WO2018060014A1 - Stelleinheit zum sperren und lösen einer rotatorischen bewegung - Google Patents

Stelleinheit zum sperren und lösen einer rotatorischen bewegung Download PDF

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WO2018060014A1
WO2018060014A1 PCT/EP2017/073687 EP2017073687W WO2018060014A1 WO 2018060014 A1 WO2018060014 A1 WO 2018060014A1 EP 2017073687 W EP2017073687 W EP 2017073687W WO 2018060014 A1 WO2018060014 A1 WO 2018060014A1
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toothed
eccentric
rotor
stator
slide
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PCT/EP2017/073687
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Inventor
Winfried Titz
Original Assignee
Isringhausen Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60NSEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2/00Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles
    • B60N2/02Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable
    • B60N2/22Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable the back-rest being adjustable
    • B60N2/235Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable the back-rest being adjustable by gear-pawl type mechanisms
    • B60N2/2356Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable the back-rest being adjustable by gear-pawl type mechanisms with internal pawls
    • B60N2/236Seats specially adapted for vehicles; Arrangement or mounting of seats in vehicles the seat or part thereof being movable, e.g. adjustable the back-rest being adjustable by gear-pawl type mechanisms with internal pawls linearly movable
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60NSEATS SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLES; VEHICLE PASSENGER ACCOMMODATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60N2205/00General mechanical or structural details
    • B60N2205/20Measures for elimination or compensation of play or backlash

Definitions

  • the invention relates to an actuating unit for locking and releasing a rotational movement, to a switching shaft between a stator and a rotor, in particular for actuators on a vehicle seat.
  • actuators must pass very large forces very safe and have a safe long life without affecting the function.
  • a variety of actuators is known in the automotive field. The desire for a compact design associated with the Ertragen, as well as the safe removal of correspondingly large torques and the requirements of the process capability usually result in playful, complex technical
  • the object of the invention is to introduce an adjusting unit, which is only slightly play with a compact design and with the least possible effort
  • Tooth slider movement parallel and spaced from a center of the rotor is achieved that the angle of attack for each tooth of the toothing between internal ring gear on the rotor and external teeth on the toothed slides is different. This gives a very uniform force distribution on the teeth in the form-locking area. Due to the fact that in both directions of movement the toothed slide the same distances to the first center of the
  • the actuator returns automatically to its locked position when the operator reduces its applied force below a predetermined value.
  • An advantageous development of the invention provides that in the stator a third toothed slide and a fourth toothed slide are provided, which are formed and arranged according to the first toothed slide and the second toothed slide, wherein they are arranged around a second center, which is 90 ° relative to the first central is rotated about the switching shaft.
  • a distribution of the forces to be transmitted is given to twice the number of toothpicks and each toothed rack can thus be designed for a lower force, which makes the setting unit with less effort and at the same time allows a compact design, as four toothed slide easily mounted side by side in the geometry of the invention within the stator and can be safely guided by simple means.
  • a further advantageous development of the invention provides that the distance between the first tooth slide and the first center is greater than the distance between the third tooth slide and the second center, in particular in a range of 0.06 to 0.15 mm. This gives you slightly different
  • Patent claim 4 solved. This results - apart from the
  • Internal ring gear is continuously formed on the circular arc and / or the external teeth are curved so that they each lie on a radius which is equal to the radius of the pitch circle of the circular arc.
  • a continuous inner ring gear on a circular arc is easy to manufacture and allows adjustment over the largest possible angular range.
  • the same pitch circle of the circular arcs of the internal teeth and the external teeth means that the load-bearing cross sections in the pitch circle - ie at half the height of the teeth - the same are so that they can comb together as deeply as possible and thus ensure the best possible power transmission.
  • each toothed slider has a first pressure surface in the middle region at its toothed distal end and a hook-shaped unlocking contour in the side region, each toothed distal end respectively with the associated actuating portion, in particular with a respectively formed thereon second pressure surface and a Entriegelungsnase, the eccentric cooperates. This ensures good operation of the toothed slide, wherein in the
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that between the first pressure surface and hook-shaped Entriegelungskontur a recess is present, which is in particular slightly longer than the second pressure surface of the eccentric. This gives the toothed slide - when the eccentric with its second pressure surface in this position - a little game in his
  • protruding freewheel cam preferably mirror image of each of his Surfaces, is formed, which cooperates with a respective embossing in the rotor.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that on the shift shaft, a driver is formed, which is arranged in a freewheel on the eccentric, so that a well-defined limited rotation of the eccentric to the shift shaft is possible. This makes it possible that suddenly the
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that on the
  • Eccentric two over its surface protruding control cam are present, which cooperate with a stationary arranged on the stator leaf spring.
  • a control profile is formed on the leaf spring in each case in the region of their interaction with the control cam of the eccentric, which has in particular flanks with different slopes. This results in a clearly noticeable pressure point and the operator can feel when an unlocking takes place. Because of the asymmetry, a predetermined amount of force must be applied in a short path to initiate the unlocking, but after
  • FIGS. Show here a perspective view of a stator according to the invention, a perspective view of an inventive
  • FIG. 13a is a perspective view of an assembled actuating unit from its stator side
  • FIG. 13b is a perspective view of an assembled actuating unit of its
  • the exemplary embodiment of the invention shown in the figures shows an adjusting unit according to the invention for blocking and releasing a rotary movement with a series of components or assemblies, which are briefly described in the introduction separately with reference to the respective associated figure.
  • the in-depth explanations then follow on the basis of separate descriptions of how the individual components and assemblies interact, without specific reference being made to the figures from which this is best recognized.
  • FIG. 1 shows a round stator 3 which has a first bearing bore 4 in its center. This is enclosed by a recessed spring chamber 5. It has four toothed slide guides 7, each having mutually parallel first guide surfaces 8, second guide surfaces 9 and third guide surfaces 10. The first guide surfaces 8 and the second guide surfaces 9 are arranged opposite one another and the third guide surfaces 10 are arranged behind the first guide surface 8 as viewed from the outer edge of the stator 3 and offset to the right relative to these.
  • the toothed slide guides 7 are in their respective direction of movement -
  • Tooth slide guides 7 each have a free embossment 21 is formed.
  • a spring bearing 22 is formed in each case.
  • a positive connection 6 are formed in the radially outer region.
  • FIG. 2 shows a first or second toothed slide 24. This has at its one end, the outer end in the installed state, an outer toothing 53. Starting from this, a fourth guide surface 50 extends on the right and a fifth guide surface 51 on the left. Subsequent to the fourth guide surface 50, a sixth guide surface 52 connects, which is shifted relative to the fourth guide surface 50 to the right.
  • the three aforementioned guide surfaces 50, 51, 52 are all parallel to one another
  • a hook-shaped unlocking contour 48 Connected to the sixth guide surface 52 to the left is a hook-shaped unlocking contour 48. At the outer toothing 53 opposite end of the first / second toothed slide 24 is a first
  • third and fourth toothed slides 25 which are shown in Figures 8 to 1 1. These differ from the first and second toothed slides 24 shown in Figure 2 only in that instead of the freewheel cam 49 in each case an opening 55, which inevitably arises in the stamping process, is present and regularly opposite the freewheel cam 49.
  • the third / fourth tooth slide 25 always forms a mirror image of the first / second
  • FIG. 3 a round rotor 14 shown. This has a continuous inner ring gear 20. In the center of the rotor 14 is a second bearing bore 15 trained. A depression in the form of an embossment 16 is present around the latter, which has freewheel areas 18 and locking areas 19 on opposite sides, the locking areas 19 extending radially further outward with respect to the freewheel areas 18.
  • a switching shaft 2 is shown. This has at its two ends a first actuating mold closure 32 and a second
  • Actuation form closure 33 In the middle region, a driver 38 is formed, which is followed by a bearing 30 in the direction of the first actuation mold closure 32.
  • an eccentric 27 which has a recess with a freewheel 29 in its center.
  • the freewheel 29 terminates at its front end with a first bearing surface 36 and at its rear end with a second abutment surface 37 from.
