WO2004099640A2 - Bewegungsübertragungsvorrichtung und - verfahren - Google Patents

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    • Y10T70/7949—Yielding or frangible connections

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method, in particular for the transmission of a movement and corresponding forces or moments and in particular a rotary movement to a lock, the transmission taking place only in a coupled state, but not in a decoupled state.
  • Such devices and methods are used in particular in the area of locking devices, such as door or safe locks and the like.
  • DE-C-37 42 189 discloses a locking cylinder, the coupling connected to the locking bit on the one hand can be brought into engagement with a knob shaft.
  • the knob shaft be surrounded by a locking sleeve which can be moved axially through the coupling and locked in certain positions.
  • EP-A-1 072 741 discloses a locking cylinder, in particular an electronic locking cylinder with electromechanical blocking of the rotation, the electronic key having opposite electrical contacts on the shaft and the rotatable core of the locking cylinder having an annular outer electrical contact track on its inside communicates with an electrical contact that bears against the contact, while the outer annular contact track bears against electrical sliding contacts of the outer and inner rotors.
  • EP-A-0 743 411 discloses a locking device, the key of the welding device having a code transmitter designed as a transponder. An actuator, a transponder reading device and an energy supply device are arranged in the cylinder housing of the locking cylinder of the locking device. The actuator is used to move a locking member which blocks or releases the cylinder core and which engages on the circumference of the cylinder core.
  • EP-A-1 079 050 discloses a locking device with a locking bit that can be blocked by a locking mechanism, a coupling being arranged between the locking mechanism and the locking bit.
  • the coupling can only be separated from one side of the locking device. As a result, the locking device should be unlockable from this side without access authorization for the locking mechanism.
  • EP-B-0 805 905 discloses a locking mechanism for a door, which has a shaft, an actuating member rotating the shaft, and an operative connection with the shaft
  • Locking element for locking the door and one arranged in the actuator
  • Coupling element which acts on the rotation of the shaft. Furthermore, the
  • Coupling element on a pin axially movable back and forth, which can be moved back and forth with a locking element which is arranged independently of the actuating member via an electric motor which can be rotated by means of an electronic control, in order to either transmit the rotation of the freely rotatable actuating member to the shaft or in the case of an actuator connected to the shaft in a rotationally fixed manner, only allowing a slight rotation of the actuator connected to the shaft.
  • a nook is formed on the pin and a spiral spring is clamped as an energy store between the cam and the spindle of the electric motor and on the end face of the
  • Actuator provided a contact disc, through which the electronic
  • Control of an electronic information carrier is controllable by data exchange.
  • the invention is based on the basic idea of providing a device for transmitting a movement and corresponding forces and moments that unite
  • Has drive and an output wherein drive and output via at least one
  • Coupling element are coupled in such a way that at least one coupling element moves in any way when there is a relative movement between the drive and the output, but it is not able to transmit the movement of the drive to the output because its mechanical potential or its resistance to it a certain movement or a certain movement sequence or section cannot be overcome.
  • the drive and output are coupled via the at least one coupling element such that in the uncoupled state a movement of the drive causes a movement of at least one coupling element which is not suitable for transmitting a movement of the drive to the output.
  • the clutch is preferably brought about by preventing the coupling element from moving, which is brought about by the relative movement between the input and the output.
  • the drive and the output are preferably coupled via the coupling element such that when the state is uncoupled, a rotational movement of the drive causes an essentially axial and / or radial movement of the coupling element and that a rotational movement of the drive in the coupled state essentially causes a rotational movement of the coupling element.
  • a rotational movement of the drive causes an essentially axial and / or radial movement of the coupling element and that a rotational movement of the drive in the coupled state essentially causes a rotational movement of the coupling element.
  • this connection causes an axial and / or radial movement of the coupling element preferably substantially no movement of the output, wherein a rotational movement of the coupling element preferably essentially causes a rotational movement of the output.
  • the drive and output are preferably coupled via the coupling element in such a way that, when uncoupled, a rotational movement of the drive essentially causes a rotational as well as an axial and / or radial movement of the coupling element and that a rotational movement of the drive in the coupled state in the Essentially causes a rotational movement of the coupling element.
  • a rotational as well as an axial and / or radial movement of the coupling element preferably bring about essentially no movement of the output, wherein a rotational movement, preferably an essentially exclusive rotational movement, of the coupling element preferably brings about essentially a rotational movement of the output.
  • the drive and the output are moved essentially linearly and are preferably coupled via the coupling element in such a way that when the state is decoupled, a movement of the drive causes a movement component orthogonal to it or an essentially orthogonal movement of the coupling element and that a movement of the drive in the coupled state essentially causes the coupling element to move in the same direction.
  • a device according to the invention preferably further has a coupling device which can effect a coupling and a decoupling of the drive with the output via the at least one coupling element.
  • the coupling device is essentially not in engagement with the coupling element (s) in the uncoupled state.
  • the coupling device in the coupled state preferably results in a restriction of the mobility, in particular the axial and / or radial or the movement of the coupling element orthogonal to the movement of the input or output.
  • the coupling device has at least one coupling locking device for restricting the axial and / or radial or for the movement of the input or output orthogonal mobility of the
  • Coupling element in the coupled state at least one actuator for positioning the
  • Clutch locking device and / or at least one storage or
  • Resistance device for positioning the clutch locking device and / or Store position information of the clutch locking device In the case of a rotational or rotational movement, a movement orthogonal to this movement is understood to mean an axial and / or radial movement to this rotational movement.
  • the coupling device is preferably designed such that the actuator is suitable for movement or positioning of at least one coupling locking device, e.g. a clutch blocking element, against a resistance of a storage or resistance device, for example via a mechanical potential, such as e.g. a spring or magnetic force to cause a position suitable for coupling.
  • the actuator can be actuated mechanically and / or electrically and / or electromagnetically.
  • the actuator is preferably battery-operated.
  • the actuator is pulse-controlled and / or bistable.
  • the actuator can also have at least one electromagnet for actuating a clutch locking device.
  • the coupling element and coupling device are designed such that the coupling can only disengage if a force between the input and output drops below a certain minimum value and the actuator is in a rest position or a position corresponding to a decoupled state.
  • the drive / output is connected to at least one coupling element via at least one first guide device.
  • This is preferably designed such that a relative rotation between the coupling element and the input / output preferably causes an essentially axial and / or radial movement of the coupling element relative to the input / output.
  • the drive / output is thus connected to at least one coupling element via at least one first guide device.
  • the coupling element is preferably connected to the output / drive via at least one second guide device.
  • the second guide device is preferably configured essentially parallel with respect to an axial and / or radial direction of movement of the coupling element or a longitudinal axis of the device, or essentially effects a correspondingly parallel guide.
  • the at least one is preferably the second Guide device of the coupling element designed such that a torque on the coupling element exerts a torque on the output / drive, but not an axial force.
  • the input / output is connected to at least one coupling element via at least one first guide device.
