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Stand der
Technik
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe eines Verstellmechanismus
für prä0zise zu
bewegende Teile über
einen vorbestimmten Verstellweg gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1 sowie einen Frontscheinwerfer für ein Kraftfahrzeug mit beweglicher
Blende gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 12.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere solche Schrittgetriebe, mit denen
eine vorbestimmte Verstellbewegung realisierbar ist, innerhalb welcher
Zwischen-Haltestellungen oder -bewegungen des zu bewegenden Teils
gegeben sind, die gegenüber
der eigentlichen Verstellung eine sehr geringe oder gar keine weitere
Bewegung aufweisen. Derartige Getriebe werden auch als Schrittgetriebe
bezeichnet. Für
verschiedene Anwendungen, insbesondere für eine Verstellung einer Blende
innerhalb eines Scheinwerfersystems eines Kraftfahrzeugs, ist es
erforderlich, dass das zu bewegende Teil nicht nur über einen
gegebenen Verstellweg linear bewegbar ist, sondern dass auch hochpräzise, vorgegebene
Haltepositionen an bestimmten Stellen möglich sind. Solche Zwischen-
und Endhaltepositionen werden herkömmlicherweise mit Anschlägen oder
Endanschlägen
innerhalb der Verstellmechaniken realisiert, gegen welche das zu
bewegende Teil an vorgegebenen Stellen anstößt und dort gehalten wird.
Das Problem einer hochpräzisen
Positionierung von zu bewegenden Teilen stellt sich vor allem in
modernen Scheinwerfersystemen, wie zum Beispiel Polyellipsoid-Scheinwerfern
(PES). Hier wird auf sehr geringem Raum eine bewegbare Blende zwischen
einer zentralen Lichtquelle und eine Abbildungsoptik zwischengeschaltet und
zur Erzeugung von Mehrfachfunktionen des Scheinwerfers eingeschwenkt
oder herausgeschwenkt. Die Blende dient beispielsweise dem Erzeugen
der für
das Abblendlicht erforderlichen, geradlinigen Hell-Dunkel-Grenze in der Lichtverteilung vor
einem Kraftfahrzeug. Aufgrund der relativ großen Abbildung machen sich Positionsfehler
der Blende hier stark bemerkbar und führen zu großen Abweichungen in den auch
gesetzlich vorgeschriebenen jeweiligen Lichtverteilungen vor dem
Kraftfahrzeug.
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Für eine präzise Verstellung
derartiger Bauteile wurde insbesondere im Bereich von PES-Scheinwerfersystemen
die Verstellmechanik von optischen Blenden bisher über Schrittmotoren mit
hochübersetzenden,
spielfreien Getrieben ausgeführt.
Andererseits hat man Servomotoren mit sehr genauen Positionsgebern,
das heißt
Sensoren, für derartige
Anwendungen eingesetzt. Beide bekannte Verstellsysteme sind technisch äußerst aufwendig und
verursachen hohe Systemkosten. Eine genaue Erfassung der Position
mittels Sensoren erfordert beispielsweise geschlossene Regelkreise,
damit die Ansteuerung der Servomotoren hinreichend genau erfolgen
kann.
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Demgegenüber ist
es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Getriebe für präzise zu
bewegende Bauteile sowie einen Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs
mit beweglich angeordneter Blende innerhalb des Scheinwerfersystems
vorzusehen, welche auf technisch einfache Weise ein hochpräzises Einstellen
einer oder mehrere Zwischen-Haltepositionen
innerhalb des Verstellwegs des zu bewegenden Teils ermöglichen
und dennoch über
kostengünstige
Bauteile realisierbar sind. Gleichzeitig soll die Wirksamkeit und
Präzision
in der Verstellbewegung und den Zwischen-Haltepositionen verbessert werden.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Getriebe mit den Merkmalen gemäß Anspruch
1 sowie durch einen Frontscheinwerfer mit den Merkmalen gemäß Anspruch
12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand
der abhängigen
Ansprüche.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
Getriebe des Verstellmechanismus für präzise zu bewegende Teile gemäß der Erfindung weist
einen Antrieb mit einem Verstellgetriebe auf für ein Verstellen des beweglichen
Teils über
einen vorbestimmten Verstellweg. Der Verstellweg kann eine oder
mehrere Zwischen-Haltepositionen aufweisen, in welchen das zu bewegende
Teil im Wesentlichen nicht oder nur in geringem Maße bewegt
wird, wobei die Verstellung so über
einen vorgegebenen Bereich im wesentlichen unterbrochen wird. Das
erfindungsgemäße Getriebe
ist dadurch gekennzeichnet, dass über den Verstellweg des zu
bewegenden Teils das Verstellgetriebe und ein dazu parallelgeschaltetes Gleitgetriebe
zwischen dem Antrieb und dem Abtrieb derart wechselnd in Eingriff
sind, dass mittels des Gleitgetriebes vordefinierte und präzise geführte Zwischen-Haltepositionen
innerhalb des Verstellwegs realisierbar sind. Während das Verstellgetriebe
somit mit herkömmlichen,
kostengünstigen
Getriebearten ohne eine hierfür
erforderliche, hohe Präzision
in der Führung
des zu bewegenden Teils ausgeführt
werden kann, übernimmt
die präzise
Einstellung und Führung
des zu bewegenden Teils innerhalb der Zwischen-Haltepositionen ein dazu parallelgeschaltetes Gleitgetriebe.