  • four extensions are formed on the outer radial edge.
  • Each extension has outwardly to a curved second pressure surface 35, each seen in the counterclockwise direction ends in a Entriegelungsnase 34.
  • a substantially triangular control cam 28 protrudes beyond the surface of the eccentric 27, the respective outward-pointing contour of which is in the form of a point, whereas the other two corners are rounded.
  • FIG. 6 shows a leaf spring 39. It has two opposite spring regions - a first bending web 41 and a second bending web 42. In each case a control profile 44 is oriented towards the middle in the middle of each bending web. Each control profile 44 has - as can be clearly seen from the enlarged detail view of FIG. 6a - left a steep front side slope 45 and right a flat rear slope 46.
  • the two bending webs 41, 42 are connected at their ends via two curved connecting bracket 43 with each other.
  • In the four corners of the leaf spring 39 each have a position angle 40 is formed.
  • the eccentric 27 of Figure 5 is mounted on the switching shaft 2 of Figure 4. Here, the eccentric 27 was pushed from the right so with its recess on the shift shaft 2, that the driver 38 of the shift shaft 2 is in the freewheel 29 of the eccentric 27 and the eccentric 27 with his
  • the driver 38 has in
  • FIG. 8 shows a partially assembled actuating unit in a perspective view.
  • the stator 3 On the stator 3 are four toothed slide 24, 25 in the respective
  • Toothed slide guides 7 (see Figure 1) used, the component shown in Figure 7 from the switching shaft 2, eccentric 27 and coil spring 31 is in the first
  • FIGS. 9 to 11 show three different positions of the eccentric 27, which belong to three different states of the setting unit. They are each plan views and otherwise correspond - in particular with regard to the cut rotor 14 - the perspective view of Figure 8. In the following, only the relevant components for the various states of the actuator and their relationship to each other will be discussed.
  • Figure 9 shows the same state of the actuator as in Figure 8 with the only difference that it is not a perspective view, but a plan view.
  • Toothpicks 24, 25 has already been described to Figure 8, so that for
  • the driver 38 of the shift shaft 2 proposes in the freewheel 29 of the eccentric 27 on the first stop surface 36, which is thus associated with the locking position.
  • the control cam 28 of the eccentric 27 have no contact with the leaf spring 39th
  • FIG. 10 illustrates the situation which results when the selector shaft 2 has been rotated a little counterclockwise against the force of the coil spring 31.
  • the second pressure surfaces 35 of the eccentric 27 no longer touch the first pressure surfaces 47 of the toothed slide 24, 25. They are almost completely in the region of the recesses 54 of the toothed slide 24, 25 also beat the Tips of the control cam 28 of the eccentric on the steep front side slopes 45 of the respective associated control profiles 44 of the bending webs 41, 42 of the leaf spring 39 at.
  • the second stop surface 37 is associated with the rotational position. Only the complete contact of the driver 28 with the second contact surface 37 allows the rotational movement of the eccentric 27. Die
  • Toothed slide 24, 25 can run with little play in the radial direction a little way from the depth of the teeth with the rotor 14, without dislodging the teeth.
  • Figure 1 the switching shaft 2 against the pressure of the bending webs 41, 42 on the steep front side slope 45 of the control profile 44 with significantly higher
  • Toothpicks 24, 25 added and the Entriegelungsnase 34 of the eccentric 27 has the associated toothed slide 24, 25 on the respective
  • Entriegelungskonturen 48 retracted in the radial direction, so that the respective outer toothing 53 is no longer in engagement with the inner ring gear 20 of the rotor 14.
  • the rotational position is reached and the rotor 14 can be rotated freely relative to the stator 3. If the force of the operator falls under one predetermined value, which depends primarily on the coil spring 31, or is no more force exerted by the operator, the coil spring 31 ensures that the control cam 28 run over the flat back slope 46 - the restoring force of the coil spring 31 must be greater than the force needed to bend the flexures 41, 42.
  • Figure 12 is a partially assembled actuator with stator 3 together with toothed slides 24, 25 (not shown) and rotor 14, in which a switching shaft 2 with
  • the closure ring 1 has a stop 13, to which a thrust bearing 26 and a
  • FIG. 13a from the side of the stator 3 and in FIG. 13b from the side of the rotor 14.
  • Positive locking elements 12 serve as interfaces to the two components, which should be rotatable against each other by means of the actuator and securely fixed.
  • the actuating unit has the stator 3 as a base and carrier part with the first
  • Angular offset allows significantly increased guide areas and thus a smaller noticeable game in the actuator.
  • the angular offset divides the locking force of the eccentric areas - second
  • Tooth slider 24, 25 by a defined amount in the direction of movement
  • each tooth flank is around the
  • the pitch angle is offset with respect to the contact and guide surfaces, which results in a very uniform distribution of forces within the machine
  • the eccentric 27 on the shift shaft 2 is mounted navbewegbar provided with a suitable coil spring 31 which brings a torque to the shift shaft 2 and thus provides a delivery force centrally available.
  • the switching shaft 2 has a suitable driver 38 which in a recess - freewheel 29 - in the eccentric 27 rotatably allows a defined freewheeling function.
  • the storage of the switching shaft 2 in the stator 3 and rotor 14 is dimensioned so that a
  • the switching shaft 2 can, via the two Betchenauersform Being 32, 33 an actuator, such as a handle record.
  • the eccentric 27 has four eccentric surfaces with a suitable slope for
  • Freewheel function between the driver 38 of the switching shaft 2 and freewheeling contour allows it to advance the eccentric 27 and the rapid release of the positive connection between the teeth partners without the tooth tips scratching each other and thus can be damaged.
  • Two opposing toothed slide - first and second toothed slide 24 - have freewheel cam 49 in the surface, which in a guide ring, which is realized by an embossment 16 in the rotor 14, in the associated area clearance, so can simply a pivoting movement such as folding a Backrest can be realized.
  • Freewheel area 18 forms the locking area 19, only here the secure locking is allowed.
  • Toothpicks 24, 25 holds in the freewheeling position although only two toothed slide 24 run in the control contour and the actuator is freely rotatable until the latching area is reached in the rotor 14 again.
  • the freewheel cam 49 of the mirror-image first and second toothed slide 24 run in the free embossments 21 of the stator 3, thus preventing a swapping of the mounting positions.
  • the joining assembly Stator 3 with toothed slides 24, 25 with external teeth 53 and rotor 14 with internal ring gear 20 are joined so that a complete positive connection is possible.
  • the axial securing of the connection takes place with a locking ring 1, which allows the rotor 14 the necessary degree of freedom for a rotational movement, but reliably prevents leaving the positive locking position in the axial direction.
  • Different joining methods are available to secure this connection. These include, for example, welding, laser welding but also other methods.
  • the thrust bearing ring 26 reinforces and supports the inner ring gear 20 of the rotor 14. With this control unit is a powerful, well integrable component available.

Abstract

Die Erfindung befasst sich mit einer Stelleinheit zum Sperren und Lösen einer rotatorischen Bewegung um eine Schaltwelle (2), zwischen einem Stator (3) und einem Rotor (14), wobei der Rotor (14) einen entlang eines Kreisbogens zumindest abschnittsweise verlaufenden Innenzahnkranz (20) aufweist, wobei die Schaltwelle (2) im Mittelpunkt des Kreisbogens angeordnet ist, wobei am Stator (3) ein erster Zahnschieber (24) und ein zweiter Zahnschieber (24) so angeordnet sind, dass sie jeweils parallel zu einer ersten Zentrale des Innenzahnkranzes (20) des Rotors (14) geradlinig entlang einer ersten Bewegungsrichtung beziehungsweise einer zweiten Bewegungsrichtung zwischen einer Sperrposition und einer Drehposition verschiebbar sind, wobei in der Sperrposition jeweils eine dem Innenzahnkranz (20) des Rotors (14) gegenüberliegende erste Außenverzahnung (53) am ersten Zahnschieber (24) beziehungsweise zweite Außenverzahnung (53) am zweiten Zahnschieber (24) in den Innenzahnkranz (20) eingreift, wobei in der Drehposition die erste Außenverzahnung (53) und die zweite Außenverzahnung (53) außer Eingriff mit dem Innenzahnkranz (20) sind, wobei die Bewegung zwischen Sperrposition und Drehposition mittels eines mit der Schaltwelle (2) verbundenen Exzenters (27) erfolgt, wobei die erste Bewegungsrichtung und die zweite Bewegungsrichtung den gleichen Abstand zur ersten Zentrale des Innenzahnkranzes (20) aufweisen und auf entgegengesetzten Seiten dieser Zentrale angeordnet sind, wobei der Exzenter (27) eine Anzahl von Betätigungsabschnitten aufweist, die gleich der Anzahl der Zahnschieber (24, 25) ist und jeweils ein Betätigungsabschnitt einem Zahnschieber (24, 25) zugeordnet ist, wobei zwischen Schaltwelle (2) und Stator (3) eine (Spiralfeder 31) angeordnet ist.