  • This is preferably designed such that a relative linear movement between the coupling element and drive / output preferably brings about a movement component of the coupling element that is orthogonal to this.
  • the drive / output is thus connected to at least one coupling element via at least one first guide device.
  • the coupling element is preferably connected to the output / drive via at least one second guide device.
  • the second guide device is preferably designed such that a force in the linear direction of movement on the coupling element essentially exerts a force in the same direction on the output / drive, but essentially no force orthogonal thereto.
  • the output preferably has a first resistance or a first mechanical potential, which must be overcome in order to rotate it. According to a preferred embodiment, this is brought about by at least one resistance or potential arrangement, which opposes this resistance or potential via a third guide device when the output is moving, at least in partial areas of the movement sequence. According to a preferred embodiment, the resistance or potential arrangement is designed as a spring arrangement, which is at least partially tensioned at least in partial areas of the movement sequence when the output is moved. In a further embodiment, the mechanical potential to be overcome to move the output essentially acts on the coupling element, e.g. via a potential arrangement or torsion spring.
  • a movement of the drive now causes at least in some areas of the
  • Movement sequence a displacement of the coupling element in orthogonal to this Directions if the mechanical potential to be overcome at the output is greater than that required to displace the coupling element. This means that the coupling element is moved back and forth when the drive rotates, but cannot cause the output to move, since it cannot overcome its mechanical potential.
  • At least one clutch locking device or a clutch locking element can be moved into the engagement area of the clutch element via an actuator (e.g. an electric motor and / or an electromagnet arrangement) in such a way that its axial and / or radial or for moving the attachment element or output orthogonal movement is prevented.
  • an actuator e.g. an electric motor and / or an electromagnet arrangement
  • the mechanical interaction between the coupling element and the coupling blocking element is preferably designed such that the coupling element is not prevented from transmitting the useful movement.
  • the movement of the coupling element is now transmitted to the output via the second guide arrangement, wherein the potential, for example the effect of the potential arrangement, can be overcome.
  • the device preferably has a further, second resistance or a further, second mechanical potential, which or which has to be overcome at least in partial areas of a relative movement sequence between drive and output.
  • This mechanical potential is smaller than the first mechanical potential that has to be overcome to move the output.
  • This mechanical potential preferably also causes the coupling device (s) to assume or assume a position on the drive that falls below a certain torque, which enables the clutch locking device or the clutch locking element to be moved into and out of the engagement area essentially without force.
  • clutch locking elements and coupling elements can be designed so that the effects of force by the
  • Coupling element cause a tendency to move in the direction of stronger or safer engagement, so that in the event of only partial engagement at the beginning of the force application, an operationally more reliable position is assumed in any case.
  • the coupling element is moved in a pulse-controlled manner, which is particularly preferred in the case of a battery-operated application.
  • the input or output are preferably brought into corresponding positions in the idle state by means of corresponding spring mechanisms.
  • the coupling between the actuator and the clutch locking device or clutch locking element is preferably carried out via a spring element, so that, for example, a given electrical pulse on the actuator is mechanically buffered until the coupling element is in a suitable position. This applies to engaging and / or disengaging. This ensures in particular that the desired state is adopted regardless of the mechanical status.
  • the coupling device is tamper-proof.
  • the coupling device is preferably designed to be shockproof. This can preferably be achieved in that the essential directions of movement of the coupling device are carried out essentially orthogonally to the expected directions of impact. Another preferred embodiment provides counter moments that compensate for the forces caused by the impact.
  • a formation and / or arrangement of corresponding elements and / or their movement takes place, as described in connection with the discussion of the devices according to the invention, and the transmission or coupling of a movement and corresponding forces and moments by means of a device according to the invention.
  • Fig. 1 is a partially sectioned side view of a device according to the invention, wherein
  • Fig. La represents a side view of the device according to the invention without the action of force on the drive or output;
  • Fig. Lb shows the device according to the invention in the uncoupled state, when the drive rotates
  • Fig. Lc shows the device according to the invention in the coupled state, when the drive rotates
  • Fig. 2 shows another preferred embodiment of the device according to the invention, wherein
  • FIG. 2a shows a partially sectioned side view of the device according to the invention without the force acting on the drive
  • Figure 2b shows a sectional view A-A of the coupling element
  • Fig. 2c shows a sectional view B-B of the output
  • FIG. 3 shows a further preferred embodiment of a coupling device for use with a device according to the invention or a method according to the invention
  • Fig. 4 shows a further preferred embodiment of the device according to the invention, wherein 4a shows a sectional view AA of the device according to the invention in the coupled state when the drive rotates;
  • FIG. 4b shows a sectional view C-C of the device according to the invention in the coupled state when the drive is rotating;
  • Fig. 4c is a sectional view B-B of the device according to the invention in the uncoupled
  • Fig. 4d is a sectional view B-B of the device according to the invention in the coupled
  • Fig. 5 shows a further preferred embodiment of the device according to the invention, wherein
  • FIG. 5a shows a sectional view B-B of the device according to the invention in the uncoupled state when the drive is rotating;
  • 5b shows a sectional view B-B of the device according to the invention in the coupled state, when the drive rotates
  • Fig. 6 shows a further preferred embodiment of the device according to the invention, wherein
  • Fig. 6a is a sectional view B-B of the device according to the invention in the uncoupled
  • 6b shows a sectional view B-B of the device according to the invention in the coupled state when the drive rotates.
  • FIG. 1 shows a preferred device 1 according to the invention for transmitting a
  • the device 1 a Has drive 2 and an output 3.
  • Drive 2 and output 3 are connected to one another via a coupling element 4 or are coupled by this.
  • Coupling element 4 and drive 2 and output 3 are designed such that in the uncoupled state, a relative movement between drive 2 and output 3 causes a movement of the coupling element 4 that is not suitable for transmitting a movement of the drive 2 to the output 3.
  • the coupling element 4 preferably has at least part of a first and / or second guide device, namely at least a first 5 and at least a second 6 sliding surface, each with at least one part of the first guide device arranged on the drive 2, namely at least one first sliding element 7 , and at least one part of the second guide device arranged on the output 3, namely at least one second sliding element 8.
  • they are sliding surfaces 5 and 6 and the sliding elements 7 and 8 are preferably designed and / or arranged such that, in the uncoupled state, a rotational movement of the drive 2 brings about an essentially axial movement of the coupling element 4, the axial movement of the coupling element 4 in Essentially no movement of the output 3 causes.
  • a rotational movement of the drive 2 in the coupled state preferably essentially causes a rotational movement of the coupling element 4, which in turn preferably essentially causes a rotational movement of the output 3.
