NL1006094C2

NL1006094C2 - Aandrijfsysteem met selectiemechanisme.

Info

Publication number: NL1006094C2
Application number: NL1006094A
Authority: NL
Inventors: Johannes Harm Lukas Hogen Esch
Original assignee: Nedap Nv
Priority date: 1997-05-21
Filing date: 1997-05-21
Publication date: 1998-11-25

Description

-1-

AANDRIJFSYSTEEM MET SELECTIEMECHANISME

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een 5 aandrijfsysteem met selectiemechanisme, dat kan worden toegepast om met behulp van slechts één elektromotor meerdere mechanische bewegingen aan te drijven. Een toepassingsvoor-beeld voor de onderhavige uitvinding is het aandrijven van verschillende verstellingsmogelijkheden van een autostoel, 10 waarbij een vijftal verstellingsmogelijkheden, zoals stoel vooruit/achteruit, stoelhoogte op/neer, rugleuning naar voren/achteren, hoofdsteun op/neer en lendeverstelling naar voren/achteren, worden aangedreven met slechts één elektromotor in plaats van zoals gebruikelijk vijf motoren. Het 15 mechanisme kan uiteraard ook worden toegepast voor andere verstellingsmechanismen, waarbij meerdere instellingen noodzakelijk zijn en waarbij deze instellingen niet op hetzelfde tijdstip behoeven plaats te vinden. Een tweede voorbeeld is het verstellen van bedden met behulp van slechts één elek-20 tromotor, waarbij het ruggedeelte, het beengedeelte en het hoofdgedeelte kunnen worden versteld.

De werking van het aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens de uitvinding zal in het vervolg aan de hand van een viertal schematische tekeningen worden verdui-25 delijkt.

Figuur 1 geeft schematisch het centrale aandrijf-gedeelte met elektromotor en selectiemechanisme weer.

Figuur 2 toont het principe van een verstellings-aandrijving volgens de uitvinding.

30 Figuur 3 toont het principe van een verstellings- aandrijving met differentiaalverstelling.

Figuur 4 toont schematisch het principe van het selecteermechanisme bij elk van de differentiaalverstel- ί 0 0 b u j 4 -2- lingsaandrijvingen.

Het basisprincipe van de aandrijving volgens de uitvinding berust op het achtereenvolgens selecteren van één van de verstellingsaandrijvingen en het vervolgens aandrij-5 ven van deze geselecteerde verstellingsbeweging, waarbij zowel het selecteren als het aandrijven met één en dezelfde elektromotor geschiedt. De aandrijving van de verstellingen geschiedt met behulp van een flexibel bewegingselement zoals bijvoorbeeld een getwijnde dunne staalkabel, die via een 10 flexibele buis, een zogenaamde bowdenkabel, naar de verschillende verstellingsaandrijvingen wordt geleid, waarbij deze verstellingsaandrijvingen in serie zijn geplaatst. De staalkabel loopt dus van de centrale aandrijving met elektromotor naar de eerste verstellingsaandrijving, vervol-15 gens van de eerste verstellingsaandrijving naar de tweede verstellingsaandrijving, en zo via alle aanwezige verstellingsaandrijvingen weer retour naar de centrale aandrijving met elektromotor. In figuur 1 is schematisch aangegeven, hoe de staalkabel (8) in de flexibele buis (7) binnenkomt in de 20 centrale aandrijving (11), waarbij een niet getekende elektromotor, eventueel via een tandwielvertragingskast is gekoppeld met as (3). De staalkabel (8) loopt via een keer-wiel (4) naar trommel (1), die op as (3) is bevestigd. De staalkabel is één of meerdere malen om trommel (1) geslagen 25 en verlaat de centrale aandrijving weer bij (9) via flexibele buis (10). Door nu de as (3) aan te drijven, zal de staalkabel (8,9) via trommel (1) in de flexibele buizen (7) en (10) worden verschoven, afhankelijk van de draairichting van de as (3). Eveneens op as (3) is een nokkenschijf (2) 30 aangebracht, met in dit geval vijf nokken, om vijf verschillende verstellingsaandrijvingen te kunnen selecteren. Dit selecteren vindt volgens de uitvinding plaats door de binnenkomende staalkabel (8) en de uitgaande staalkabel (9) in plaats van heen en weer te bewegen gelijktijdig aan te 35 trekken en te spannen, door via één van de nokken van nokkenschijf (2) het keerwiel (4), zoals getekend in figuur 1, naar links te bewegen. Om deze beweging te realiseren, 1006094 -3- wordt via een niet getekende elektrisch aangedreven hefmagneet het nokkenwiel (6), dat verbonden is met keerwiel (4) en dat samen met keerwiel (4) kan verschuiven langs rechtgeleiding (5), zodanig bewogen dat het nokkenwiel (6) 5 axiaal in aangrijping komt met één van de nokken van nokkenschijf (2).