Description

Stelleinheit zum Sperren und Lösen einer rotatorischen Bewegung
Die Erfindung befasst sich mit einer Stelleinheit zum Sperren und Lösen einer rotatorischen Bewegung, um eine Schaltwelle zwischen einem Stator und einem Rotor, insbesondere für Stelleinheiten an einem Fahrzeugsitz.
Eine Vielzahl von Freiheitsgraden innerhalb von Fahrzeugsitzen wird mit
Stelleinheiten realisiert, welche mittels einer Drehbewegung eine Sitzeinstellung durch den Sitznutzer ermöglichen. Bekannt sind insbesondere die
Rückenlehneneinstellung, die Neigungseinstellung, eine Schulteranpassung und Kinematiken zur Höheneinstellung. All diese Funktionen, aber auch andere, lassen sich mit dieser Art von Stelleinheiten vom Sitznutzer leicht und einfach Entsperren zum gewünschten Aufsuchen einer anderen, neuen Sitzposition und nach dem Erreichen dieser gewünschten neuen Position, ebenso sicher wieder Sperren. Durch eine bei Fahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, bevorzugte
Gurtintegration in die Rückenlehne müssen diese Stelleinheiten sehr sicher große Kräfte durchleiten und eine sichere lange Lebensdauer ohne Beeinträchtigung der Funktion aufweisen. Eine Vielzahl von Stelleinheiten ist im Automotiv-Bereich bekannt. Der Wunsch nach einer kompakten Bauweise verbunden mit dem Ertragen, sowie der sicheren Ausleitung entsprechend großer Drehmomente und die Anforderungen an die Prozessfähigkeit ergeben zumeist spielbehaftete, aufwendige technische
Lösungen mit einer Vielzahl von Einzelteilen, wie sie beispielsweise in der DE 10 2005 046 806 B3, der DE 10 2006 009 976 B4, der DE 10 2009 032 750 A1 oder der DE 20 2005 009 869 U1 beschrieben sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Stelleinheit vorzustellen, die bei kompakter Bauweise nur gering spielbehaftet und mit möglichst geringem Aufwand
herstellbar ist, wobei sie ein sicheres Sperren und Lösen der rotatorischen
Bewegung auch bei Durchleitung von großen Kräften gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch eine Stelleinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Mittels der erfindungsgemäßen Verlegung der
Zahnschieberbewegung parallel und beabstandet zu einer Zentralen des Rotors wird erreicht, dass der Anstellwinkel für jeden Zahn der Verzahnung zwischen Innenzahnkranz am Rotor und Außenverzahnungen an den Zahnschiebern unterschiedlich ist. Dadurch erhält man eine sehr gleichmäßige Kraftverteilung auf die Zähne im Formschlussbereich. Dadurch, dass in beiden Bewegungsrichtungen die Zahnschieber die gleichen Abstände zur ersten Zentrale des
Innenzahnkranzes aufweisen, erhält man eine symmetrische Ausgestaltung der Stelleinheit und damit auch an beiden Zahnschiebern gleiche auftretende Kräfte, so dass keiner der beiden Zahnschieber stärker beansprucht wird als der andere. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer der Stelleinheit aus. Dadurch, dass zwischen Schaltwelle und Stator eine Spiralfeder angeordnet ist, wird eine
Gegenkraft geschaffen, die vom Bediener überwunden werden muss, wenn er die Stelleinheit von ihrer Sperrposition, in die sie durch den Exzenter aufgrund der Federvorspannkraft gedrückt wird, in ihre Drehposition bewegen möchte;
außerdem geht die Stelleinheit wieder automatisch in ihre Sperrposition zurück, wenn der Bediener seine aufgebrachte Kraft unter einen vorgebbaren Wert verringert.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass im Stator ein dritter Zahnschieber und ein vierter Zahnschieber vorhanden sind, die entsprechend dem ersten Zahnschieber und dem zweiten Zahnschieber ausgebildet und angeordnet sind, wobei sie um eine zweite Zentrale angeordnet sind, die um 90° gegenüber der ersten Zentrale um die Schaltwelle gedreht ist. Dadurch ist eine Aufteilung der durchzuleitenden Kräfte auf die doppelte Anzahl von Zahnschiebern gegeben und jeder einzelne Zahnschieber kann somit auf eine geringere Kraft ausgelegt werden, was die Stelleinheit mit weniger Aufwand herstellbar macht und gleichzeitig eine kompakte Bauweise ermöglicht, da vier Zahnschieber problemlos nebeneinander in der erfindungsgemäßen Geometrie innerhalb des Stators angebracht und mit einfachen Mitteln sicher geführt werden können.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Abstand zwischen erstem Zahnschieber und erster Zentrale größer ist als der Abstand zwischen drittem Zahnschieber und zweiter Zentrale, insbesondere in einem Bereich von 0,06 bis 0,15 mm. Dadurch erhält man leicht unterschiedliche
Zeitpunkte, zu denen die Zähne der jeweiligen Verzahnung zwischen
Innenzahnkranz des Rotors und Außenzahnkranz der Zahnschieber in
beziehungsweise außer Eingriff kommen. Dies führt dazu, dass ein notwendiges Spiel in den Führungen der Zahnschieber jeweils einseitig und zu den
benachbarten Führungsflächen ausgeglichen wird und trotzdem ein vollständiger Formschluss in den Verzahnungskollektiven erreicht wird. Außerdem stehen nicht alle Zahnspitzen aller Zahnschieber gelichzeitig aufeinander, so dass ein besseres Einfahren in die Sperrposition ermöglicht wird.