  • the at least one first sliding surface 5 is preferably designed to be inclined with respect to an axial direction of movement of the coupling element 4. In a further preferred embodiment, the at least one first sliding surface 5 is designed to be inclined with respect to a longitudinal axis of the device 1. Furthermore, the at least one first sliding surface 5 preferably has at least partially one or more radii. In a preferred embodiment as shown in FIG. 1, the at least one first sliding surface 5 is designed in the form of an indentation provided with radii. The radius and / or slope of the at least one first sliding surface 5 preferably change along its length in order to slide and / or contact the at least one first
  • the at least one first sliding element 7 is preferably arranged on the drive 2 such that when it rotates, it moves essentially on a plane that is approximately perpendicular to an axial direction of movement of the coupling element 4 or a longitudinal axis of the device. In this case, it preferably rests on and / or slides on at least one first sliding surface 5 of the coupling element 4.
  • the at least one second sliding surface 6 arranged on the coupling element 4 for contact with the at least one second sliding element 8 arranged on the output 3 is preferably essentially parallel with respect to an axial direction of movement of the coupling element 4 or a longitudinal axis of the device 1.
  • the at least one second sliding element 8 is preferably arranged such that when the coupling element 4 or the output 3 rotates, it is essentially on an axial direction of movement of the coupling element 4 to an axis of rotation of the output 3 and / or to a longitudinal axis of the device 1 vertical plane is moved, wherein it rests on and / or slides on at least a second sliding surface 6.
  • the at least one second sliding surface 6 is formed by a recess arranged in the coupling element 4, particularly preferably by a substantially rectangular recess, as shown in FIG. 1.
  • sliding surfaces and sliding elements or their arrangement on the drive, output and coupling element are interchanged.
  • the embodiment shown also has a clutch spring 9, which is arranged between the coupling element 4 and the output 3, wherein it biases the coupling element 4 with respect to the drive and / or the output 3.
  • the clutch spring 9 preferably presses the clutch element 4 or at least one first sliding surface 5 against at least one first sliding element 7.
  • the output 3 has at least one
  • the at least one third sliding surface 10 is preferably with respect to an axis of rotation of the Output 3, an axial direction of movement of the coupling element 4 and or a longitudinal axis of the device 1 inclined or chamfered. According to further or additional preferred embodiments of the at least one third sliding surface 10, reference is made to the discussion of the at least one first sliding surface 5.
  • the device 1 also preferably has at least part of the third guide device, namely at least one third sliding element 11 for contact with at least one third sliding surface 10 arranged on the drive 3.
  • the at least one third sliding element 11 is preferably arranged on a guide 12, at least one third sliding element 11 preferably being arranged in a guide groove formed in the guide 12.
  • the guide 12 or the guide groove 13 prevents a displacement of the at least one third sliding element 11 along a plane which is approximately perpendicular to the axis of rotation of the output 3, to the axial direction of movement of the coupling element 4 and / or to a longitudinal axis of the device 1.
  • the guide 12 or the guide groove 13 ensures only a displacement of the at least one third sliding element 11 along an axis of rotation of the output 3, an axial direction of movement of the coupling element 4 and or a longitudinal axis of the device 1.
  • the device 1 preferably has one on the Guide 12 arranged potential spring 14, which biases at least one third sliding element 11 with respect to the output 3.
  • at least one third sliding element 11 is arranged in contact with at least one third sliding surface 10, whereby it is biased relative to the latter by the potential spring 14.
  • the potential spring 14 presses the sliding element 11 against the sliding surface 10.
  • the guide 12, potential spring 14 and third sliding surface (s) 10 are preferably arranged substantially perpendicular to an axis of rotation of the output 3, an axial direction of movement of the coupling element 4 and or a longitudinal axis of the device 1.
  • the device preferably has a coupling device or a coupling mechanism 15 which, in a preferred embodiment, as shown in FIG. 1, has an actuator 16, a clutch locking device or a clutch locking element 17 and a memory or resistance device, here clutch lock spring 18.
  • the coupling device 15 is preferably designed or arranged in such a way that the coupling locking element 17 can essentially assume two positions, one position causing the device 1 to be uncoupled (FIG. 1 a, FIG. 1 b) and another position being a coupled state the device causes (Fig. lc).
  • the coupling device 15 can thus effect a coupling and a decoupling of the drive 2 with the output 3 by means of the coupling element 4.
  • the respective state depends on the position of the coupling device 15.
  • the coupling device 15 is preferably designed such that the coupling locking device or the coupling locking element 17 is not in engagement with the coupling element 4 in the uncoupled state and the coupling device 15 or the coupling locking element 17 is arranged in the coupled state in such a way that the coupling element 4, that a limitation the mobility of the coupling element 4 is effected.
  • the coupling element 4 has at least one coupling section 19, which is preferably designed as a projection and particularly preferably as a circumferential projection.
  • the clutch blocking element 17 is arranged by the actuator 16 relative to the coupling element 4 in such a way that it essentially restricts or prevents axial mobility of the coupling element 4.
  • the coupling device 15 or the coupling blocking element 17 particularly preferably prevents axial movement of the coupling element 4 by engagement with at least one coupling section 19.
  • the coupling device 15 is preferably designed such that the actuator 16
  • the coupling device 15 is preferably designed in such a way that the device 1 is without the action of energy, ie in particular without Activity of the actuator 16, is in the uncoupled state.
  • the clutch lock spring 18 preferably causes the clutch lock element 17 to be positioned in the uncoupled position.
  • the clutch locking element can now be brought into the position suitable for coupling against the spring force of the clutch locking spring 18.
  • the clutch locking element 17 is preferably moved into the engagement area of the clutch element 4 or a clutch section 19. In a preferred embodiment, as shown in FIG.
  • the actuator is designed as an electric motor, which preferably has an eccentric disc 20, by means of which the clutch locking element 17 is displaced when the actuator rotates.
  • a movement of the clutch locking element 17 by the actuator is only necessary in the event of a change in state from the uncoupled to the coupled state.
  • the change from the coupled to the uncoupled state takes place here through the spring force of the clutch lock spring 18.
  • the actuator 16 is designed as an electromagnet arrangement, comparable to the electromagnet arrangement as shown in FIG. 4, which is shown in FIG further described in detail.
  • FIGS. 1b and 1c For a more detailed description of the effect of the coupled or non-coupled state of the device, reference is made in particular to FIGS. 1b and 1c.
  • a relative movement between the drive 2 and the drive 3 shown here a rotation of the drive 2 does not cause any movement of the drive 3, in particular since its mechanical potential cannot be overcome.
  • the drive 2 is connected to the coupling element 4 via a first sliding element 7 and a first sliding surface 5. If the drive 2 now rotates, due to the beveled sliding surface of the coupling element 4, this causes its displacement in the axial direction against the force of the coupling spring 9.
  • an axial and a radial force component is transmitted to the coupling element 4 via the at least one first sliding element 7 ,
  • the axial component causes a displacement of the coupling element in the direction shown by the arrow X.
  • Such a displacement of the coupling element 4 does not result in any transmission of motion to the output 3, since the at least one second sliding element 8 arranged on the output 3 abuts or slides on the second sliding surfaces 6 arranged essentially parallel to the axial direction of movement of the coupling element 4, these in the longitudinal direction no movement or force is transmitted to the output 3 via the at least one second sliding element 8.
