DE102011107397A1

DE102011107397A1 - Betätigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011107397A1
Application number: DE102011107397A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Schuh; Detlev Ulle
Original assignee: DE STA CO Europe GmbH; DESTACO Europe GmbH
Current assignee: DESTACO Europe GmbH
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2013-01-10
Also published as: BR112014000378A2; US9568054B2; EP2729279A1; US20140144262A1; CN103813885A; WO2013004228A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung, umfassend ein in einem ersten Betriebszustand um eine Achse (1) verschwenkbares Betätigungsglied (2), das verdrehfest mit einem Zahnglied (3) verbunden ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass das Zahnglied (3) in einem zweiten Betriebszustand zur Unterbindung einer Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes (2) mit einem zur Achse (1) beweglich gelagerten Rastglied (4) blockierbar ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art ist nach der DE 1 183 204 A bekannt. Diese Schwenkvorrichtung besteht aus einem in einem ersten Betriebszustand um eine Achse (Schwenkachse) verschwenkbaren Betätigungsglied (Kurbel), das verdrehfest mit einem Zahnglied (Zahnrad) verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll eine Betätigungsvorrichtung geschaffen werden, bei der das Betätigungsglied bei Bedarf arretierbar ist.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung mit einer Betätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass das Zahnglied in einem zweiten Betriebszustand zur Unterbindung einer Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes mit einem zur Achse beweglich gelagerten Rastglied blockierbar ausgebildet ist.
Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß zwischen einem ersten, bekannten Betriebszustand unterschieden, bei dem das Betätigungsglied frei um die Achse (ver-)schwenkbar bzw. drehbar ist, und einem zweiten Betriebszustand, bei dem die Schwenklage des Betätigungsgliedes (eindeutig) festlegbar bzw. fixierbar ist.
Besonders bevorzugt ist diese Lösung für Schwenk- bzw. Spannvorrichtungen vorgesehen, wie sie insbesondere im Automobilbau verwendet werden. – Siehe hierzu beispielsweise die DE 102 56 385 B3 , die eine Kniehebelmechanik aufweist und bei der eine Arretierung lediglich über eine entsprechende Druckbeaufschlagung am Arbeitszylinder möglich ist. Nachteilig bezüglich der Arretierung ist bei dieser Lösung darüber hinaus, dass bedingt durch die Kniehebelmechanik das Betätigungsglied nicht in allen Stellungen gleichmäßig stark arretierbar ist.
Bezüglich des Zahngliedes ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dieses wahlweise wie bei der DE 1 183 204 A als vollständiges (kreisförmiges) Zahnrad oder auch nur als kreissektorförmiges Zahnelement (mit auf seinem Kreisbogen angeordneten Zähnen) ausgebildet ist, und zwar insbesondere abhängig vom angestrebten Schwenkbereich des Betätigungsgliedes.
Das Rastglied, das – wie auch die übrigen genannten Bauteile – in bzw. an einem Gehäuse angeordnet sind, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass es nur im zweiten Betriebszustand mit dem Zahnglied formschlüssig verrastet ist, und dadurch die Arretierung des Betätigungsgliedes bedingt. Dazu ist es besonders bevorzugt in Richtung der Achse des Betätigungsgliedes bzw. des Zahngliedes verschieblich im Gebäuse gelagert, so dass ein Ineingriffbringen des Rastgliedes mit dem Zahnglied eine weitere Drehbewegung des Betätigungsgliedes unterbindet.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Nur der Vollständigkeit halber wird noch auf die weiter abliegende DE 10 2005 017 501 A1 hingewiesen.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt jeweils schematisch
1 die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung im ersten Betriebszustand; und
2 die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung im zweiten Betriebszustand.
Die in den Figuren dargestellte Betätigungsvorrichtung, die als so genannte Spann- oder auch Schwenkvorrichtung insbesondere für den Automobilbau ausgebildet ist, besteht aus einem in einem ersten Betriebszustand (Normalbetrieb) um eine Achse 1 verschwenkbaren Betätigungsglied 2 (typischer Weise ein Spann- oder Schwenkarm, an dem weitere Werkzeuge oder dergleichen befestigt sein können), das verdrehfest mit einem Zahnglied 3 verbunden ist. Es sind bei diesem und allen anderen Zahnrädern der Einfachheit halber jeweils nur einige Zähne dargestellt, wobei der übrige Kreisbogen der Zahnräder selbstverständlich ebenfalls zumindest teilweise mit Zähnen versehen ist. In diesem Zusammenhang wird (nochmals) darauf hingewiesen, dass das Zahnglied 3 wahlweise als kreisförmiges Zahnrad (wie dargestellt) oder als kreissektorförmiges Zahnelement (nicht dargestellt) mit auf seinem Kreisbogen angeordneten Zähnen ausgebildet sein kann. Weiterhin ist bevorzugt (ebenfalls nicht explizit dargestellt), dass die Achse 1 als Welle (zur Drehmomentübertragung) ausgebildet ist, wobei das Betätigungsglied 2 und das Zahnglied 3 verdrehfest mit dieser Welle verbunden sind.