Die Aufgabe wird auch durch eine Stelleinheit mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 4 gelöst. Dabei ergeben sich - abgesehen von den
Ausführungen bezüglich Symmetrie - die oben zur Stelleinheit mit zwei oder vier Zahnschiebern aufgeführten Vorteile ebenso für Stelleinheiten mit ungerader Anzahl von Zahnschiebern.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der
Innenzahnkranz durchgängig auf dem Kreisbogen ausgebildet ist und/oder die Außenverzahnungen so gekrümmt sind, dass sie jeweils auf einem Radius liegen, der gleich dem Radius des Teilkreises des Kreisbogens ist. Ein durchgängiger Innenzahnkranz auf einem Kreisbogen ist einfach herzustellen und ermöglicht eine Verstellung über einen möglichst großen Winkelbereich. Gleicher Teilkreis der Kreisbögen der Innenverzahnung und der Außenverzahnungen bedeuten, dass die tragenden Querschnitte im Teilkreis - also auf halber Höhe der Zähne - gleich sind, so dass diese möglichst tief miteinander kämmen können und damit die bestmögliche Kraftübertragung sicherstellen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass jeder Zahnschieber an seinem Verzahnungs-fernen Ende im mittleren Bereich eine erste Druckfläche und im Seitenbereich eine hakenförmige Entriegelungskontur aufweist, wobei jedes Verzahnungs-ferne Ende jeweils mit dem zugeordneten Betätigungsabschnitt, insbesondere mit einer daran jeweils ausgebildeten zweiten Druckfläche und einer Entriegelungsnase, des Exzenters zusammenwirkt. Damit wird eine gute Bedienung der Zahnschieber gewährleistet, wobei in der
Sperrposition aufgrund der flächigen Anlage von Zahnschieber - über die erste Druckfläche - und Exzenter - über die zweite Druckfläche - eine sichere
Blockierung der Bewegung des jeweiligen Zahnschiebers zur Mitte des Stators - also in seine Drehposition - gewährleistet wird. Gleichzeitig wird über das
Zusammenwirken von Entriegelungsnase des Exzenters und hakenförmiger Kontur eine formschlüssige Verbindung erzielt, durch die der Zahnschieber vom Exzenter bei seiner Rotation sicher in die Drehposition bewegt und dort gehalten wird. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zwischen erster Druckfläche und hakenförmiger Entriegelungskontur eine Ausnehmung vorhanden ist, die insbesondere geringfügig länger ist, als die zweite Druckfläche des Exzenters. Dadurch erhält der Zahnschieber - wenn der Exzenter mit seiner zweiten Druckfläche in dieser Position ist - ein geringes Spiel in seiner
Bewegungsrichtung und eine Sicherung aller Zahnschieber in der Freilaufposition (Drehposition), welche bauraumbedingt nur von zwei Zahnschiebern vorgegeben wird.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an mindestens zwei der Zahnschieber jeweils ein über deren Oberfläche
herausstehender Freilaufnocken, bevorzugt spiegelbildlich über jede seiner Oberflächen, ausgebildet ist, der mit jeweils einer Prägung im Rotor zusammenwirkt. Damit wird ein Anschlag für die Bewegung des jeweiligen Zahnschiebers entlang seiner Bewegungsrichtung nach außen begrenzt und gleichzeitigt der maximale Drehbereich aufgrund der Länge von Rücksprüngen in der Prägung in radialer Richtung in einfacher und sicherer Weise festgelegt.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an der Schaltwelle ein Mitnehmer ausgebildet ist, der in einem Freilauf am Exzenter angeordnet ist, so dass eine genau definierte begrenzte Drehung des Exzenters zur Schaltwelle möglich ist. Dadurch ist es möglich, dass schlagartig die
Drehbewegung für einen Verstellvorgang freigegeben wird, ohne dass die Zähne in einer schädlichen Übergangsposition gehalten werden, in der die Zahnspitzen übereinander schaben könnten. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass an dem
Exzenter zwei über dessen Oberfläche herausstehende Steuernocken vorhanden sind, die mit einer ortsfest am Stator angeordneten Blattfeder zusammenwirken. Bevorzugt ist an der Blattfeder jeweils im Bereich ihres Zusammenwirkens mit den Steuernocken des Exzenters ein Steuerprofil ausgebildet, das insbesondere Flanken mit unterschiedlichen Steigungen aufweist. Dadurch ergibt sich ein deutlich merkbarer Druckpunkt und der Bediener spürt, wann eine Entriegelung erfolgt. Aufgrund der Asymmetrie muss auf einem kurzen Weg eine vorgegebene Kraft aufgebracht werden, um die Entriegelung einzuleiten, aber nach
Überwindung der Spitze des Steuerprofils verringert sich die nötige Kraft im Bereich der flach abfallenden Flanke.
Alle oben genannten Merkmale sind sowohl jedes für sich allein als auch in beliebiger Kombination miteinander zur Erfindung gehörig. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigen eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Stators, eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen
Zahnschiebers, eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Rotors, eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Schaltwelle, eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Exzenters, eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Blattfeder einen vergrößerten Ausschnitt der Blattfeder gemäß Figur 6 im Bereich ihres Steuerprofils, eine perspektivische Ansicht eines auf die Schaltwelle montierten Exzenters samt Spiralfeder, eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen montierten Stelleinheit mit aufgeschnittenem Rotor und ohne Verschlussring, die Stelleinheit der Figur 8 in Draufsicht in Sperrposition, die Stelleinheit der Figur 9 in ihrer Position direkt vor Entriegelung, die Stelleinheit der Figur 9 in entriegelter Position, eine perspektivische Ansicht einer vormontierten Stelleinheit, vor dem Fügen ihres Verschlussrings, Figur 13a eine perspektivische Ansicht einer gefügten Stelleinheit von ihrer Statorseite her und Figur 13b eine perspektivische Ansicht einer gefügten Stelleinheit von ihrer
Rotorseite her.
Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt eine erfindungsgemäße Stelleinheit zum Sperren und Lösen einer rotatorischen Bewegung mit einer Reihe von Komponenten beziehungsweise Baugruppen, die einleitend separat anhand der jeweils dazu gehörigen Figur kurz beschrieben werden. Die tiefergehenden Erläuterungen folgen dann anhand von separaten Beschreibungen, wie die einzelnen Bauteile und Baugruppen zusammenwirken, ohne dass jeweils spezifisch auf die Figuren verwiesen wird, aus denen dies am besten zu erkennen ist.
In Figur 1 ist ein runder Stator 3 dargestellt, der in seinem Zentrum eine erste Lagerbohrung 4 aufweist. Diese wird von einer vertieften Federkammer 5 umschlossen. Sie weist vier Zahnschieberführungen 7 auf, die jeweils parallel zueinander verlaufende erste Führungsflächen 8, zweite Führungsflächen 9 und dritte Führungsflächen 10 aufweisen. Die ersten Führungsflächen 8 und die zweiten Führungsflächen 9 sind sich gegenüberliegend angeordnet und die dritten Führungsflächen 10 sind vom äußeren Rand des Stators 3 gesehen hinter den ersten Führungsfläche 8 angeordnet und gegenüber diesen nach rechts versetzt. Die Zahnschieberführungen 7 sind in ihrer jeweiligen Bewegungsrichtung -
Mittellinie zwischen der ersten Führungsfläche 8 und der zweiten Führungsfläche 9 - nicht radial ausgerichtet, sondern um eine vorgegebene Strecke jeweils nach rechts um einen definierten Winkel und Abstand versetzt. Jeweils benachbarte Zahnschieberführungen 7 sind in ihren Bewegungsrichtungen um 90° zueinander ausgerichtet. Die dritten Führungsflächen 10 sind mit den zweiten
Führungsflächen 9 der jeweils benachbarten Zahnschieberführung 7 über eine Anschlagkontur 1 1 verbunden. In zwei gegenüberliegenden
Zahnschieberführungen 7 ist jeweils eine Freiprägung 21 ausgebildet. In den vier Erhöhungen, die die Führungsflächen 8, 9, 10 bilden, ist jeweils ein Federlager 22 ausgebildet. In Ausnehmungen dieser Erhöhungen sind im radial äußeren Bereich jeweils ein Formschluss 6 ausgebildet.
In Figur 2 ist ein erster beziehungsweise zweiter Zahnschieber 24 dargestellt. Dieser weist an seinem einen Ende, dem im Einbauzustand äußeren Ende, eine Außenverzahnung 53 auf. Von dieser ausgehend erstreckt sich rechts eine vierte Führungsfläche 50 und links eine fünfte Führungsfläche 51 . Im Anschluss an die vierte Führungsfläche 50 schließt sich eine sechste Führungsfläche 52 an, die gegenüber der vierten Führungsfläche 50 nach rechts verschoben ist. Die drei vorgenannten Führungsflächen 50, 51 , 52 sind alle parallel zueinander
ausgebildet. An die sechste Führungsfläche 52 schließt sich nach links gewandt eine hakenförmige Entriegelungskontur 48 an. An dem der Außenverzahnung 53 abgewandten Ende des ersten/zweiten Zahnschiebers 24 ist eine erste
Druckfläche 47 ausgebildet. Zwischen der ersten Druckfläche 47 und der hakenförmigen Entriegelungskontur 48 ist eine Ausnehmung 54 ausgebildet. Über die Oberfläche des ersten/zweiten Zahnschiebers 24 steht ein Freilaufnocken 49 heraus.