  • the inclination of the at least one first sliding surface also acts on the coupling element 4 as a radial force, which brings about a torque on the coupling element 4.
  • the coupling element 4 is attempted to rotate about its axial direction of displacement, at least one of the second sliding surfaces 6 acting on at least one second sliding element 8 in such a way that a force, which is perpendicular in the illustration, acts on the second sliding element 8 or a torque is transmitted to the output 3.
  • the transmitted torque is so low that it is not able to overcome the mechanical potential of the output 3, which is directed against a rotational movement thereof.
  • the coupling element 4 is moved in the uncoupled state by a rotation of the drive 2 in the axial direction, provided that the force caused by the rotation of the drive 2, acting on the coupling element 4 is greater than that opposed by the coupling spring 9 to the axial displacement of the coupling element 4 Force, but no rotational movement of the output is caused, since its mechanical potential cannot be overcome.
  • the clutch locking element 17 prevents the clutch element 4 from axially shifting, but not from rotation, so that the rotation of the drive 2 is transmitted via at least one first sliding element 7 and at least one inclined sliding surface 5 into a rotational movement of the coupling element 4.
  • the prevention of an axial movement of the coupling element 4 thus essentially prevents a sliding element 7 from sliding along a sliding surface 5, so that the rotary movement of the drive 2 is transmitted to the coupling element 4 (FIG. 1 c).
  • the rotary movement of the drive 2 is now via the coupling element 4 or sliding element 7, sliding surface 5, sliding surface 6 and
  • the coupling locking element 17 and / or the coupling element 4 or the coupling section 19 is designed such that the coupling element 4 acts on the coupling locking element 17
  • the contact surfaces of the coupling locking element 17 and coupling element 4 or coupling section 19 are preferably bevelled in such a way that an axial force effect of the coupling element 4 on the coupling locking element 17 causes the coupling locking element to move in the direction of stronger or more secure engagement, so that 5 when only partially engaging at the beginning of the application of force then in any case or essentially an operationally more reliable position and furthermore a locking of the clutch locking element 17 in the coupled position is ensured and its return to the uncoupled position is prevented as long as the torque that is transmitted from the drive to the Downforce is transmitted, a certain value does not fall below 0.
  • the contact surfaces of the clutch locking element 17 and the clutch element 4 or the clutch section 19 have further configurations that differ from the surface geometries shown, but they fulfill the functions described above. 5
  • the coupling spring 9 and / or potential spring 14 preferably cause the individual elements to be reset, i.e. Drive 2, coupling element 4 and / or output 3, in the starting position (see. Fig. La). As shown in Fig. 1, are in a preferred
  • Third Embodiment drive 2, output 3 and guide 12 and coupling device 15 are mounted in such a way that axial displacement, ie in the direction or against the direction of the arrow X in FIG. 1b, is prevented or essentially restricted.
  • the first, second and third sliding elements 7, 8, 11 and the first, second and third sliding surfaces 5, 6, 10 are arranged outside the axis of rotation of the device 1.
  • drive 2, coupling element 4, output 3 and / or guide 12 are essentially symmetrical and / or rotationally symmetrical.
  • the actuator 16 is battery-operated and pulse-controlled according to a further or additional embodiment.
  • the actuator has different configurations from those described and suitable for fulfilling the described function.
  • a mechanical potential which must be overcome to move the 'output, acts on the coupling element 4 with a spring element 21, e.g. a torsion spring or a potential arrangement.
  • a spring element 21 e.g. a torsion spring or a potential arrangement.
  • This embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. La-lc in that the output 3 does not necessarily have to have its own mechanical potential, since this is essentially introduced onto the coupling element via the torsion spring 21.
  • the angle of rotation of the output 3 can be limited by its interaction with a stop 22, FIG. 2c showing the rest position.
  • the coupling element 4 In the uncoupled state, the coupling element 4 is, as described above, moved by rotating the drive 2 in the axial direction, provided that the force acting on the coupling element 4 caused by the rotation of the drive 2 is greater than that by the coupling spring 9 of the axial Displacement of the coupling element 4 opposite force.
  • a rotational movement of the output 3 is not brought about since the mechanical potential of the coupling element 4 generated by the spring element 21 cannot be overcome.
  • FIG. 3 shows a further preferred embodiment of a coupling device 15 for use with a device, for example a device as shown in FIG. 1 or FIG. 2 and described above. At this point, therefore, only the features which are different from the above-described embodiment will be discussed.
  • Fig. 3 shows a coupling device 15, for coupling a coupling element 4, with an actuator 16, an eccentric 20, a coupling locking device or a coupling locking element 17 and a storage or resistance device, here clutch lock spring 18.
  • 3a shows the actuator 16 or Eccentric 20 in neutral or uncoupled position
  • the clutch locking element 17 is also in the uncoupled position
  • 3b shows the actuator 16 in the coupled position, with the clutch locking element 17 being prevented from being engaged by the position of the clutch element 4.
  • the position information or the positioning energy for the positioning of the clutch locking element 17 in the coupled position is stored in the clutch lock spring 18. If the clutch element 4 moves into a position that allows a clutch to engage, as can be seen in FIG. 3c, the clutch lock spring 18 positions the clutch lock element 17 into the coupled position by the stored energy. The position of the actuator 16 remains unchanged. Conversely, FIG.
  • 3d shows the clutch locking element 17 in the coupled position, that is to say in engagement with the coupling element 4, the actuator 16 being in the neutral or uncoupled position.
  • the position information or the positioning energy for the positioning of the clutch lock element 17 is stored in the clutch lock spring 18. If the coupling element 4 now moves into a position that allows decoupling, the coupling lock spring 18 positions the coupling locking element 17 into the neutral or uncoupled position by the stored energy, as can be seen in FIG. 2a.
  • the devices according to the invention are preferably designed to be tamper-proof. Additional security against manipulation is further achieved, for example and preferably, in that the clutch locking element 17 is supported and arranged vertically in the direction of the longitudinal axis of the device and in that the actuator 16 is transverse to the
  • the device or method are designed in such a way that an axial and / or radial movement of the drive, via a corresponding arrangement of the individual elements, brings about an axial and / or radial movement of the output, the movement of the drive occurring the output can be coupled accordingly by at least one coupling element.
  • a plurality of devices can be connected to one another, for example arranged one behind the other, or can have one or more drives, drives, coupling elements, guide devices, coupling devices, etc., which are connected or operatively connected to one another and to one another.
  • a movement and corresponding forces and moments are transmitted in accordance with the described mode of operation of a device according to the invention and in a further preferred method using a device according to the invention.
  • FIGS. 4 and 4a-4d Another device according to the invention is shown in FIGS. 4 and 4a-4d.
  • the coupling element 4 consists of several elements 23, for example in the form of rollers, which are guided in the drive 2 such that they essentially only move in a radial direction relative to the latter, such as shown in Figs. 4a and 4b.