Mit einem Gleitgetriebe sind auch über die fortlaufende Bewegung
des Antriebs genaue Positionseinstellungen des zu bewegenden Teils
realisierbar. Das Gleitgetriebe wirkt in den Zwischen-Haltepositionen ähnlich einem
Anschlag oder einer Führung
des zu bewegenden Teils. Durch direkt aneinandergleitende Getriebebauteile
eines Gleitgetriebes kann innerhalb sehr geringer Toleranzen die
vorbestimmte Position einer Zwischen-Halteposition angefahren und
geführt
gehalten werden. Die Präzision
einer Positionseinstellung in den Haltepositionen ist auch unabhängig von
der Art des verwendeten Antriebs oder Motors, sodass keine kostenintensiven Schrittmotoren
beispielsweise erforderlich sind. Die Verstellung selbst kann über herkömmliche
Getriebearten erfolgen und muss nicht über hochübersetzende, spielfreie Getriebe
erfolgen, da bei der eigentlichen Verstellung außerhalb der Haltepositionen
eine präzise
Einstellung und Positionierung des zu bewegenden Teils nicht erforderlich
ist. Lediglich in den Endpositionen, die beispielsweise über Endanschläge festgelegt
werden können,
und in den vorbestimmten Zwischen-Haltepositionen ist eine präzise Positionierung
und/oder Führung
des zu bewegenden Teils erforderlich. Die erfindungsgemäße Kombination
eines Verstellgetriebes für
die Verstellbewegung und eines separaten Gleitgetriebes für vorbestimmte
Zwischenpositionen ermöglicht
auf überraschend
einfache Art und Weise, ein kompaktes Verstellgetriebe im Sinne
eines spezifischen Schrittgetriebes bereitzustellen. Überraschenderweise
ist das erfindungsgemäße Getriebe
gegenüber
vorbekannten Systemen relativ kompakt in der Bauform und außerdem unanfällig gegenüber Störungen.
Obwohl die Aufteilung der Übersetzungsaufgabe
innerhalb des Getriebes auf zwei getrennte Getriebeteile, die wechselweise
in Eingriff stehen, zunächst
eine technische Verkomplizierung darstellt, konnte erstmals mit
dem Getriebe gemäß der Erfindung
ein hochwirksames und dennoch kostengünstiges Schrittgetriebe für Verstellmechaniken
beispielsweise in Scheinwerfersystemen für Kraftfahrzeuge bereitgestellt
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gleitgetriebe
ein Kurvengetriebe mit einem auf einem Gleitstück gleitenden Kurvensegment,
welches eine vorbestimmte Form, wie z.B. eine Kurvensegmentform
aufweist. Das Gleitgetriebe gelangt wechselweise zu dem Verstellgetriebe
an vorbestimmten Stellen mit dem Abtrieb in Eingriff, sodass in
den Zwischen-Haltepositionen lediglich das Gleitgetriebe zwischen
dem Antrieb und dem abtriebsseitigen, zu bewegenden Teil zwischengeschaltet
ist. Dadurch ist eine präzise
Führung
und/oder Halterung des zu bewegenden Teils in vorbestimmten Haltepositionen
möglich,
da zwischen dem Gleitstück
und dem Kurvensegment immer ein direkter Führungskontakt spielfrei gegeben
ist. Das Kurvensegment hat insbesondere bei rotatorischem Antrieb den
Vorteil, dass auf konstruktiv sehr einfache Weise eine Haltestellung
erreichbar ist. Die Kurvenform des Kurvensegments kann auf die Drehachse
des Antriebs abgestimmt werden und beispielsweise eine Kreissegmentform
mit einem Mittelpunkt in der Antriebsdrehachse aufweisen. Andere
Formen von Kurvensegmenten können
ebenso vorgesehen sein: aufgeweitete Kreisform, ellipsoide Form,
Spiralform oder dergleichen. Wesentlich für die präzise Führung und Bewegung in den Zwischen-Haltepositionen
ist, dass hier nicht das Verstellgetriebe der eigentlichen Verstellbewegung,