Es gibt auch dritte und vierte Zahnschieber 25, die in den Figuren 8 bis 1 1 dargestellt sind. Diese unterscheiden sich von den in Figur 2 dargestellten ersten und zweiten Zahnschiebern 24 einzig dadurch, dass anstelle der Freilaufnocken 49 jeweils ein Durchbruch 55, welcher zwangsläufig im Stanzprozess entsteht, vorhanden ist und regelmäßig dem Freilaufnocken 49 gegenüberliegt. Damit bildet der dritte/vierte Zahnschieber 25 immer ein Spiegelbild des ersten/zweiten
Zahnschiebers 24. In Figur 3 ein runder Rotor 14 dargestellt. Dieser weist einen durchgehenden Innenzahnkranz 20 auf. Im Zentrum des Rotors 14 ist eine zweite Lagerbohrung 15 ausgebildet. Um diese herum ist eine Vertiefung in der Form einer Prägung 16 vorhanden, die an sich gegenüberliegenden Seiten jeweils Freilaufbereiche 18 und Verriegelungsbereiche 19 aufweist, wobei sich die Verriegelungsbereiche 19 gegenüber den Freilaufbereichen 18 radial weiter nach außen erstrecken.
Zwischen dem Innenzahnkranz 20 und der Prägung 16 sind in dieser Darstellung vier Formschlusselemente 12 vorhanden. Die Form und Anzahl kann aber nach Bedarf und Bauraum der Anschlussschnittstellen variieren.
In Figur 4 ist eine Schaltwelle 2 dargestellt. Diese weist an ihren beiden Enden einen ersten Betätigungsformschluss 32 beziehungsweise einen zweiten
Betätigungsformschluss 33 auf. Im mittleren Bereich ist ein Mitnehmer 38 ausgebildet, an den sich in Richtung des ersten Betätigungsformschlusses 32 eine Lagerstelle 30 anschließt.
In Figur 5 ist ein Exzenter 27 dargestellt, der in seiner Mitte eine Ausnehmung mit einem Freilauf 29 aufweist. Der Freilauf 29 schließt an seinem vorderen Ende mit einer ersten Anlagefläche 36 und an seinem hinteren Ende mit einer zweiten Anlagefläche 37 ab. Jeweils unter 90° zueinander sind am äußeren radialen Rand vier Fortsätze ausgebildet. Jeder Fortsatz weist nach außen zu eine gebogene zweite Druckfläche 35 auf, die jeweils im Gegenuhrzeigersinn gesehen in einer Entriegelungsnase 34 endet. Im Bereich zweier gegenüberliegender Fortsätze steht jeweils über die Oberfläche des Exzenters 27 ein im Wesentlichen dreieckiger Steuernocken 28 heraus, dessen jeweilige nach außen zeigende Kontur als Spitze ausgebildet ist, hingegen sind die beiden anderen Ecken abgerundet ausgebildet.
In Figur 6 ist eine Blattfeder 39 dargestellt. Sie weist zwei sich gegenüber liegende Federbereiche - einen ersten Biegesteg 41 und einen zweiten Biegesteg 42 auf. In der Mitte jedes Biegestegs ist jeweils ein Steuerprofil 44 zur Mitte hin orientiert. Jedes Steuerprofil 44 weist - wie gut aus der vergrößerten Ausschnittdarstellung der Figur 6a zu erkennen ist - links eine steile Frontseitensteigung 45 und rechts eine flache Rückseitensteigung 46 auf. Die beiden Biegestege 41 , 42 sind an ihren Enden über zwei gebogene Verbindungsbügel 43 miteinander verbunden. In den vier Ecken der Blattfeder 39 ist jeweils ein Positionswinkel 40 ausgebildet. In Figur 7 ist der Exzenter 27 der Figur 5 auf die Schaltwelle 2 der Figur 4 montiert. Dabei wurde der Exzenter 27 von rechts so mit seiner Ausnehmung auf die Schaltwelle 2 aufgeschoben, dass sich der Mitnehmer 38 der Schaltwelle 2 in dem Freilauf 29 des Exzenters 27 befindet und der Exzenter 27 mit seiner
Oberfläche an der Lagerstelle 30 anschlägt. Der Mitnehmer 38 hat in
Umfangsrichtung Spiel. Der Exzenter 27 kann somit in geringem Maße um die Schaltwelle rotieren - und zwar zwischen der ersten Anschlagfläche 36 links und der zweiten Anschlagfläche 37 rechts. Unterhalb des Exzenters 27 ist noch eine Spiralfeder 31 mit der Schaltwelle 2 verbunden. In Figur 8 ist eine teilmontierte Stelleinheit in perspektivischer Ansicht dargestellt. Auf dem Stator 3 sind vier Zahnschieber 24, 25 in den jeweiligen
Zahnschieberführungen 7 (siehe Figur 1 ) eingesetzt, das in Figur 7 dargestellte Bauteil aus Schaltwelle 2, Exzenter 27 und Spiralfeder 31 ist in die erste
Lagerbohrung 4 (siehe Figur 1 ) des Stators 3 eingesetzt, die Blattfeder 39 ist in den Stator 3 eingesetzt und die Schaltwelle 2 ist in die zweite Lagerbohrung 15 (siehe Figur 3) des Rotors 14 eingesetzt. Letzteres ist nicht zu erkennen, da der Rotor 14 zur besseren Erkennbarkeit des Zusammenwirkens der einzelnen Bauteile der Stelleinheit in weiten Bereichen weggelassen ist und nur im oberen Teil der Figur 8 zu sehen ist. Die Zahnschieber 24, 25 liegen jeweils mit ihrer vierten Führungsfläche 50 an der jeweiligen ersten Führungsfläche 8 des Stators 3 an; die jeweilige fünfte Führungsflächen 51 der Zahnschieber 24, 25 liegt an der jeweiligen zweiten Führungsfläche 9 des Stators 3 und die jeweilige sechste Führungsflächen 52 der Zahnschieber 24, 25 liegt an der jeweiligen dritten
Führungsfläche 10 des Stators 3 an. Die jeweils ersten Druckflächen 47 der Zahnschieber 24, 25 werden von den zugeordneten zweiten Druckflächen 35 des Exzenters 27 nach außen gedrückt, so dass die Außenverzahnungen 53 der Zahnschieber 24, 25 mit dem Innenzahnkranz 20 des Rotors 14 kämmen. Die nach oben gerichteten Freilaufnocken 49 des ersten und zweiten Zahnschiebers 24 liegen in der Prägung 16 des Rotors 14 an dem Verriegelungsbereich 19 an (siehe Figur 3). Die nach unten gerichteten Freilaufnocken 49 des ersten und zweiten Zahnschiebers 24 liegen in den Freiprägungen 21 (siehe Figur 1 ) des Stators 3. Es sei noch erwähnt, dass der Rotor 14 gegenüber seiner Darstellung in Figur 3 um 180° um eine in der dortigen Zeichenebene verlaufende Achse rotiert ist, so dass die in Figur 3 sichtbare Innenseite im montierten Zustand der Figur 8 zur Zeichenebene hin zeigt.
In den Figuren 9 bis 1 1 sind drei verschiedene Stellungen des Exzenters 27 dargestellt, die zu drei verschiedenen Zuständen der Stelleinheit gehören. Sie sind jeweils Draufsichten und entsprechen ansonsten - insbesondere hinsichtlich des geschnittenen Rotors 14 - der perspektivischen Ansicht der Figur 8. Im Folgenden wird nur auf die für die verschiedenen Zustände der Stelleinheit relevanten Bestandteile und ihre Beziehung zueinander eingegangen.
Figur 9 zeigt denselben Zustand der Stelleinheit wie schon Figur 8 mit dem einzigen Unterschied, dass es sich nicht um eine perspektivische Darstellung, sondern eine Draufsicht handelt. Die Stellung des Exzenters 27 zu den
Zahnschiebern 24, 25 wurde schon zu Figur 8 beschrieben, so dass zur
Vermeidung von Wiederholungen auf die dortigen Ausführungen verwiesen wird. Der Mitnehmer 38 der Schaltwelle 2 schlägt im Freilauf 29 des Exzenters 27 an der ersten Anschlagfläche 36 an, die somit der Sperrposition zugeordnet ist. Die Steuernocken 28 des Exzenters 27 haben keinen Kontakt zur Blattfeder 39.
