテンションのかけられたばね２^＊はその第１の端部２^＊とその第２の端部２ｂ^＊とで第１のストッパ１ａ^＊もしくは第２のストッパ１ｂ^＊に位置決めされている。回転体１^＊は最大３６０°の１回転を行なうことができる。遅くともそのときプレテンションのかけられたばね２^＊の第１の端部２ａ^＊は第４のストッパ３^＊に当接する。この第４のストッパ３^＊は例えばケーシングと不動に結合されている。回転体１^＊が引続き回動させられると、トルクは自動的に増大させられる。これは多くの技術的なケースではプレテンションのかけられたばね２^＊のプレテンション状態で回転体１^＊がさらに回転させられてはじめて行なわれることが望まれる。したがって公知技術による方法は明らかに不都合である。

プレテンションのかけられたばねとカム輪とを有する回転体を３次元的に示した図。 プレテンションのかけられた状態で３回転させられた後の回転体とカム輪とプレテンションのかけられたばねとを示した平面図。 プレテンションのかけられたばねのプレテンション状態で、第４回転がちょうど開始するときの回転体とカム輪とを示した平面図。 プレテンションがかけられたばねのプレテンション状態で、第４回転が開始した直後の回転体とカム輪とを示した平面図。 プレテンションのかけられたばねのプレテンション状態で第４の回転が終了する直前の回転体とカム輪との平面図。 第１のストッパにおける第１の端部の位置決めが解除されたあとで回転が続行された状態で、回転体とカム輪とを示した平面図。 カム輪と球とストッパと圧縮ばねとから成る構成ユニットを３次元的に示した図。 長手方向軸線を有する回転体の周囲に配置された、プレテンションのかけられたトーションばねのトルクを増大させる公知技術による装置の縦断面図。

符号の説明

１ 回転体
２ ばね
３ カム輪
４ 軸
５ ケーシング
６ ストッパ
７ 球
８ 圧縮ばね
９ ストッパ
１０ スリーブ

Claims (7)

1. 自動車の弁行程を調節するための調節駆動装置のばね（２）であって、長手方向軸線を有する回転体（１）の周囲に配置されかつプレテンションがかけられかつ第１の端部（２ａ）と第２の端部（２ｂ）とがプレテンション状態で、回転体（１）に結合された第１のストッパ（１ａ）もしくは第２のストッパ（１ｂ）にて位置決めされているばね（２）のトルクを増大させる方法において、回転体（１）が当初、ばね（２）に対する外部の力が作用することなく、その長手方向軸線を中心として少なくともＸ回転を行ない、その際、第１の端部（２ａ）は各回転ごとに１度、少なくともＸ＋１の歯（３ｂ）と該歯（３ｂ）に対して平行に配置された１つのカム（３ａ）とを有するカム輪（３）に係合し、回転体（１）の１回転あたり歯（３ｂ）１つ分だけ回動させ、回転体（１）が少なくともＸ回転のあとでその回転運動を続行して、同時にカム輪（３）がそのカム（３ａ）で第３のストッパ（６）に接触しかつ第１の端部（２ａ）がカム輪（３）に係合するまで、プレテンション状態に晒され、その際、第１の端部（２ａ）はカム輪（３）に係合した状態に留まりかつ第１のストッパ（１ａ）における第１の端部（２ａ）の位置決めは解除されることを特徴とする、長手方向軸線を有する回転体の周囲に配置された、プレテンションのかけられたばねのトルクを増大させる方法。
2. プレテンションのかけられたばね（２）が回転体（１）として配置された軸の周囲に配置されている、請求項１記載の方法。
3. ばね（２）の第１の端部（２ａ）の係合がセルフロック式のカム輪（３）にて行なわれる、請求項２記載の方法。
4. カム輪（３）が、歯（３ｂ）１つ分の各部分回転のあとで、２つの隣り合う歯（３ｂ）の間に係合する球（７）により、解除可能にその位置に保持される、請求項３記載の方法。
5. 回転可能に支承されたカム輪（３）と、球（７）と、ストッパ（９）及び前記球（７）と前記ストッパ（９）との間に配置された圧縮ばね（８）とから成る構成ユニットのケーシング（５）の１部である第３のストッパ（６）に前記カム（３ａ）が接触させられる、請求項４記載の方法。
6. ばね（２）の第２の端部（２ｂ）が第２のストッパ（１ｂ）として回転体（１）に配置された孔に位置決めされる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. カム輪（３）への第１の端部（２ａ）の係合が第１の端部（２ａ）に配置されたスリーブ（１０）によって行なわれる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。

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