sondern ein Gleitgetriebe zwischen dem Antrieb und dem zu bewegenden
Teil in Eingriff ist.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Verstellgetriebe als ein Zahngetriebe ausgebildet und weist antriebs-
und abtriebsseitig Zahnsegmente auf, von denen mindestens eines
mit mindestens einem zahnlosen Zwischenbereich versehen ist, in
welchem das parallelgeschaltete Gleitgetriebe in Eingriff ist. Der
zahnlose Zwischenbereich kann als Freisparung eines Zahnrades oder
einer Zahnstange ausgebildet sein. Die Verstellung über den
Verstellweg erfolgt außerhalb
der Zwischen-Haltepositionen über
ein Abwälzen
der Zahnsegmente, wobei Toleranzabweichungen oder Ungenauigkeiten
in der Positionierung des zu bewegenden Teils hier unerheblich sind.
Lediglich in den Zwischen-Haltepositionen übernimmt
das parallelgeschaltete Gleitgetriebe die Führung und Verstellung des zu
bewegenden Teils. Durch die parallel vorgesehenen, verschiedenen
Getriebearten kann entsprechend den jeweiligen Erfordernissen an
verschiedenen Stellen innerhalb der Verstellbewegung das Getriebebauteil
entsprechend optimiert werden. Für
die schnelle und starke Verstellbewegung dient ein kämmendes
Zahngetriebe, wohingegen die Zwischen-Haltestellung mit lediglich einer leichten
oder gar keiner Verstellung über
aneinandergleitende Bauteile des Gleitgetriebes erfolgt. Die Stellgenauigkeit
des Getriebes ist so lediglich an den erforderlichen Zwischen-Haltepositionen gewährleistet,
bei relativ geringen Kosten und einfachen Bauteilen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Zahngetriebe in einer parallelen Ebene zu dem Gleitgetriebe angeordnet.
Mit paralleler Ebene ist vorliegend eine parallele Ebene zu der
Ebene gemeint, in welcher die Verstellbewegung seitens des Antriebs
erfolgt. Dies kann vorzugsweise eine parallele Ebene zu einem Antriebszahnrad
an einer Antriebswelle eines Motors sein. Das Getriebe kann auf
diese Weise mit gegeneinander verdrehten Eingriffspunkten und unabhängig jeweils für das Gleitgetriebe
und das Verstellgetriebe realisiert werden. Auf diese Weise kann
insbesondere für das
Gleitgetriebe eine für
die Übertragung
günstige Eingriffsbedingung
geschaffen werden, da so das Gleitstück senkrecht auf das abtriebsseitige
Kurvensegment drücken
kann. Das parallele Anordnen von Gleitgetriebe und Zahngetriebe
nebeneinander erlaubt auch eine hohe Kompaktheit und einen geringen
Raumbedarf des gesamten Schrittgetriebes.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwei
Endanschläge
zum Begrenzen des gesamten Verstellwegs des zu bewegenden Teils
vorgesehen. Neben einer oder mehreren Zwischen-Haltepositionen,
die über
das Gleitgetriebe ein präzises
Halten des zu bewegenden Teils erlauben, kann so das bewegliche
Teil auch in genaue und präzise
Endstellungen gebracht und dort gehalten werden. Das Ansteuern der
Endstellungen in der Verstellbewegung erfordert keine aufwendigen Schrittmotoren
oder eine aufwendige Sensorik.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das
Gleitgetriebe als ein Kurvengetriebe mit unendlicher Übersetzung
ausgebildet. Die Form des Kurvensegments und Position des Gleitstücks ist
dabei so gewählt,
dass auch bei fortgesetzter Drehung des Antriebs sich das zu bewegende
Teil nicht bewegt, das heißt
in einer festgelegten, vorbestimmten Haltestellung festgehalten
wird. Das Kurvengetriebe wirkt somit als Führungsanschlag mit einer genauen
Gleitführung.