In Figur 10 ist die Situation dargestellt, die sich ergibt, wenn die Schaltwelle 2 ein Stück gegen den Uhrzeigersinn gegen die Kraft der Spiralfeder 31 gedreht wurde. Die zweiten Druckflächen 35 des Exzenters 27 berühren nicht mehr die ersten Druckflächen 47 der Zahnschieber 24, 25. Sie befinden sich fast vollständig im Bereich der Ausnehmungen 54 der Zahnschieber 24, 25. Außerdem schlagen die Spitzen der Steuernocken 28 des Exzenters an den steilen Frontseitensteigungen 45 der jeweils zugeordneten Steuerprofile 44 der Biegestege 41 , 42 der Blattfeder 39 an. Aufgrund des Widerstands der steilen Frontseitensteigungen 45 - die der Bediener deutlich spürt - hat sich die Schaltwelle 2 im Vergleich zum in seiner weiteren Bewegung gehinderten Exzenter 27 ein kleines Stück weiter gedreht und der Mitnehmer 38 der Schaltwelle 2 schlägt jetzt im Freilauf 29 des Exzenters 27 nicht mehr an der ersten Anschlagfläche 36, sondern an der zweiten
Anschlagfläche 37 an. Die zweiten Anschlagfläche 37 ist der Drehposition zugeordnet. Erst der vollständige Kontakt des Mitnehmers 28 mit der zweiten Anlagefläche 37 ermöglicht die Drehbewegung des Exzenters 27. Die
Zahnschieber 24, 25 können mit ganz geringem Spiel in radialer Richtung ein Stück weit aus der Tiefe der Verzahnung mit dem Rotor 14 herauslaufen, ohne die Verzahnung zu lösen. In Figur 1 1 wurde die Schaltwelle 2 gegen den Druck der Biegestege 41 , 42 über die steile Frontseitensteigung 45 des Steuerprofils 44 mit deutlich höherem
Kraftaufwand des Bedieners in Gegenuhrzeigerrichtung weiter gedreht. Dabei hatten sich die beiden Biegestege 41 , 42 jeweils nach außen gebogen und die Spitzen der Steuernocken 28 sind über den jeweiligen Extrempunkt der
Steuerprofile 44 gelaufen und bewegen sich nun entlang der flachen
Rückseitensteigung 46 nach links und die Kraft, die der Bediener aufbringen muss, nimmt deutlich ab. Der Mitnehmer 38 der Schaltwelle 2 schlägt jetzt im Freilauf 29 des Exzenters 27 weder an der ersten Anschlagfläche 36 noch an der zweiten Anschlagfläche 37 an. Die zweite Druckfläche 35 des Exzenters 27 ist nunmehr vollständig in der Ausnehmung 54 des jeweils zugeordneten
Zahnschiebers 24, 25 aufgenommen und die Entriegelungsnase 34 des Exzenters 27 hat den zugeordneten Zahnschieber 24, 25 über die jeweiligen
Entriegelungskonturen 48 in radialer Richtung zurückgezogen, so dass deren jeweilige Außenverzahnung 53 nicht mehr im Eingriff mit dem Innenzahnkranz 20 des Rotors 14 ist. Somit ist die Drehposition erreicht und der Rotor 14 kann frei gegenüber dem Stator 3 gedreht werden. Fällt die Kraft des Bedieners unter einen vorgebbaren Wert, der in erster Linie von der Spiralfeder 31 abhängt, oder wird überhaupt keine Kraft mehr vom Bediener ausgeübt, sorgt die Spiralfeder 31 dafür, dass die Steuernocken 28 über die flachen Rückseitensteigung 46 laufen - die Rückstellkraft der Spiralfeder 31 muss dazu größer sein als die Kraft, die für das Aufbiegen der Biegestege 41 , 42 benötigt wird. Dann dreht sich der Exzenter 27 zusammen mit der Schaltwelle 2 im Uhrzeigersinn zurück und drückt dabei mit seinen zweiten Druckflächen 35 wieder die Zahnschieber 24, 25 radial nach außen und somit deren Außenverzahnungen 53 in den Innenzahnkranz 20 des Rotors 14. Es wird wieder die Sperrposition erreicht, die in Figur 9 dargestellt ist.
In Figur 12 ist eine teilgefügte Stelleinheit mit Stator 3 samt Zahnschiebern 24, 25 (nicht dargestellt) und Rotor 14 dargestellt, in die eine Schaltwelle 2 mit
verbundenem Exzenter 27 (nicht dargestellt) eingesetzt ist. Diese muss noch mit einem links dargestellten Verschlussring 1 gefügt werden. Der Verschlussring 1 weist einen Anschlag 13 auf, an den sich ein Axiallagerring 26 und ein
Radiallagerring 23 anschließen.
In den Figuren 13a und 13b ist schließlich die fertig gefügte erfindungsgemäße Stelleinheit dargestellt. In Figur 13a von der Seite des Stators 3 her und in Figur 13b von der Seite des Rotors 14 her. Die Formschlüsse 6 und die
Formschlusselemente 12 dienen als Schnittstellen zu den beiden Bauteilen, die mittels der Stelleinheit gegeneinander rotierbar und sicher festlegbar sein sollen.
Im Folgenden wird nochmals im Einzelnen erläutert, wie die Erfindung funktioniert:
Die Stelleinheit weist den Stator 3 als Basis- und Trägerteil mit der ersten
Lagerbohrung 4 im Zentrum und den vier winkelversetzten Führungsbereichen - den Zahnschieberführungen 7 - für die Zahnschieber 24, 25 auf. Der
Winkelversatz ermöglicht deutlich vergrößerte Führungsbereiche und damit ein kleineres merkbares Spiel in der Stelleinheit. Der Winkelversatz teilt die Zuhaltekraft der Exzenterbereiche - zweite
Druckflächen 35 und Entriegelungsnase 34 - des Exzenters 27 in eine
Komponente, die in Richtung der Außenverzahnung 53 wirkt, und eine
Komponente, die Richtung Führungsflächen 8, 9, 10 weist und damit
spielreduzierend wirkt, auf. Desweiteren ergibt der Winkelversatz den Bauraum für eine direktwirkende Kraftübertragung zur einfachen und leichten Entriegelung wobei die Entriegelungskontur der Zahnschieber 24, 25 noch einmal im Stator 3 an einer separaten dritten Führungsfläche 10 abgestützt und geführt ist, so können Querkräfte nicht zu einem Verkanten führen. Desweiteren sind zwei benachbarte Führungsbereiche - Führungsflächen 8, 9 am Stator 3 - der
Zahnschieber 24, 25 um einen definierten Betrag in Bewegungsrichtung
achsparallel verschoben, damit ergibt sich in der Wirkung eine Profil Verschiebung in der Verzahnung und die Kompensation des notwendigen Spiels zwischen Zahnschieber 24, 25 und den zugeordneten Führungen 8, 9, 10 im Stator 3. Die benachbarten Zahnschieber 24, 25 legen sich auf den zugewandten Seiten an die Führungen 8, 9, 10 an und reduzieren das merkbare Spiel, der Achsversatz ist so gewählt, dass ein voller Formschluss der Verzahnung gegeben bleibt.
Das Zahnprofil selbst ist symmetrisch, aber jede Zahnflanke ist um den
Teilungswinkel versetzt im Bezug zur Anlage- und Führungsfläche ausgerichtet, dadurch wird eine sehr gleichmäßige Kraftverteilung innerhalb des
Verzahnungskollektivs erreicht.