Elk van de vijf nokken van nokkenschijf (2) selecteert daarbij telkens één van de vijf verstellingsaandrij-vingen. Om dit te realiseren, is op as (3) eveneens een niet 10 getekende codeschijf en een vast opgestelde sensor aangebracht, waarmee de stand van de nokkenschijf (2) kan worden vastgesteld en waarmee via de voornoemde hefmagneet het nokkenwiel (6) op het juiste moment in ingrijping kan worden gebracht met de nokkenschijf (2).

15 De met nokkenwiel (6) verbonden hefmagneet is zoda nig uitgevoerd, dat door deze hefmagneet gelijktijdig een pal wordt bediend, welke de schuifbeweging van keerwiel (4) en nokkenwiel (6) tegen terugloop kan blokkeren. Deze pal komt in werking wanneer de hefmagneet niet wordt bekrach-20 tigd. indien nu tijdens de oploopbeweging op een van de nokken van nokkenschijf (2), de hefmagneet niet meer wordt bekrachtigd, dan treedt de bovengenoemde pal in werking en wordt de schuifbeweging van keerwiel (4) aan het einde van de slag vergrendeld, waarna op de plaats van een opening 25 tussen de opeenvolgende nokken van nokkenschijf (2) het nokkenwiel (6) terugveert en niet meer in aangrijping is met nokkenschijf (2). De selectie van één van de verstellingsaandrij vingen is nu voltooid en de staalkabel(8,9) zal vervolgens weer heen en weer bewegen, afhankelijk van de 30 draairichting van trommel (1).

De selectie van de geselecteerde verstellingsaan-drijving wordt ongedaan gemaakt door de elektromotor en daarmee nokkenschijf (2) in tegenovergestelde richting te roteren en via het, op het juiste moment, bekrachtigen van 35 de hefmagneet. Door keerwiel (4) tezamen met nokkenwiel (6) op één van de nokken van nokkenschijf (2) iets te heffen, kan met behulp van de hefmagneet bovenomschreven pal worden 7006094 -4- weggetrokken, zodat het nokkenwiel (6) de betreffende nok van nokkenschijf (2) weer volgt, waardoor het keerwiel, zoals getekend in figuur 1 naar rechts beweegt, zodat de selectie van de betreffende verstellingsaandrijving ongedaan 5 wordt gemaakt waarbij nokkenwiel (6), door het niet meer bekrachtigen van de hefmagneet, niet meer in aangrijping blijft met nokkenschijf (2).

De vijf verstellingsaandrijvingen die in serie geschakeld zijn met de centrale aandrijving met elektromotor 10 zijn in principe uitgevoerd zoals aangegeven in figuur 2 of figuur 3, met vast opgestelde keerwielen (12),(13) en (18) en beweegbaar opgestelde keerwielen (15) en (16). De keerwielen (15) en (16) kunnen eventueel ook worden gecombineerd tot één keerwiel. In beide gevallen kan de staalkabel (8,9) 15 via de keerwielen in de verstellingsaandrijving heen en weer worden bewogen, zonder daarbij te resulteren in een verstelling of verplaatsing van het aan te drijven object (17). In figuur 2 wordt in deze situatie het keerwiel (12) niet geblokkeerd tegen het frame (14) en bij een verstellings-20 aandrijving volgens figuur 3 worden de differentiaalwielen (12) en (13) in deze situatie niet aan elkaar gekoppeld. De keerwielen (15) en (16), die op een rechtgeleiding heen en weer kunnen bewegen en die zijn verbonden met het aan te drijven object (17) hebben geen lineaire verplaatsing, omdat 25 een eventuele verplaatsing wordt verhinderd door een niet getekend vergrendelmechanisme. Het basisprincipe van de uitvinding berust op het selecteren van één of eventueel meerdere van de verstellingsaandrijvingen in deze ongekoppelde mode, waarbij dit selecteren geen enkele verstelling 30 van de te selecteren verstellingsaandrijving ten gevolge heeft. De differentiaalwielen (12) en (13) zoals aangegeven in figuur 3 worden toegepast indien een grote overbrengings-verhouding nodig is tussen de staalkabelverplaatsing en de verplaatsing van het aan te drijven object (17). Door de 35 diameter van keerwiel (13) iets groter te kiezen dan de diameter van keerwiel (12) ontstaat bij verplaatsing van de staalkabel (8,9) een differentiaalverstelling van object 1006094 -5- (17). Dit laatste kan ook worden bereikt, door een juiste overbrengingsverhouding te kiezen bij de koppeling van keerwiel (12) met keerwiel (13), waarbij de diameters van deze keerwielen eventueel hetzelfde kunnen zijn of ook 5 verschillend.