Beim Gleiten des Gleitstücks
auf dem Kreissegment wird das Teil nicht weiterbewegt. Ein Kurvengetriebe
mit annähernd
unendlicher Übersetzung
kann beispielsweise über
ein Kreissegment realisiert werden, dessen Mittelpunkt in der Antriebsdrehachse
des beispielsweise als Antrieb dienenden Elektromotors liegt. Alternativ hierzu
kann die Form des Kreissegments des Kurvengetriebes derart gewählt werden,
dass die Übersetzung
sehr groß,
jedoch nicht unendlich ist. Auf diese Weise können beispielsweise auch Feineinstellungen
oder Nachjustierungen innerhalb der Zwischenpositionen durchgeführt werden.
Bei einem weiteren Verdrehen der Motorwelle des Antriebs wird das
zu bewegende Teil noch leicht verstellt, bis es in der geforderten,
vorbestimmten Halteposition präzise
angelangt ist. Die Übersetzung
des Gleitgetriebes ist jedenfalls sehr hoch im Verhältnis zu
derjenigen des Verstellgetriebes. Ein Verstellgetriebe kann beispielsweise
ein Übersetzungsverhältnis von
i = 10 aufweisen, während
dasjenige des Gleitgetriebes gegen unendlich geht. Andere Kurvenformen
eines Kurven- bzw. Kreissegments des Kurvengetriebes können ebenfalls
in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann das Kurvengetriebe
eine Spiralkurvenform oder eine Kurvenform mit mehreren, unterschiedlichen
Radien aufweisen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Feder vorgesehen, welche das zu bewegende Teil in Richtung auf die
antriebsseitigen Getriebeelemente des Verstellgetriebes und/oder
des Gleitgetriebes vorspannt. Auf diese Weise wird jederzeit ein
hinreichender Eingriff zwischen den abtriebs- und antriebsseitigen
Getriebeelementen erreicht. Etwaige Ungenauigkeiten in der Positionierung
und Verstellung aufgrund von auftretenden Herstellungstoleranzen,
Spielen oder Zwischenräumen
werden so kompensiert.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Antrieb rotatorisch, und das zu bewegende Teil ist um eine Drehachse
drehbeweglich angelenkt. Hierdurch werden aufwendige Führungsmechaniken
vermieden. Der Antrieb kann so beispielsweise durch herkömmliche
Elektromotoren mit Antriebswelle realisiert werden.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Sensoren
zur Erfassung der Position des zu bewegenden Teils vorgesehen. Durch
die Erfassung der Position des Teils kann eine einmal erreichte,
hochpräzise
Zwischenposition, die durch den Eingriff des Gleitgetriebes hergestellt
ist, aufrechterhalten werden. Der Antrieb kann in einer solchen
Lage des zu bewegenden Teils präzise
gestoppt werden.
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Der
erfindungsgemäße Frontscheinwerfer eines
Kraftfahrzeugs gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 12 weist eine Lichtquelle, einen Reflektor und eine
Abbildungsoptik auf. Eine bewegliche Blende ist vorgesehen, um innerhalb
des Frontscheinwerfers zwischen der Lichtquelle und der Abbildungsoptik
ein- und herausgeschwenkt zu werden. Die bewegliche Blende erlaubt
das Erzeugen von verschiedenen Lichtverteilungen entsprechend unterschiedlichen
Scheinwerfermodi. Der erfindungsgemäße Frontscheinwerfer ist somit
ein Mehrfunktions-Scheinwerfer. Der Scheinwerfer gemäß der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet, dass für die Verstellung der Blende
ein Getriebe mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen ist.