Der Exzenter 27 auf der Schaltwelle 2 ist drehbewegbar gelagert mit einer geeigneten Spiralfeder 31 versehen, welche ein Drehmoment auf die Schaltwelle 2 bringt und damit eine Zustellkraft zentral zu Verfügung stellt. Die Schaltwelle 2 besitzt einen geeigneten Mitnehmer 38 welcher in einer Ausnehmung - Freilauf 29 - im Exzenter 27 drehbar eine definierte Freilauffunktion ermöglicht. Die Lagerung der Schaltwelle 2 in Stator 3 und Rotor 14 ist so dimensioniert, dass eine
Zentrierung des Exzenters 27 vorzugsweise über die vier zweiten Druckflächen 35 an den Exzenteraußenflächen in Verbindung mit den Zahnschiebern 24, 25 erfolgt und die Achslagerung den notwendigen Freiheitsgrad zur Verfügung stellt.
Die Schaltwelle 2 kann über die beiden Betätigungsformschlüsse 32, 33 ein Betätigungselement, wie beispielsweise einen Handgriff, aufnehmen.
Der Exzenter 27 besitzt vier Exzenterflächen mit geeigneter Steigung zum
Toleranzausgleich und entsprechender Selbsthemmung zur Sicherung der Verriegelungsposition, sowie geeignete Steigungsflächen für eine schnelle
Zustellbewegung bei dem Wechsel von der Entriegelungsposition - Drehposition - zur Verriegelungsposition - Sperrposition. Die Entriegelung wird regelmäßig durch den Sitznutzer mittels Handkraft vorgenommen. Das Verriegeln und Sperren der Stelleinheit muss immer selbsttätig durch die Federkraft der Spiralfeder 31 erfolgen. Desweiteren sind die Endkonturen der Exzenterflächen so ausgeführt, dass damit die Zahnschieber 24, 25 sicher aus der Formschlussposition bewegt werden können, dazu wird mit einem geeigneten Stellelement - beispielsweise einem Handgriff - eine Drehbewegung über die Schaltwelle 2 auf den Exzenter 27 übertragen, dabei wechselt der Mitnehmer 38 der Schaltwelle 2 gegen die
Haltekraft der Spiralfeder 31 die Anlagefläche in der Freilaufkontur bis die
Steuernocken 28 am Exzenter 27 die beiden Steuerprofile 44 der Blattfeder 39 erreichen, an der Position erfolgt ein merkbarer, deutlicher Kraftanstieg, nach dem Überwinden dieses Druckpunktes wird der Formschluss gelöst, die
Freilauffunktion zwischen dem Mitnehmer 38 der Schaltwelle 2 und Freilaufkontur ermöglicht dabei ein Voreilen des Exzenters 27 und das schnelle Lösen der Formschlussverbindung zwischen den Verzahnungspartnern, ohne dass die Zahnspitzen übereinander kratzen und somit beschädigt werden können.
Die abgewandten Steigungen - Rückseitensteigungen 46 - der Blattfeder 39 sind entsprechend flacher dimensioniert, so kann die Spiralfeder 31 den Exzenter 27 mit seinen Steuernocken 28 wieder sicher in die Verriegelungsposition
(Sperrposition) bewegen. Zwei gegenüberliegende Zahnschieber - erster und zweiter Zahnschieber 24 - haben Freilaufnocken 49 in der Fläche, welche in einem Führungsring, der durch eine Prägung 16 im Rotor 14 realisiert ist, im zugeordneten Bereich Freigang haben, so kann einfach eine Schwenkbewegung wie zum Beispiel das Umklappen einer Rückenlehne realisiert werden. Eine Ausnehmung gegenüber dem
Freilaufbereich 18 bildet den Verriegelungsbereich 19, nur hier wird die sichere Verriegelung zugelassen.
In dieser Entriegelungsposition wird bei dem Erreichen einer Freilaufposition in der Steuerkontur am Rotor 14 über die Steuernocken 28 und die
Zahnschiebergeometrie ein stabiler Zustand erreicht, welcher alle vier
Zahnschieber 24, 25 in Freilaufposition hält obwohl nur zwei Zahnschieber 24 in der Steuerkontur laufen und die Stelleinheit so lange frei drehbar ist, bis der Rastbereich im Rotor 14 wieder erreicht wird.
Die Freilaufnocken 49 der spiegelbildlichen ersten und zweiten Zahnschieber 24 laufen in den Freiprägungen 21 des Stators 3 und verhindern so ein Vertauschen der Montagepositionen. Die Fügebaugruppe Stator 3 mit Zahnschiebern 24, 25 mit Außenverzahnungen 53 und Rotor 14 mit Innenzahnkranz 20 werden so gefügt, dass ein vollständiger Formschluss möglich wird.
Die axiale Sicherung der Verbindung erfolgt mit einem Verschlussring 1 , welcher dem Rotor 14 den notwendigen Freiheitsgrad für eine Drehbewegung ermöglicht, aber ein Verlassen der Formschlussposition in axialer Richtung sicher verhindert. Unterschiedliche Fügeverfahren stehen zur Sicherung dieser Verbindung zur Verfügung. Hierzu zählen beispielsweise Schweißen, Laserschweißen aber auch andere Verfahren. Der Axiallagerring 26 verstärkt und stützt den Innenzahnkranz 20 des Rotors 14. Mit dieser Stelleinheit steht ein leistungsfähiges, gut integrierbares Bauteil zur Verfügung.
Die Vorteile einer Stelleinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel können wie folgt kurz zusammengefasst werden:
- Winkelversetzte exzentrische Anordnung der Zahnschieber 24, 25.
- Lange Führungsflächen 8, 9, 10, 50, 51 , 52 ohne Gefahr eines Verkantens beziehungsweise eines Schubladeneffektes.
- Wenig merkbares Spiel der Zahnschieber 24, 25 in den einzelnen
Zahnschieberführungen 7.
- Durch den gezielten Versatz zweier benachbarter Zahnschieberführungen 7 ergibt sich in der Wirkung eine Profilverschiebung mit spielreduzierender Wirkung, leichtgängig im entriegelten Zustand, spielreduziert in verriegelter Position.
- Im Rotor 14 integrierte konstruktiv zugeordnete exakt definierte
Freilaufbereiche 18 für freie Schwenkbewegungen und definierte
Verriegelungsbereiche 19.
- Gegenkontur der Freilaufbereiche 18 als einfache Variante der
Zahnschieber 24, 25.
- Zentrales Federelement (Spiralfeder 31 ) in der Stelleinheit.
- Robuste, aus den Basisteilen Rotor 14 und Stator 3 durchgestellte
Formschlüsse 6 und Formschlusselemente 12 zur Positionierung und Kraftübertragung unabhängig von weiteren notwendigen Fügeprozessen.
- Zentraler Exzenter 27 zur Verriegelung der Zahnschieber 24, 25 im
Innenzahnkranz 20 des Rotors 14, Zwangsentriegelung der Zahnschieber
24, 25 mit diesem Exzenter 27.
- Exakt definierter Druckpunkt verhindert eine Positionierung im Grenzbereich zwischen Verriegeln und Entriegeln und damit eine Beschädigung der Zähne im Verzahnungskollektiv. Hohe ähnliche Leistungsfähigkeit bei der Durchleitung rechts- oder linksdrehender Momente, bei unterschiedlichen Kraftverlaufsmerkmalen (asymmetrische Kraftdurchleitung).
Geschlossene kompakte Bauform.