Een voorbeeld van een selecteermechanisme is schematisch weergegeven in figuur 4. Het getekende voorbeeld heeft betrekking op een differentiaalverstellingsaandrijving maar kan ook worden toegepast bij de uitvoering volgens het 10 schema van figuur 2, waarbij de koppeling in plaats van met het tweede keerwiel, met het frame dient plaats te vinden.

In figuur 4 zijn drie situaties A, B en C weergegeven, waarbij A de situatie weergeeft zonder selectie, B de situatie met selectie waarbij deze verstellingsaandrijving niet gese-15 lecteerd is en C de situatie met selectie, waarbij deze verstellingsaandrijving wel geselecteerd is. Het keerwiel (12) overeenkomstig de aanduiding in de figuren 2 en 3, is door middel van een as (19) gemonteerd op een hefboom (21), welke hefboom kan draaien om as (20). Veer (24) spant via de hef-20 boom (21) en het keerwiel (12) de staalkabels (8) en (9). Zoals aangegeven in figuur 4 kan de hefboom (21) aan de bovenzijde in aangrijping komen met pal (22) welke draait om as (23) en welke eveneens verbonden is met veer (24). Verder steunt pal (22) op een nokschijf, welke verbonden is met 25 keerwiel (12). Deze nokschijf heeft een verlaagd segment (25), dat ongeveer overeenkomt met één vijfde deel van de omtrek van de schijf en dat bij de achtereenvolgende in serie geplaatste verstellingsaandrijvingen telkens één vijfde omtrek verschoven is. Via de centrale aandrijving met elek-30 tromotor kan nu elk van de vijf verstellingsaandrijvingen geselecteerd worden door de keerwielen (12) van deze ver-stellingsaandrijvingen in een stand te zetten, waarbij van de te selecteren verstellingsaandrijving pal (22) in het verlaagde segment (25) valt en deze pal dus niet meer in 35 aangrijping komt met hefboom (21) van de betreffende verstellingsaandrijving, zoals gestippeld in figuur 4 A. Bij het gelijktijdig aantrekken van beide staalkabels (8) en (9) 1006094 -6- grijpen, zoals aangegeven in figuur 4 B, de hefbomen (21) van alle niet geselecteerde verstellingsaandrijvingen direct aan op de pallen (22), waarbij slechts een uiterst geringe verplaatsing van de keerwielen (12) optreedt. Omdat de 5 hefbomen (21) en de pallen (22) zijn voorzien van een kleine zaagtandvertanding zal het gedeelte van pal (22) dat steunt op de nokschijf, ook in de niet geselecteerde stand, juist vrijkomen van deze nokschijf. Bij de wel geselecteerde verstellingsaandrijving grijpt pal (22) niet in op hefboom 10 (21), zodat hier een veel grotere verplaatsing van de hefboom (21) met keerwiel (12) kan plaatsvinden. Deze situatie is weergegeven in figuur 4 C. Ook hier grijpt pal (22) na de verplaatsing niet meer in op de nokschijf verbonden met keerwiel (12), zelfs niet op het verhoogde 15 gedeelte van deze nokschijf, omdat pal (22) door een niet getekende aanslag begrensd wordt in de verdraaiingsbeweging.