Das Getriebe der Blende weist somit einerseits ein Verstellgetriebe
auf und andererseits ein dazu parallelgeschaltetes Gleitgetriebe,
welches derart mit dem Verstellgetriebe wechselnd in Eingriff ist,
dass vordefinierte und präzise
geführte
Zwischen-Haltepositionen innerhalb des Verstellwegs realisierbar
sind. Hierdurch ist die Verstellmechanik der Blende für den Frontscheinwerfer
einerseits mit einer Verstelleinheit mit kompakter Bauform und gutem
Wirkungsgrad versehen. Andererseits können über das ebenfalls konstruktiv
relativ einfach aufgebaute Gleitgetriebe der Verstellmechanik eine
oder mehrere feste Haltepositionen innerhalb des Verstellwegs auf
einfache Weise verwirklicht werden. Der erfindungsgemäße Frontscheinwerfer
erfordert keine kostspieligen und aufwendigen Antriebsmotoren und
Sensoriken und ist somit insgesamt kostengünstiger herzustellen als herkömmliche
derartige Mehrfachfunktions-Scheinwerfer.
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Nach
eine vorteilhaften Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße Frontscheinwerfer
ein Polyellipsoid-Scheinwerfer (PES-Scheinwerfer), und die bewegliche
Blende wird über
das Getriebe in einer Zwischenposition festgehalten, in welcher
das Gleitgetriebe in Eingriff ist. Auf diese Weise kann eine Abblendlichtverteilung
und weitere Lichtverteilungen durch den Scheinwerfer erzeugt werden.
Hierbei ist insbesondere die Hell-Dunkel-Grenze vor dem Fahrzeug äußerst genau
festgelegt, aufgrund der präzisen
Führung
und Halterung der Blende in der hierfür erforderlichen Zwischen-Halteposition.
Der erfindungsgemäße Frontscheinwerfer
kann beispielsweise auch als Dreifachfunktions-Scheinwerfer ausgebildet sein, indem
verschiedene Lichtverteilungen durch die verstellbare Blende realisierbar
sind, wobei das Verstellgetriebe drei vertikale Verstellpositionen aufweist,
von denen die mittlere erfindungsgemäß über das präzise Halten durch das Gleitgetriebe,
beispielsweise ein Kurvengetriebe, realisiert ist. Gerade die mittlere
Stellung der verstellbaren Blende, welche nicht durch einen Endanschlag
realisiert werden kann wie die endseitigen Positionen in dem Verstellweg,
muss die höchste
Positionsgenauigkeit aufweisen, da in dieser Stellung die Hell-Dunkel-Grenze
der Blende sehr genau abgebildet werden muss. Die Hell-Dunkel-Grenze wird auf dem
Bereich vor dem Fahrzeug in starker Vergrößerung abgebildet, und jede
Fehlpositionierung der Blende wirkt sich somit störend aus
und kann zu einer Blendung des Gegenverkehrs führen. Erfindungsgemäß lassen
sich auf konstruktiv einfache und sehr präzise und wirksame Weise so
Mehrfachfunktions-Scheinwerfer innerhalb eines PES-Scheinwerfersystems
realisieren. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Blende
als ein Infrarotfilter ausgebildet sein mit einer angeschliffenen
Hell-Dunkel-Grenze.
Auf diese Weise werden drei Funktionen innerhalb des Frontscheinwerfers
realisierbar: Infrarot-Scheinwerfer, Autobahnlicht und Fernlicht-Spot.
Selbstverständlich
können
andere Scheinwerfermodi mit dem erfindungsgemäßen Frontscheinwerfer mit verstellbarer
Blende realisiert werden. Auch können
verschiedene Arten von Lichtquellen und Formen von Reflektoren ebenso
eingesetzt werden wie unterschiedlich geformte Abbildungsoptiken.
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Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden detaillierten
Beschreibung zu entnehmen, in welcher die Erfindung mehr im Detail in
Bezug auf das in den beigefügten
Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel
beschrieben wird. In der Zeichnung zeigen:
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1a eine
schematische Ansicht einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Getriebes
für eine Scheinwerferblende
in ihrer Zwischen-Halteposition;
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1b eine
schematische Ansicht der Ausführungsform
gemäß der 1a mit
eingezeichneten Eingriffsbereichen des Gleitgetriebes für die Zwischen-Halteposition;
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2 ein
Diagramm zur Veranschaulichung des Übersetzungsverlaufes des Ausführungsbeispiels
der 1a und 1b; und
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3 ein
Ablaufdiagramm des Bewegungsablaufs des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Getriebes
der zuvorigen 1a, 1b und 2 zwischen
jeweils zwei Endstellungen A, B.