  • the rollers 23 are connected via a spring element 24, e.g. consisting of a leg spring, pressed outwards to the output 3.
  • the output 3 is designed in such a way that the rollers or roller elements 23 preferably run over radial elevations 25 on the output 3 which are formed on the inside and thus have to deflect inwards during a relative movement between the drive 2 and output 3, whereby they have to overcome the potential of the spring element 24.
  • the rollers are not able to overcome the mechanical potential of the output 3, so that in the uncoupled state, when the drive 2 rotates, there is essentially no rotation of the output 3, since its mechanical potential is not overcome.
  • the mechanical potential of the output 3 is not shown in FIGS. 4a-4d.
  • the device as coupling mechanism 15 has an actuator 16 with an electromagnet arrangement, a rotatable coupling blocking element 17 with a coupling blocking spring 18, and a switching element 30 and a switching element spring 31.
  • the coupling device 15 is preferably designed such that the coupling locking element 17 can essentially assume two positions, one position causing the device 1 to be uncoupled (FIG. 4c) and another position causing the device to be coupled (FIG. 4a, 4b, 4d).
  • the coupling device 15 can effect coupling and uncoupling of the drive 2 with the output 3 by means of the coupling element 4 here in the form of rollers 23.
  • the respective state depends on the position of the coupling device 15.
  • Coupling locking element 17 moves between the rollers 23 so that they can no longer deflect and a torque can be transmitted to the output 3. This is done by applying a current to a coil 27, which makes it magnetic
  • the switching element 30 is released from the electromagnet arrangement 26, 27 again, so that the switching element spring 31 moves the clutch locking element 17 back into a rest position.
  • the uncoupling can be supported by a stop 33 by limiting the path of the clutch locking element 17 in such a way that the clutch locking spring 18 is pretensioned when the switching element 30 is tightened. If the magnetic force is now briefly removed from the switching element 30 for decoupling, this can be released somewhat from its stop on the yoke 26 by the prestressed coupling lock spring 18, even if the coupling locking element 17 is still clamped between the coupling elements 4 due to an external torque on the drive 2 ,
  • FIGS. 5 and 5a and 5b A further embodiment of the device according to the invention is shown in FIGS. 5 and 5a and 5b.
  • This embodiment essentially corresponds to the embodiment as shown in FIG. 4 and differs from this mainly in the design of the coupling device 15.
  • the clutch locking element 17 and the switching element 30 moved by the actuator 16 are designed separately.
  • the switching element 30 is pressed by the switching element spring 31 against the clutch locking element 17 and its clutch locking spring 18, as shown in FIG. 5a. Since the clutch lock spring 18 is preferably weaker than the switching element spring 31, the clutch lock element 17 is pressed against a stop 33.
  • the switching element 30 is by the
  • Actuator 16 actuated.
  • the switching element 30 is activated by the electromagnet 26, 27 tightened so that the clutch lock spring 18 is able to move the clutch lock element 17 into an engaged position toward the center.
  • Coupling locking element 17 and switching element 30 are preferably not in direct mechanical contact in this state.This enables decoupling to be supported: If the magnetic force is briefly removed from switching element 30 for decoupling, this can be somewhat reduced due to the distance to coupling locking element 17 by prestressed switching element spring 31 release its stop on the yoke 26 even if the clutch locking element 17 is still clamped between the coupling elements 4 due to an external torque on the drive 2.
  • FIGS. 6 and 6a and 6b Another preferred embodiment of the device according to the invention is shown in FIGS. 6 and 6a and 6b.
  • This embodiment corresponds essentially to the embodiment as shown in FIG. 4 and differs from this mainly in the design of the coupling device 15.
  • the coupling device 15 is designed such that instead of the switching element 30 and the switching element spring 31, the coupling blocking element 17 and its clutch lock spring 18 can be actuated directly via the actuator 16.
  • the clutch locking element 17 and / or switching element 30 are rotatably and / or displaceably mounted, the movement required for engaging being substantially perpendicular to the direction of engagement, as shown in FIGS. 4 to 6.
  • An advantage of the aforementioned embodiments is that they are particularly tamper-proof. This means that accelerations introduced manipulatively in the direction of attack can essentially not cause it to move into the coupled position.
  • the center of gravity thereof can be stored in its rest position (uncoupled) relative to its axis of rotation in such a way that no clutch engagement can be effected in the case of accelerations that essentially come from the direction of attack.
  • this can preferably be achieved in that the connecting line between the center of gravity and the center of rotation is essentially parallel to the direction of attack.
  • Another advantage of the embodiments from FIGS. 4 to 6 is that the movement for engaging takes place towards the center, so that centrifugal forces cannot be used manipulatively.
  • the direction of action of the magnetic field (or magnetic fields) generated by the coil 27 between the clutch blocking element 17 or the switching element 30 and the yoke 26 is essentially transverse to the direction of attack. This has the advantage that external manipulative magnetic fields cannot act in this direction, they will essentially cause the clutch locking element 17 or the switching element 30 to be repelled by the yoke 26.
  • roller elements are used as the coupling element
  • embodiments are also conceivable with only one roller element 23 or sliding element or more than two roller elements 23 or sliding elements, as well as combinations of rolling and sliding elements.
  • the different preferred embodiments described can be combined with one another as desired and exchanged with one another, with a detailed discussion of all alternative embodiments being dispensed with for reasons of clarity.
  • the device according to the invention and the method according to the invention are particularly suitable for use in the field of locking devices and locking mechanisms.
  • the device according to the invention and the method according to the invention allow, in particular, the coupling of an aluminum and an output with a very low energy requirement, wherein in particular a reliable decoupling is ensured with an essentially no-load drive.
  • the clutch can be switched with a bistable actuator and allows safe disengagement with a bistable actuator.
  • the actuator can be an electric motor or a magnetic element e.g. have an electromagnetic element arrangement.
  • the device according to the invention or the device according to the invention are particularly suitable for use in the field of locking devices and locking mechanisms.
  • the device according to the invention and the method according to the invention allow, in particular, the coupling of an aluminum and an output with a very low energy requirement, wherein in particular a reliable decoupling is ensured with an essentially no-load drive.
  • the clutch can be switched with a bistable actuator and allows safe disengagement with a bistable actuator.
  • the method involves disengaging only when a force or a moment that is present between the input and the output determines a specific one
  • the control of the coupling process can be advantageous done almost without power.
  • the device according to the invention and the method according to the invention have the effect that the coupling element acts on the coupling mechanism, preferably relieving the pressure on the actuator, so that the actuator can safely return to the disengaged state regardless of the mechanical status between the input and output.
  • the device according to the invention and the method according to the invention bring about a simple, functionally reliable and manipulation-safe coupling transfer of a movement and corresponding forces and moments.