De grotere verplaatsing van hefboom (21) met keerwiel (12) wordt gebruikt om de geselecteerde verstellingsaandrijving te ontgrendelen, hetgeen niet is aangegeven 20 in de figuur en tegelijkertijd om keerwiel (12) via een binnenvertanding te laten ingrijpen met een buitenvertanding aangebracht op keerwiel (13) of eventueel te blokkeren aan het fame (14) zoals aangegeven in figuur 2. Vanaf dit moment zal elke verplaatsing van de staalkabel (8,9) resulteren in 25 een verplaatsing van het geselecteerde object.

Door vervolgens tegengesteld aan de voorgaande beschrijving in omgekeerde volgorde beide staalkabels weer te ontspannen, wordt de geselecteerde verstellingsaandrijving weer vergrendeld en komt het mechanisme weer in de 30 ruststand van figuur 4 A.

Om ervoor te zorgen, dat een eventuele rek van de staalkabels (8,9) geen invloed heeft op de nauwkeurigheid van het selectiemechanisme en tevens te zorgen, dat enige slip van de staalkabels op de keerwielen geen invloed heeft 35 op de goede werking en tenslotte om ervoor te zorgen dat geen ingewikkelde afstelprocedures noodzakelijk zijn, kan de nokschijf welke is verbonden met keerwiel (12) door middel 1006094 -7- van een wrijvingselement worden aangebracht, waarbij de rotatie van deze nokschijf met behulp van een vaste aanslag wordt begrensd. Bij elk van de verstellingsaandrijvingen is deze vaste aanslag achtereenvolgens één vijfde omwenteling 5 verschoven aangebracht. Door nu de centrale aandrijving met elektromotor minimaal één omwenteling tegen de selectie-richting in te laten maken, zodat alle nokschijven verbonden met de keerwielen (12) tegen de aanslagen staan en vervolgens de hoek overeenkomstig de te selecteren verstellings-10 aandrijving terug te roteren, wordt deze geselecteerd.

Het grote voordeel hiervan is, dat een normale getwijnde staalkabel, een snaar of een draad kan worden toegepast in plaats van tandsnaren of andere middelen met positieve ingrijping en dat zowel de centrale aandrijving 15 als de verstellingsaandrijvingen zeer compact kunnen worden gebouwd.

Met meer complexe mechanismen is het op overeenkomstige wijze uiteraard ook mogelijk om de verstellingsaandrijvingen in twee in plaats van in één draairichting te 20 selecteren. Ook kan een automatische staaldraadspanner worden aangebracht om, onder invloed van een veer, op het einde van het gelijktijdige aantrekken van de staalkabels de resterende speling in de staalkabel te verwijderen, waarbij de spanner uitsluitend in de spanrichting kan bewegen, zodat 25 geen enkel onderhoud van het systeem noodzakelijk is. Wel moet deze automatische spanner geblokkeerd worden op het moment dat de gelijktijdige aanspanbeweging van de staalkabels wordt opgeheven. Verder kunnen roterende in plaats van lineaire verstellingsaandrijvingen worden gekozen. Ook 30 kan de gelijktijdige beweging in plaats van met een nok bijvoorbeeld worden verzorgd door een tweede elektromotor met overbrenging. Deze genoemde modificaties worden geacht dezelfde strekking te hebben als de onderhavige uitvinding, waarbij als het ware een "common mode" verplaatsing 35 plaatsvindt teneinde om te schakelen tussen selecteren en aandrijven van één van de tot het systeem behorende verstellingsaandrijvingen en een "differential mode" om de selectie 1006994 -8- uit te voeren of om de geselecteerde verstellingsaandrijving aan te drijven.

Om te voorkomen dat een eindeloze staalkabel nodig is kunnen de einden van de staalkabel enige malen om de aan-5 drijftrommel worden geslagen en hierop worden vastgezet. Het voordeel hiervan is, dat een goedkope getwijnde staalkabel kan worden toegepast, het nadeel is echter dat een beperkt aantal omwentelingen van de aandrijftrommel mogelijk is, zodat vaker heen en weer geschoven zal moeten worden. Indien 10 echter de totale slag van alle tot het systeem behorende verstellingsaandrijvingen niet groter is dan de totale slag van de centrale aandrijving dan is maximaal één extra beweging noodzakelijk per verstelling.