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Beschreibung
der Ausführungsbeispiele
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Die 1a zeigt
in einer schematischen Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schritt-Getriebes in einer
Zwischen-Halteposition. Das Getriebe 10 gemäß der Erfindung
setzt sich im Wesentlichen zusammen aus einem Verstellgetriebe 4 und
einem Gleitgetriebe 5, die antriebsseitig mit einer Drehachse
Y eines insbesondere elektromotorischen Antriebs gekoppelt sind.
Das Getriebe 10 dient einer Verstellung eines beweglichen
Teils 2, das im vorliegenden Beispiel eine optische Blende 1 eines
Kraftfahrzeugscheinwerfers (nicht dargestellt) ist, jedoch ebenso
ein anderes, präzise
zu positionierendes Teil sein kann. Die optische Blende 1 kann
innerhalb eines Scheinwerfersystems zwischen einer Lichtquelle und
einer Abbildungsoptik eingeschwenkt werden und in verschiedenen,
vordefinierten Stellungen positioniert werden. Die Einschwenkbewegung
der optischen Blende 1 dient beispielsweise einem Erzeugen
unterschiedlicher Lichtverteilungen innerhalb eines Mehrfunktions- Frontscheinwerfers
eines Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel eines Abblendlichts, eines
Autobahnlichts oder eines Fernlichts. Hierfür ist erfindungsgemäß eine um
eine Drehachse X beweglich angeordnete Blende 1 vorgesehen.
Die Blende 1 ist an einem Haltearm 13 über einen
Drehzapfen um eine Drehachse X schwenkbeweglich angeordnet. Auf
der gegenüberliegenden Seite
der Drehachse X ist der Haltearm 13 der beweglichen Blende 1 einerseits
mit einem Verstellgetriebeteil 4 versehen, zur Verstellung
zwischen zwei Endpositionen, sowie mit einem Gleitgetriebe 5,
das wechselweise mit dem Verstellgetriebe 4 in Eingriff
ist und zum Erzeugen einer Zwischen-Halteposition angepasst ist.
Das erfindungsgemäße Getriebe 10 eines
Verstellmechanismus weist somit zwei Getriebeteile auf: einen Teil
eines Verstellgetriebes 4, hier realisiert als ein Zahngetriebe
mit Zahnsegmenten 8, 9. Dieses dient der eigentlichen
Verstellbewegung zwischen den Endpositionen. Andererseits ist ein
mit dem Zahngetriebe oder Verstellgetriebe 4 wechselweise
in Eingriff tretendes Gleitgetriebe 5 vorgesehen, das dem
Erzeugen einer vordefinierten Zwischen-Halteposition oder mehreren Zwischen-Haltepositionen
dient. Durch die Trennung der Funktionen "Verstellung" und "Halten" konnte überraschenderweise auf konstruktiv
sehr einfache Art ein hochpräzises
Schritt-Getriebe 10 bereitgestellt werden, mit dem die
eigentliche Verstellbewegung mittels herkömmlichen, kompakten und leicht
zu realisierenden Zahngetrieben 4 durchführbar ist,
wohingegen dennoch eine präzise
Zwischen-Halteposition gegeben ist. Die Zwischen-Halteposition wird
erfindungsgemäß über ein
Gleitgetriebe 5 ausgeführt,
das wechselweise mit dem Verstellgetriebe 4 derart in Eingriff ist,
dass, wenn letzteres nicht in Eingriff ist, das Gleitgetriebe direkt
und übergangslos
die Führung,
Halterung oder die leichte Nachjustierung des beweglichen Teils 2 (Blende 1) übernimmt.
Das der Verstellbewegung dienende Zahngetriebe 4 weist
abtriebsseitig ein Zahnsegment 8 auf, das die Form einer leicht
gebogenen Zahnstange besitzt. Diese gelangt antriebsseitig mit einem
Zahnradsegment 9 in Eingriff, das fest mit einer Drehachse
Y des Antriebs verbunden ist. Das Zahnrad 9 des Zahngetriebes 4 ist
an seinem Umfang mit einer Mehrzahl von Zähnen versehen und weist an
einer vorbestimmten Stelle einen zahnlosen Bereich 11 oder
eine Freisparung auf. Im Verlaufe der Drehbewegung des Antriebs 3 gibt
es somit Phasen, in denen die Zähne
des Zahnrads 9 kämmend
im Eingriff mit dem Zahnsegment 8 sind, und andererseits
Bereiche (Freisparung 11), in denen das Verstellgetriebe 4 nicht
mit dem abtriebsseitigen Zahnsegment 8 in Eingriff ist.