  • Another or additional advantage of the present invention is furthermore improved manageability and an improved turning feel, in particular through the provision of a comparable closing force or a force opposing the closing force in the uncoupled and in the coupled state.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, insbesondere zur Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte bzw. Momente und insbesondere einer Drehbewegung, wobei die Übertragung lediglich in einem gekuppelten Zustand, nicht aber in einem entkuppelten Zustand erfolgt. Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden insbesondere im Bereich von Schliessvorrichtungen, wie beispielsweise Tür- oder Tresorschlössem und dergleichen, eingesetzt. Die Vorrichtung, insbesondere zur Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte und/oder Momente, weist einen Antrieb (2) und einen Abtrieb (3) auf, wobei Antrieb und Abtrieb über Kupplungselement derart verkuppelt sind, dass im entkuppelten Zustand eine Bewegung des Antriebs eine Bewegung des Kupplungselements (4) bewirkt, die nicht geeignet ist, eine Bewegung des Antriebs and den Abtrieb zu übertragen.

Description

Bewegungsübertragungsvorrichtung und -verfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren, insbesondere zur Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte bzw. Momente und insbesondere einer Drehbewegung an ein Schloß, wobei die Übertragung lediglich in einem gekuppelten Zustand, nicht aber in einem entkuppelten Zustand erfolgt.
Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden insbesondere im Bereich von Schließvorrichtungen, wie beispielsweise Tür- oder Tresorschlössern und dergleichen, eingesetzt.
Die DE-C-37 42 189 offenbart einen Schließzylinder, dessen mit dem Schließbart verbundene Kupplung einerseits mit einer Knaufwelle in Eingriff bringbar ist. Um einen derartigen Schließzylinder einfacher zu gestalten und eine bessere Sicherung gegen unberechtigtes Benutzen des Schließzylinders zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Knauf welle von einer Sperrhülse umgeben ist, die axial durch die Kupplung verschiebbar und in bestimmten Positionen arretierbar ist.
Die EP-A-1 072 741 offenbart einen Schließzylinder, insbesondere einen elektronischen SchHeßzylinder mit elektromechanischer Blockierung der Drehung, wobei der elektronische Schlüssel gegenüberliegende elektrische Kontakte auf dem Schaft aufweist und der drehbare Kern des Schließzylinders eine ringförmige äußere elektrische Kontaktbahn aufweist, die auf ihrer Innenseite mit einem elektrischen Kontakt in Verbindung steht, der gegen den Kontakt anliegt, während die äußere ringförmige Kontaktbahn gegen elektrische Schleifkontakte des äußeren und inneren Rotors anliegt. Die EP-A-0 743 411 offenbart eine Schließvorrichtung, wobei der Schlüssel der Schheßvorrichtung einen als Transponder ausgebildeten Codegeber aufweist. Im. Zylindergehäuse des Schließzylinders der Schließvorrichtung sind ein Aktuator, eine Transponderleseeinrichtung und eine Energieversorgungseinrichtung angeordnet. Der Aktuator dient zum Verschieben eines den Zylinderkern sperrenden bzw. freigebenden Sperrorgans, welches am Umfang des Zylinderkern angreift.
Die EP-A-1 079 050 offenbart eine Schließeinrichtung mit einem von einem Sperrmechanismus blockierbaren Schließbart, wobei zwischen dem Sperrmechanismus und dem Schließbart eine Kupplung angeordnet ist. Die Kupplung lässt sich nur von einer Seite der Schließeinrichtung trennen. Hierdurch soll die Schließeinrichtung von dieser Seite her ohne Zugangsberechtigung für den Sperrmechanismus entriegelbar sein.
In der EP-B-0 805 905 ist ein Schließmechanismus für eine Tür offenbart, der eine Welle, ein die Welle drehendes Betätigungsorgan, ein mit der Welle in Wirkverbindung stehendes
Verriegelungselement zur Verriegelung der Tür und ein im Betätigungsorgan angeordnetes
Kopplungselement, das auf die Drehung der Welle einwirkt, aufweist. Ferner weist das
Kopplungselement einen axial zur Welle hin und her bewegbaren Stift auf, der mit einem unabhängig vom Betätigungsorgan angeordneten Sperrelement über einen mittels einer elektronischen Steuerung drehbaren Elektromotor über eine Spindel hin und her bewegbar ist, um entweder die Drehung des frei drehbaren Betätigungsorgans auf die Welle zu übertragen oder im Falle eines drehfest mit der Welle verbundenen Betätigungsorgans nur eine geringe Drehung des mit der Welle verbundenen Betätigungsorgans zuzulassen. Ferner ist an dem Stift eine Nooke angeformt und eine Spiralfeder als Kraftspeicher zwischen dem Nocke und der Spindel des Elektromotors eingespannt sowie auf der Stirnseite des
Betätigungsorgans eine Kontaktscheibe vorgesehen, über welche die elektronische
Steuerung von einem elektronischen Informationsträger durch Datenaustausch steuerbar ist.
Derartige bekannte Vorrichtungen und Verfahren erweisen sich dahingehend als nachteilig, dass sich das Kupplungs- bzw. Sperrelement nur mit einem relativ hohen Energiebedarf schalten lässt, dass Krafteinwirkungen auf das Kupplungselement im gekuppelten wie im entkuppelten Zustand , eine Belastung des Sperrelements bewirken und/oder dass eine
Belastung des Kupplungselements bzw. des Sperrelements auf den Antrieb bzw. Aktuator übertragen wird. Hieraus kann sich neben dem bereits erwähnten höheren Energiebedarf zum Schalten der Kupplung ein höherer Verschleiß und eine verminderte Funktionssicherheit und/oder Manipulationssicherheit insbesondere durch ein nicht zuverlässiges Verlassen des gekuppelten Zustandes im lastlosen Zustand ergeben.
Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Weitere und/oder zusätzliche Aufgaben der Erfindung sind es, eine Vorrichtung zur Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte bzw. Momente bereitzustellen, die sich mit sehr geringem Energiebedarf schalten lässt, die sich mit einem bistabilen Aktor schalten lässt, die ein sicheres auskuppeln bei bistabilem Aktor gewährleistet und/oder die eine hohe Manipulationssicherheit aufweist. Diese Aufgabe(n) wirdwerden mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, eine Vorrichtung zur Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte und Momente bereitzustellen, die einen
Antrieb und einen Abtrieb aufweist, wobei Antrieb und Abtrieb über mindestens ein
Kupplungselement derart verkuppelt sind, dass sich mindestens ein Kupplungselement bei einer Relativbewegung zwischen Antrieb und Abtrieb in irgendeiner Weise bewegt, wobei es jedoch nicht in der Lage ist, die Bewegung des Antriebs auf den Abtrieb zu übertragen, da dessen mechanisches Potential bzw. dessen Widerstand gegen eine bestimmte Bewegung oder einen bestimmten Bewegungsablauf bzw. -abschnitt nicht überwunden werden kann.