1006094

Claims

1. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme met het kenmerk dat een centrale aandrijving via een rondlopend flexibel bewegingselement zoals bijvoorbeeld een snaar, 5 draad of kabel kan selecteren uit één of meerdere in serie geschakelde verstellingsaandrijvingen waarbij een differentiële beweging van het flexibele bewegingselement wordt gebruikt om in de ene werkingsmode één, of eventueel meerdere, verstellingsaandrijving(en) te 10 selecteren, of om in de andere werkingsmode de geselec teerde verstellingsaandrijving(en) aan te drijven, waarbij een gelijktijdige spanbeweging van het flexibele bewegingselement wordt gebruikt met het doel het mechanisme om te schakelen tussen de werkingsmode selecteren 15 en de werkingsmode aandrijven.

2. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de differentiële aandrijving van het flexibele bewegingselement rechtstreeks wordt afgeleid van een aandrijftrommel die op de 20 aandrijfas in de centrale aandrijving is aangebracht en die bijvoorbeeld, al dan niet met vertragingsmechanisme, wordt aangedreven met behulp van een elektromotor.

3. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de gelijktijdige 25 spanbeweging van het flexibele bewegingselement via een keerwiel wordt afgeleid van een op de aandrijfas van de centrale aandrijving aangebrachte nokkenschijf.

4. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de gelijktijdige 30 spanbeweging van het flexibele bewegingselement wordt afgeleid van een aparte aandrijving, welke bijvoorbeeld al dan niet met vertragingsmechanisme, wordt verzorgd met behulp van een elektromotor. 1006094 -10-

5. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens één of meerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat de selectie van één, of eventueel meerdere, van de ver-stellingsaandrijvingen wordt gedaan door de gelijktij- 5 dige spanbeweging van het flexibele bewegingselement te laten plaatsvinden op het moment dat de differentiële beweging van het flexibele bewegingselement zich in de voor de te selecteren verstellingsaandrijving(en) juiste positie bevindt, welke positie bijvoorbeeld wordt be-10 paald door een selectiepal, die in de betreffende ver- stellingsaandrijving(en) in deze positie wordt vrijgegeven .

6. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens één of meerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat 15 één of meerdere tot het systeem behorende verstellings- aandrijving(en) zijn uitgevoerd met een differentiaal-aandrijving, waarbij een grote overbrengingsverhouding tussen het aandrijvende flexibele bewegingselement en de aangedreven verstelling ontstaat.

7. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens con clusie 6 met het kenmerk, dat de differentiaalwerking wordt verkregen door keerwielen met verschillende diameters aan elkaar te koppelen.

8. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens con- 25 clusie 6 met het kenmerk, dat de differentiaalwerking wordt verkregen door keerwielen met dezelfde diameters met een bepaalde overbrengingsverhouding aan elkaar te koppelen.

9. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens con- 30 clusie 6 met het kenmerk, dat de differentiaalwerking wordt verkregen door keerwielen met verschillende diameters met een bepaalde overbrengingsverhouding aan elkaar te koppelen. 10ü6ua4 -11-

10. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens één of meerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat de nokschijf of pal, die in de verstellingsaandrijving de selectie van de betreffende verstellingsaandrijving 5 bepaalt, via wrijving is gekoppeld aan het keerwiel, dat door een juiste verdraaiingspositie zorg draagt voor deze selectie en dat deze nokschijf of pal, in de tegengestelde draairichting, via een aanslag in de juiste positie wordt gezet ten opzichte van de overeenkomstige 10 nokschijven of pallen van de overige tot het systeem behorende verstellingsaandrijving(en).

11. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens één of meerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat een automatische spanner van het flexibele bewegings- 15 element is aangebracht, welke in de centrale aandrijving uitsluitend wordt geactiveerd aan het einde van de gelijktijdige spanbeweging van de einden van het flexibele bewegingselement en waarbij deze automatische spanner zodanig is uitgevoerd dat onder invloed van een 20 veer uitsluitend verplaatsing in de spanrichting van de automatische spanner wordt toegestaan.

12. Een aandrijfsysteem met selectiemechanisme volgens één of meerdere voorgaande conclusie(s) met het kenmerk, dat in plaats van een eindeloos flexibel bewegingselement 25 een eindig flexibel bewegingselement wordt toegepast, welk element bijvoorbeeld met een aantal slagen vast op de aandrijftrommel wordt bevestigd. 1006094