Bezugszeichenliste
1 Verschlussring
2 Schaltwelle
3 Stator
4 erste Lagerbohrung
5 Federkammer
6 Formschluss
7 Zahnschieberführung
8 erste Führungsfläche
9 zweite Führungsfläche
10 dritte Führungsfläche
1 1 Anschlagkontur
12 Formschlusselement
13 Hinterschnitt
14 Rotor
15 zweite Lagerbohrung
16 Prägung
17 Führungsring
18 Freilaufbereich
19 Verriegelungsbereich
20 Innenzahnkranz
21 Freiprägung
22 Federlager
23 Radiallagerring
24 erster, zweiter Zahnschieber
25 dritter, vierter Zahnschieber
26 Axiallagerring
27 Exzenter
28 Steuernocken
29 Freilauf 30 Lagerstelle
31 Spiralfeder
32 erster Betätigungsfornnschluss
33 zweiter Betätigungsformschluss
34 Entriegelungsnase
35 zweite Druckfläche
36 erste Anlagefläche
37 zweite Anlagefläche
38 Mitnehmer
39 Blattfeder
40 Positionswinkel
41 erster Biegesteg
42 zweiter Biegesteg
43 Verbindungsbügel
44 Steuerprofil
45 Frontseitensteigung
46 Rückseitensteigung
47 erste Druckfläche
48 Entriegelungskontur
49 Freilaufnocken
50 vierte Führungsfläche
51 fünfte Führungsfläche
52 sechste Führungsfläche
53 Außenverzahnung
54 Ausnehmung
55 Durchbruch

Claims

Patentansprüche
Stelleinheit zum Sperren und Lösen einer rotatorischen Bewegung um eine Schaltwelle (2) zwischen einem Stator (3) und einem Rotor (14),
wobei der Rotor (14) einen entlang eines Kreisbogens zumindest abschnittsweise verlaufenden Innenzahnkranz (20) aufweist,
wobei die Schaltwelle (2) im Mittelpunkt des Kreisbogens angeordnet ist, wobei am Stator (3) ein erster Zahnschieber (24) und ein zweiter
Zahnschieber (24) so angeordnet sind, dass sie jeweils parallel zu einer ersten Zentrale des Innenzahnkranzes (20) des Rotors (14) geradlinig entlang einer ersten Bewegungsrichtung beziehungsweise einer zweiten Bewegungsrichtung zwischen einer Sperrposition und einer Drehposition verschiebbar sind,
wobei in der Sperrposition jeweils eine dem Innenzahnkranz (20) des Rotors (14) gegenüberliegende erste Außenverzahnung (53) am ersten Zahnschieber (24) beziehungsweise zweite Außenverzahnung (53) am zweiten Zahnschieber (24) in den Innenzahnkranz (20) eingreift,
wobei in der Drehposition die erste Außenverzahnung (53) und die zweite Außenverzahnung (53) außer Eingriff mit dem Innenzahnkranz (20) sind, wobei die Bewegung zwischen Sperrposition und Drehposition mittels eines mit der Schaltwelle (2) verbundenen Exzenters (27) erfolgt,
wobei die erste Bewegungsrichtung und die zweite Bewegungsrichtung den gleichen Abstand zur ersten Zentrale des Innenzahnkranzes (20) aufweisen und auf entgegengesetzten Seiten dieser Zentrale angeordnet sind, wobei der Exzenter (27) eine Anzahl von Betätigungsabschnitten aufweist, die gleich der Anzahl der Zahnschieber (24) ist und jeweils ein
Betätigungsabschnitt einem Zahnschieber (24) zugeordnet ist,
wobei zwischen Schaltwelle (2) und Stator (3) eine Spiralfeder (31 ) angeordnet ist.
2. Stelleinheit nach Patentanspruch 1 , wobei im Stator (3) ein dritter
Zahnschieber (25) und ein vierter Zahnschieber (25) vorhanden sind, die entsprechend dem ersten Zahnschieber (24) und dem zweiten
Zahnschieber (24) ausgebildet und angeordnet sind, wobei sie um eine zweite Zentrale angeordnet sind, die um 90° gegenüber der ersten Zentrale um die Schaltwelle (2) gedreht ist.
3. Schalteinheit nach Patentanspruch 2, wobei der Abstand zwischen erstem Zahnschieber (24) und erster Zentrale größer ist als der Abstand zwischen drittem Zahnschieber (25) und zweiter Zentrale, insbesondere in einem Bereich von 0,06 bis 0,15 mm.
4. Stelleinheit zum Sperren und Lösen einer rotatorischen Bewegung um eine Schaltwelle (2) zwischen einem Stator (3) und einem Rotor (14),
wobei der Rotor (14) einen entlang eines Kreisbogens zumindest
abschnittsweise verlaufenden Innenzahnkranz (20) aufweist,
wobei die Schaltwelle (2) im Mittelpunk des Kreisbogens angeordnet ist, wobei am Stator (3) eine ungerade Anzahl von Zahnschiebern (24, 25) so angeordnet sind, dass sie jeweils parallel zu einem zugeordneten Radius des Innenzahnkranzes (20) des Rotors (14) geradlinig entlang einer
Bewegungsrichtung zwischen einer Sperrposition und einer Drehposition verschiebbar sind,
wobei in der Sperrposition jeweils eine dem Innenzahrkranz (20) des Rotors (14) gegenüberliegende Außenverzahnung (53) in den Innenzahnkranz (20) eingreift,
wobei in der Drehposition die jeweilige Außenverzahnung (53) außer Eingriff mit dem Innenzahnkranz (20) ist,
wobei die Bewegung zwischen Sperrposition und Drehposition mittels eines mit der Schaltwelle (2) verbundenen Exzenters (27) erfolgt,
wobei die Winkel zwischen benachbarten Radien alle gleich sind, wobei die Bewegungsrichtungen jeweils den gleichen Abstand zum zugeordneten Radius des Innenzahnkranzes (20) aufweisen und auf der jeweils gleichen Seite des zugeordneten Radius angeordnet sind, wobei der Exzenter (27) eine Anzahl von Betätigungsabschnitten aufweist, die gleich der Anzahl der Zahnschieber (24, 25) ist und jeweils ein
Betätigungsabschnitt einem Zahnschieber (24, 25) zugeordnet ist.
Stelleinheit nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei der Innenzahnkranz (20) durchgängig auf dem Kreisbogen ausgebildet ist und/oder die Außenverzahnungen (53) so gekrümmt sind, dass sie jeweils auf einem Radius liegen, der gleich dem Radius des Teilkreises des
Kreisbogens ist.
Stelleinheit nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei jeder Zahnschieber (24, 25) an seinem Verzahnungs-fernen Ende im mittleren Bereich eine erste Druckfläche (47) und im Seitenbereich eine
hakenförmige Entriegelungskontur (48) aufweist, wobei jedes Verzahnungsferne Ende jeweils mit dem zugeordneten Betätigungsabschnitt,
insbesondere mit einer daran jeweils ausgebildeten zweiten Druckfläche (35) und einer Entriegelungsnase (34), des Exzenters (27) zusammenwirkt.
Stelleinheit nach Patentanspruch 6, wobei zwischen erster Druckfläche (47) und hakenförmige Entriegelungskontur (48) eine Ausnehmung (54) vorhanden ist, die insbesondere geringfügig länger ist, als die zweite Druckfläche (35) des Exzenters (27).
Stelleinheit nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei an mindestens zwei der Zahnschieber (24) jeweils ein über deren Oberfläche herausstehender Freilaufnocken (49), bevorzugt spiegelbildlich über jede seiner Oberflächen, ausgebildet ist, der mit jeweils einer Prägung (16) im Rotor (14) zusammenwirkt.
9. Stelleinheit nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei an der Schaltwelle (2) ein Mitnehmer (38) ausgebildet ist, der in einem Freilauf (29) am Exzenter (27) angeordnet ist, so dass eine begrenzte Drehung des Exzenters (27) zur Schaltwelle (2) möglich ist.
10. Stelleinheit nach einem der vorstehenden Patentansprüche, wobei an dem Exzenter (27) zwei über dessen Oberfläche herausstehende Steuernocken (28) vorhanden sind, die mit einer ortsfest am Stator (3) angeordneten Blattfeder (39) zusammenwirken.
1 1 . Stelleinheit nach Patentanspruch 10, wobei an der Blattfeder (39) jeweils im Bereich ihres Zusammenwirkens mit den Steuernocken (28) des Exzenters (27) ein Steuerprofil (44) ausgebildet ist, das insbesondere Flanken mit unterschiedlichen Steigungen aufweist.
PCT/EP2017/073687 2016-09-28 2017-09-20 Stelleinheit zum sperren und lösen einer rotatorischen bewegung WO2018060014A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113978766A (zh) * 2021-12-03 2022-01-28 中国科学院空间应用工程与技术中心 一种直线运动系统锁紧机构

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