Ferner ist – wie bei einer Ausführungsform der nachveröffentlichten DE 10 2010 046 188 A1 – vorgesehen, dass das Betätigungsglied 2 verdrehfest mit einem im ersten Betriebszustand um die Achse 1 drehbaren Antriebszahnrad 13 verbunden ist, das seinerseits mit einem mit einer Zahnstange 14 versehenen Antriebskolben 15 wirkverbunden ausgebildet ist. Dabei ist zwischen dem Antriebszahnrad 13 und der Zahnstange 14 zur Beeinflussung des Übersetzungsverhältnisses ein Übertragungszahnrad 16 angeordnet. Vorzugsweise weist das Zahnglied 3 dabei eine feinere Verzahnung und einen kleineren Durchmesser als das Antriebszahnrad 13 auf. Der Antriebskolben 15 wird in bekannter Weise pneumatisch oder hydraulisch betätigt.
Wesentlich für die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung ist nun, dass das Zahnglied 3 in einem zweiten Betriebszustand (Notstopp- oder Arretierungsbetrieb) zur Unterbindung einer Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes 2 mit einem zur Achse 1 beweglich gelagerten Rastglied 4 blockierbar ausgebildet ist. Das Rastglied 4 ist hierzu in seiner Position zum Zahnglied 3 zur Einstellung des ersten oder zweiten Betriebszustandes verstellbar ausgebildet, wobei die Betätigung des Rastgliedes 4 prinzipiell wahlweise pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch erfolgen kann. Das in den Figuren dargestellte Rastglied 4 ist pneumatisch betätigbar ausgebildet, was nachfolgend noch genauer erläutert wird.
Wie weiterhin aus den Figuren ersichtlich, weist das Rastglied 4 eine zum Zahnglied 3 formschlüssig passende Verzahnung 5 auf und ist als in einem Gehäuse 6 der Betätigungsvorrichtung verschieblich gelagerter Bolzen ausgebildet. An einem Ende dieses Bolzens ist die im zweiten Betriebszustand mit dem Zahnglied 3 zusammenwirkende Verzahnung 5 angeordnet. Das andere Ende des Bolzens ist als Kolbenstange 7 zu einem in einem Zylinder 8 des Gehäuses 6 geführten Kolbens 9 ausgebildet. Der Kolben 9 ist von zwei Seiten mit einer Kraft beaufschlagbar ausgebildet. Besonders bevorzugt ist dabei, wie dargestellt, vorgesehen, dass der Kolben 9 von einer Seite mit einem Fluid (typischer Weise Luft oder Öl) und von der anderen Seite mit einer Feder 10, insbesondere einer Schraubendruckfeder, beaufschlagbar ausgebildet ist. Weiterhin ist am Zylinder 8 zur Zu- und Abführung des Fluids eine Leitung 12 ausmündend angeordnet. Um außerdem den Arretierungsbolzen bzw. das Rastglied 4 leicht montieren zu können, ist der Zylinder 8 mit einem am Gehäuse 6 angeordneten (insbesondere einschraubbaren) Deckel 11 verschließbar ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung funktioniert wie folgt: In 1 ist die Betätigungsvorrichtung im ersten Betriebszustand dargestellt, d. h. die Verzahnung 5 des Bolzens bzw. des Rastgliedes 4 greift nicht in die Verzahnung des Zahngliedes 3 ein. Dementsprechend kann über den Antriebskolben 15, wenn dieser durch eine entsprechende Druckbeaufschlagung im Bild nach oben bewegt wird, zunächst das Übertragungszahnrad 16 und damit auch das Antriebszahnrad 13 in Drehung versetzt werden. Da weiterhin das Betätigungsglied 2 verdrehfest mit dem Antriebszahnrad 13 verbunden ist, führt somit eine Betätigung des Antriebskolbens 15 zu einer Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes 2. Je nach dem, wie groß der entsprechende Stellweg der Zahnstange 14 gewählt ist, ergibt sich hieraus ein entsprechender Stellwinkel des Betätigungsgliedes 2.