Insbesondere sind Antrieb und Abtrieb über das mindestens eine Kupplungselement derart verkuppelt, dass im entkuppelten Zustand eine Bewegung des Antriebs eine Bewegung mindestens eines Kupplungselements bewirkt, die nicht geeignet ist, eine Bewegung des Antriebs auf den Abtrieb zu übertragen.
Im gekuppelten Zustand kommt die Kupplung vorzugsweise zustande, indem das Kupplungselement an der Bewegung, die durch die Relativbewegung zwischen Antrieb und Abtrieb bewirkt wird, gehindert wird. Vorzugsweise sind Antrieb und Abtrieb über das Kupplungselement derart gekuppelt, dass bei entkuppeltem Zustand eine Rotationsbewegung des Antriebs eine im Wesentlichen axiale und/oder radiale Bewegung des Kupplungselements bewirkt und dass eine Rotationsbewegung des Antriebs im gekuppelten Zustand im Wesentlichen eine Rotationsbewegung des Kupplungselements bewirkt. Hierbei bewirkt eine axiale und/oder radiale Bewegung des Kupplungselements vorzugsweise im Wesentlichen keine Bewegung des Abtriebs, wobei eine Rotationsbewegung des Kupplungselements vorzugsweise im Wesentlichen eine Rotationsbewegung des Abtriebs bewirkt. Gemäß einer weiteren oder zusätzlichen Ausführungsform sind Antrieb und Abtrieb über das Kupplungselement vorzugsweise derart gekuppelt, dass bei entkuppeltem Zustand eine Rotationsbewegung des Antriebs im Wesentlichen eine rotatorische sowie eine axiale und/oder radiale Bewegung des Kupplungselements bewirkt und dass eine Rotationsbewegung des Antriebs im gekuppelten Zustand im Wesentlichen eine Rotationsbewegung des Kupplungselements bewirkt. Hierbei bewirken eine rotatorische sowie eine axiale und/oder radiale Bewegung des Kupplungselements vorzugsweise im Wesentlichen keine Bewegung des Abtriebs, wobei eine Rotationsbewegung, vorzugsweise eine im Wesentlichen ausschließliche Rotationsbewegung, des Kupplungselements vorzugsweise im Wesentlichen eine Rotationsbewegung des Abtriebs bewirkt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden Antrieb und Abtrieb im Wesentlichen linear bewegt und sind über das Kupplungselement vorzugsweise derart gekuppelt, dass bei entkuppeltem Zustand eine Bewegung des Antriebs eine dazu orthogonale Bewegungskomponente bzw. eine im Wesentlichen dazu orthogonale Bewegung des Kupplungselements bewirkt und dass eine Bewegung des Antriebs im gekuppelten Zustand im Wesentlichen eine gleichsinnige Bewegung des Kupplungselements bewirkt.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung weist weiterhin vorzugsweise eine Kuppeleinrichtung auf, die eine Kupplung sowie eine Entkupplung des Antriebs mit dem Abtrieb über das mindestens eine Kupplungselement bewirken kann. In einer bevorzugten Ausführungsform steht die Kuppeleinrichtung im entkuppelten Zustand im Wesentlichen nicht mit dem/den Kupplungselement/en im Eingriff. Ferner bewirkt die Kuppeleinrichtung im gekuppelten Zustand vorzugsweise eine Beschränkung der Beweglichkeit, insbesondere der axialen und/oder radialen bzw. zur Bewegung des An- bzw. Abtriebs orthogonalen Beweglichkeit des Kupplungselements. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kuppeleinrichtung mindestens eine Kupplungssperrvorrichtung zur Beschränkung der axialen und/oder radialen bzw. zur Bewegung des An- bzw. Abtriebs orthogonalen Beweglichkeit des
Kupplungselements im gekuppelten Zustand, mindestens einen Aktor zur Positionierung der
Kupplungssperrvorrichtung und/oder mindestens eine Speicher- bzw.
Widerstandsvorrichtung zur Positionierung der Kupplungssperrvorrichtung und/oder zum Speichern von Positionsinformationen der Kupplungssperrvorrichtung auf. Im Falle einer Dreh- bzw. Rotationsbewegung ist unter einer zu dieser Bewegung orthogonalen Bewegung eine zu dieser Drehbewegung axiale und/oder radiale Bewegung zu verstehen.
Die Kuppeleinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Aktor geeignet ist, eine Bewegung bzw. Positionierung mindestens einer Kupplungssperrvorrichtung, z.B. eines Kupplungssperrelements, gegen einen Widerstand einer Speicher- bzw. Widerstandsvorrichtung, beispielsweise über ein mechanisches Potential, wie z.B. eine Feder- oder Magnetkraft, hinweg in eine zur Kupplung geeignete Position zu bewirken. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aktor mechanisch und/oder elektrisch und/oder elektromagnetisch betätigbar. Vorzugsweise ist der Aktor batteriebetrieben. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Aktor impulsgesteuert und/oder bistabil. Weiter kann der Aktor auch wenigstens einen Elektromagneten aufweisen, zum Betätigen einer Kupplungssperrvorrichtung.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind Kupplungselement und Kuppeleinrichtung derart ausgebildet, dass die Kupplung nur auskuppeln kann, wenn eine Kraft zwischen An- und Abtrieb einen bestimmten Mindestwert unterschreitet und sich der Aktor in einer Ruheposition bzw. einer einem entkuppelten Zustand entsprechenden Position befindet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform steht der Antrieb/ Abtrieb über mindestens eine erste Führungseinrichtung mit mindestens einem Kupplungselement in Verbindung. Diese ist vorzugsweise so ausgebildet, dass eine relative Drehung zwischen Kupplungselement und Antrieb/Abtrieb bevorzugt eine im Wesentlichen axiale und/oder radiale Bewegung des Kupplungselements relativ zum Antrieb/ Abtrieb bewirkt.
Der Antrieb/Abtrieb steht somit über mindestens eine erste Führungseinrichtung mit mindestens einem Kupplungselement in Verbindung. Ferner steht das Kupplungselement vorzugsweise über mindestens eine zweite Führungseinrichtung mit dem Abtrieb/Antrieb in Verbindung. Die zweite Führungseinrichtung ist vorzugsweise bezüglich einer axialen und/oder radialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements bzw. einer Längsachse der Vorrichtung im Wesentlichen parallel ausgebildet bzw. bewirkt im Wesentlichen eine entsprechend parallele Führung. Vorzugsweise ist die mindestens eine zweite Führungseinrichtung des Kupplungselements derart ausgebildet, dass ein Drehmoment auf das Kupplungselement ein Drehmoment auf den Abtrieb/Antrieb, nicht aber eine axiale Kraft ausübt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei der Antrieb und Abtrieb im Wesentlichen linear bewegt werden, steht der Antrieb/ Abtrieb über mindestens eine erste Führungseinrichtung mit mindestens einem Kupplungselement in Verbindung. Diese ist vorzugsweise so ausgebildet, dass eine relative lineare Bewegung zwischen Kupplungselement und Antrieb/Abtrieb bevorzugt eine dazu orthogonale Bewegungskomponente des Kupplungselements bewirkt.