In letzterer Stellung ist jedoch das Gleitgetriebe 5 zwischen
dem Antrieb 3 und der Halterung 13 des Getriebes
in Eingriff. Das Gleitgetriebe 5 besteht aus einem bolzenförmigen oder
zylindrischen Gleitstück 6,
welches an der Stirnseite des Zahnrades 9 versetzt zu der
Antriebsdrehachse Y vorgesehen ist. Dieses Gleitstück 6 gelangt
in diesem, in 1a dargestellten Zustand in Eingriff
mit einem abtriebsseitigen Kurvensegment 7, das an einem
Haltearm 14 vorgesehen ist. Der Haltearm 14 ist
fest mit der Halterung 13 der Blende 1 verbunden,
sodass bei Anliegen des Kurvensegments 7 an das Gleitstück 6 eine
Art fester und positionsgenauer Anschlag zwischen der Antriebsseite
und der Antriebsseite bereitgestellt wird. Das Kurvensegment 7 des
Gleitgetriebes 5 weist hier die Form eines Kreissegments
auf, dessen Mittelpunkt in der Antriebsachse Y des Antriebs 3 liegt.
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass in der Zwischen-Halteposition,
die in dieser Figur dargestellt ist, die Blende 1 genau
in ihrer vorbestimmten Lage gehalten wird, ohne eine weitere Bewegung.
Alternativ kann die Form des Kurvensegments 7 auch derart
gewählt werden,
dass eine leichte Einstellung oder Nachjustierung der Lage der Blende 1 ermöglicht wird.
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Hierfür kann die
Form des Kurvensegments 7 eine elliptische, aufgeweitete
Kreisform, Spiralform oder dergleichen aufweisen. Selbstverständlich kann das
Gleitgetriebe 5 auch in Form von geraden Führungsabschnitten
zwischen einem antriebsseitigen und einem abtriebsseitigen Teil
verwirklicht werden. Die bewegliche Blende 1 ist um die
Drehachse X angelenkt und über
eine Feder 12 vorgespannt. Die Feder 12 ist bei
diesem Ausführungsbeispiel
als eine Torsionsfeder ausgebildet und dient einem Andrücken bzw.
Vorspannen in Richtung auf die antriebsseitigen Getriebeteile 9, 7.
Hierdurch wird gewährleistet,
dass ein etwaiges Spiel oder Toleranzen zwischen dem beweglichen
Teil 2 und dem Antrieb 3 ausgeglichen werden können. In
jeder Lage ist ein sicherer Eingriff der abtriebs- und antriebsseitigen
Teile ineinander gewährleistet.
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In 1b ist
das Ausführungsbeispiel
gemäß der 1a mit
eingezeichneten Eingriffsbereichen des Gleitgetriebes für die Zwischen-Halteposition
wiedergegeben. Das Zahngetriebe 4 weist ein mit dem Antrieb 3 verbundenes
Zahnrad auf, welches nur teilweise an seinem Umfang mit einem Zahnsegment 9 versehen
ist. Über
eine Freisparung α ist
das Antriebsrad 9 nicht mit Zähnen versehen, sodass hier kein
Eingriff mit dem gegenüberliegenden,
abtriebsseitigen Zahnsegment 8 entsteht. Entsprechend ist auf
der gegenüberliegenden
Seite der Antriebsachse Y ein Kurvensegment 7 vorgesehen,
das dort mit dem Gleitstück 6,
das hier als stirnseitig vorragender Zapfen ausgebildet ist, in
diesem Moment in Eingriff gelangt. Die Länge und Form des Kurvensegments 7 ist
auf den Eingriffswinkel bzw. die Freisparung α abgestimmt, sodass auch bei
fortlaufender Drehung des Antriebs 3 um die Drehachse Y
bzw. in einem Drehbereich. derselben die Blende 1 in einer
festgelegten Halteposition gehalten wird. Der zahnlose Zwischenbereich 11 an
dem Zahnrad 9 ist also auf den Eingriffswinkel α entsprechend
abgestimmt. Alternativ kann anstatt einer einzigen Zwischen-Halteposition
eine Mehrzahl von Zwischen-Haltepositionen vorgesehen
sein, sodass auch mehrere, positionsgenaue Zwischenstellungen realisierbar
sind. Das Getriebe 10 dient einem Verstellen zwischen einem
oberen und unteren Endanschlag (nicht dargestellt), sodass mit der
präzisen
Zwischenposition insgesamt mindestens drei genaue Stellungen realisierbar
sind. Somit wird auf sehr kompakte, präzise und dennoch funktionssichere
Art und Weise eine Art angepasstes Schritt-Getriebe bereitgestellt,
ohne dass aufwendige Regelkreise und Sensoren oder kostspielige
Schrittmotoren erforderlich wären.