Es versteht sich dabei von selbst, dass es für die erfindungsgemäße Lösung nicht darauf ankommt, wie die Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes letztlich ausgelöst wird, d. h. es käme auch durchaus in Betracht, das Antriebszahnrad 13, das Übertragungszahnrad 16 und die Zahnstange 14 durch eine so genannte Kniehebelmechanik (wie eingangs bereits erwähnt) zu ersetzen.
Der Vergleich der 1 und 2 verdeutlicht die Funktion der Arretierung:
In 1 ist über die Leitung 12 ein Fluid in den Zylinder 8 eingebracht worden. Ist das rechts im Bild dargestellte Ventil verschlossen, kann das Fluid den Zylinder nicht mehr verlassen. Außerdem ist damit auch die Position des Kolbens 9 und somit auch des Bolzens mit der Verzahnung 5 definiert. Die Leitung 12 ist dabei derart an den Zylinder 8 angeschlossen, dass eine Druckbeaufschlagung zur Folge hat, dass der Kolben 9 gegen die Feder 11, die sich ihrerseits am Deckel 11 abstützt, gedrückt wird. Ist also der Zylinder 8 mit Fluid gefüllt, befindet sich die erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung im ersten Betriebszustand (Normalbetrieb).
2 zeigt den zweiten Betriebszustand (Arretierungszustand), bei dem sich (praktisch) kein Fluid mehr im Zylinder 8 befindet. Aufgrund der Feder 11 wird dabei der Kolben 9 innerhalb des Zylinders 8 verschoben (im Bild nach unten), und zwar derart, dass die Verzahnungen von Rast- 4 und Zahnglied 3 ineinander greifen und jede weitere Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes 2 ausschließen. Unabhängig von der Druckbeaufschlagung des Antriebskolbens 15 ist damit eine Arretierung der Betätigungsvorrichtung sicher gewährleistet.
Wie in den Figuren angedeutet, sind sowohl der Kolben 9 des Rastgliedes 4 als auch der Antriebskolben 15 über entsprechende Ventile bzw. Ventilsteuerung mit Fluid beaufschlagbar. Die Erfindung umfasst dabei auch die Option, dass der Betätigungsvorrichtung eine entsprechende Steuerung zugeordnet ist, mit der die Fluidbeaufschlagung der Kolben 9, 15 entsprechenden Bewegungsplänen folgend bedarfsweise gesteuert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Achse
2: Betätigungsglied
3: Zahnglied
4: Rastglied
5: Verzahnung
6: Gehäuse
7: Kolbenstange
8: Zylinder
9: Kolben
10: Feder
11: Deckel
12: Leitung
13: Antriebszahnrad
14: Zahnstange
15: Antriebskolben
16: Übertragungszahnrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1183204 A [0002, 0008]
DE 10256385 B3 [0007]
DE 102005017501 A1 [0011]
DE 102010046188 A1 [0017]

Claims

Betätigungsvorrichtung, umfassend ein in einem ersten Betriebszustand um eine Achse (1) verschwenkbares Betätigungsglied (2), das verdrehtest mit einem Zahnglied (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnglied (3) in einem zweiten Betriebszustand zur Unterbindung einer Schwenkbewegung des Betätigungsgliedes (2) mit einem zur Achse (1) beweglich gelagerten Rastglied (4) blockierbar ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastglied (4) in seiner Position zum Zahnglied (3) zur Einstellung des ersten oder zweiten Betriebszustandes verstellbar ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastglied (4) eine zum Zahnglied (3) formschlüssig passende Verzahnung (5) aufweist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastglied (4) als in einem Gehäuse (6) der Betätigungsvorrichtung verschieblich gelagerter Bolzen ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Ende des Bolzens eine im zweiten Betriebszustand mit dem Zahnglied (3) zusammenwirkende Verzahnung (5) angeordnet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des Bolzens als Kolbenstange (7) zu einem in einem Zylinder (8) des Gehäuses (6) geführten Kolbens (9) ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) von zwei Seiten mit einer Kraft beaufschlagbar ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) von einer ersten Seite mit einem Fluid beaufschlagbar ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (9) von der anderen Seite mit einer Feder (10), insbesondere Schraubendruckfeder, beaufschlagbar ausgebildet ist.
Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied (2) und das Zahnglied (3) mit der als Welle ausgebildeten Achse (1) verdrehfest verbunden sind.