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In
der 2 ist ein Diagramm des Übersetzungsverlaufs des Getriebes
gemäß dem Ausführungsbeispiel
der 1a, 1b dargestellt. Auf der Ordinate
ist der Verstellwinkel des abtriebsseitigen Teils 2 bzw.
der Blende 1 aufgetragen, auf der Abszisse der entsprechende
Verstellwinkel auf der Antriebsseite. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist lediglich eine einzige Halteposition zwischen zwei Verstellbereichen
vorgesehen. Es können
auch mehrere Zwischen-Haltepositionen innerhalb des gesamten Verstellwegs
mit dem erfindungsgemäßen Getriebe realisiert
werden. Von etwa 0° bis
45° ist
das Zahngetriebe in Eingriff, sodass die optische Blende 1 des Scheinwerfersystems
linear verstellt wird. Von etwa 45° bis 90° ist an dem Zahngetriebe eine
Freisparung vorgesehen, sodass übergangslos
das Gleitgetriebe 5 hier in Eingriff gelangt. Da bei diesem
Ausführungsbeispiel
das Kurvensegment 7 eine Kurvenform aufweist mit dem Radius
in der Achse des Antriebs 3, wird in der Zwischen-Halteposition über einen
Verstellwinkel α das
zu bewegende Teil 2 bzw. die Blende 1 in ihrer
Position gehalten. Das Übersetzungsverhältnis i
des Getriebes ist hier unendlich (i → ∞). Anschließend, in
dem Bereich von etwa 90° bis knapp 270°, gelangt
das Zahngetriebe 4 wieder in Eingriff, und die Blende 1 wird
linear weiter verstellt bis in ihre obere Endstellung, in welcher
beispielsweise ein Endanschlag vorgesehen sein kann (nicht dargestellt).
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Dieser
Verlauf in der Verstellbewegung des Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Getriebes 10 ist
noch einmal in der 3 in Form verschiedener Zwischenpositionen
der Verstellblende 1 zwischen den Endstellungen A, B wiedergegeben. Die
jeweiligen Verstellwinkel der schrittweise dargestellten Verstellung
sind an der Antriebsachse Y und der Abtriebsachse X eingezeichnet.
Ausgehend von der oberen Endstellung A (links unten in 3)
wird hier in sieben verschiedenen Positionen der Bewegungsablauf
des erfindungsgemäßen Getriebes 10 im
Uhrzeigersinn bis zu einer unteren Endstellung B wiedergegeben.
Nach einem ersten Stellbereich wird die bewegliche Blende 1 in
einer Zwischen-Halteposition gehalten, in welcher trotz einer weiteren
Drehung des Antriebs keine weitere Verstellung auf der Abtriebsseite
erfolgt. Anschließend
gelangt das Zahngetriebe 4 wieder in Eingriff, und die
Blende 1 wird weiter verstellt bis in ihre Endstellung
B. Umgekehrt ergibt sich ein analoger Bewegungsablauf. Das Übersetzungsverhältnis des
Zahngetriebes 4 ist einerseits abhängig von der Größe des Antriebszahnrades 9,
des Radius des abtriebsseitigen Zahnsegments 8 und der
Form und Länge
des Haltearms 14, die vom Fachmann entsprechend den geforderten Verstellbedingungen
entsprechend ausgewählt
werden können.
Gleiches gilt für
die Form und Art des Kurvengetriebes 5, und insbesondere
ob eine lediglich geringe Verstellung für eine Nachjustierung (sehr großes Übersetzungsverhältnis) oder
gar keine Verstellung in den Zwischen-Haltepositionen (Übersetzungsverhältnis i → ∞) ausgewählt wird.
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Sämtliche
in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen sowie in der Zeichnung
dargestellten Merkmale und Elemente können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.