Der Antrieb/Abtrieb steht somit über mindestens eine erste Führungseinrichtung mit mindestens einem Kupplungselement in Verbindung. Ferner steht das Kupplungselement vorzugsweise über mindestens eine zweite Führungseinrichtung mit dem Abtrieb/ Antrieb in Verbindung. Die zweite Führungseinrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass eine Kraft in linearer Bewegungsrichtung auf das Kupplungselement im Wesentlichen eine Kraft in gleicher Richtung auf den Abtrieb/ Antrieb, im Wesentlichen aber keine dazu orthogonale Kraft ausübt.
Der Abtrieb besitzt vorzugsweise einen ersten Widerstand bzw. ein erstes mechanisches Potential, welcher bzw. welches zu dessen Drehung überwunden werden muss. Gemäß einer bevorzugten Ausführurigsform wird dies über mindestens eine Widerstands- bzw. Potentialanordnung bewirkt, welche über eine dritte Führungseinrichtung bei einer Bewegung des Abtriebs mindestens in Teilbereichen des Bewegungsablaufs diesem einen Widerstand bzw. ein Potential entgegensetzt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Widerstands- bzw. Potentialanordnung als Federanordnung ausgebildet, die bei einer Bewegung des Abtriebs mindestens in Teilbereichen des Bewegungsablaufs zumindest teilweise gespannt wird. In einer weiteren Ausführungsform wirkt das zur Bewegung des Abtriebs zu überwindende mechanische Potential im Wesentlichen auf das Kupplungselement z.B. über eine Potentialanordnung oder Drehfeder.
Eine Bewegung des Antriebs bewirkt nun mindestens in Teilbereichen des
Bewegungsablaufs eine Verschiebung des Kupplungselements in dazu orthogonale Richtungen, wenn das am Abtrieb zu überwindende mechanische Potential größer ist als das zur Verschiebung des Kupplungselements erforderliche. Das heißt, das Kupplungselement wird bei einer Drehung des Antriebs hin- und herbewegt, kann aber keine Bewegung des Abtriebs bewirken, da es dessen mechanisches Potential nicht überwinden kann.
Vorzugsweise kann mindestens eine Kupplungssperrvorrichtung bzw. ein Kupplungssperrelement über einen Aktor (z. B. einen Elektromotor und/oder eine Elektromagnetanordnuhg) so in den Eingriffsbereich des Kupplungselements bewegt werden, dass dieses in seiner axialen und/oder radialen bzw. zur Bewegung des An- bzw. Abtriebs orthogonalen Bewegung gehindert wird. Die mechanische Interaktion zwischen Kupplungselement und Kupplungssperrelement ist vorzugsweise so gestaltet, dass das Kupplungselement nicht am Übertragen der Nutzbewegung gehindert wird.
Über die zweite Führungsanordnung wird nun die Bewegung des Kupplungselements auf den Abtrieb übertragen, wobei das Potential, beispielsweise die Wirkung der Potentialanordnung, überwunden werden kann.
Ferner weist die Vorrichtung vorzugsweise einen weiteren, zweiten Widerstand bzw. ein weiteres, zweites mechanisches Potential auf, welcher bzw. welches mindestens in Teilbereichen eines relativen Bewegungsablaufes zwischen Antrieb und Abtrieb überwunden werden muss. Dieses mechanische Potential ist kleiner als das erste mechanische Potential, welches zur Bewegung des Abtriebes überwunden werden muss. Vorzugsweise bewirkt dieses mechanische Potential weiterhin, dass die Kupplungseinrichtung(en) bei Unterschreitung eines bestimmten Drehmomentes auf den Antrieb eine Position einnimmt bzw. einnehmen, die ein im wesentlichen kraftloses Bewegen der Kupplungssperrvorrichtung bzw. des Kupplungssperrelements in den und aus dem Eingriffsbereich ermöglicht.
Insbesondere kann das Zusammenspiel zwischen Kupplungssperrelementen und Kupplungselementen so gestaltet werden, dass die Krafteinwirkungen durch das
Kupplungselement eine Bewegungstendenz in Richtung stärkerem bzw. sichererem Eingriff bewirken, so dass bei erst teilweisem Eingriff zu Beginn der Krafteinwirkung anschließend auf jeden Fall eine betriebssicherere Position eingenommen wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfor wird das Kupplungselement impulsgesteuert bewegt, was insbesondere bei batteriebetriebener Anwendung bevorzugt wird. Hierbei werden An- oder Abtrieb vorzugsweise über entsprechende Federmechanismen im Ruhezustand in entsprechende Positionen gebracht. Die Kopplung zwischen Aktor und Kupplungssperrvorrichtung bzw. Kupplungssperrelement erfolgt vorzugsweise über ein Federelement, so dass beispielsweise ein einmal gegebener elektrischer Impuls auf den Aktor mechanisch zwischengespeichert wird, bis sich das Kupplungselement in einer geeigneten Position befindet. Dies gilt für das Einkuppeln und/oder Auskuppeln. Hierdurch wird insbesondere gewährleistet, dass der gewünschte Zustand unabhängig vom mechanischen Status angenommen wird.
Die Kuppeleinrichtung ist gemäß bevorzugten Ausführungsformen manipulationssicher ausgebildet. Vorzugsweise ist die Kuppeleinrichtung stoßsicher ausgebildet. Dies kann vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass die wesentlichen Bewegungsrichtungen der Kuppeleinrichtung im Wesentlichen orthogonal zu den zu erwartendenden Stoßrichtungen ausgeführt sind. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht Gegenmomente vor, die die durch den Stoß verursachten Kräfte kompensieren.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere zur kuppelbaren Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte und Momente erfolgt eine Ausbildung und/oder Anordnung entsprechender Elemente und/oder deren Bewegung, wie im Zusammenhang mit der Diskussion der erfindungsgemäßen Vorrichtungen beschrieben, sowie das Übertragen bzw. Kuppeln einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte und Momente mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Vorteilhaft ist die Verwendung bei Schließvorrichtungen bzw. Schließmechanismen, insbesondere elektrischen und/oder durch Transponder gesteuerten Schließvorrichtungen. Insbesondere ist eine elektronische Positionsfeststellung des Kupplungssperrelements möglich, basierend auf der die Aktorsteuerung erfolgen kann. Nachstehend werden eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei
Fig. la eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Krafteinwirkung am Antrieb bzw. Abtrieb darstellt;
Fig. lb die erfindungsgemäße Vorrichtung im entkuppelten Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt;
Fig. lc die erfindungsgemäße Vorrichtung im gekuppelten Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt; und
Fig. 2 eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei
Fig. 2a eine teilgeschnittene Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne Krafteinwirkung am Antrieb darstellt;
Fig. 2b eine Schnittansicht A-A des Kupplungselements darstellt, und
Fig. 2c eine Schnittansicht B-B des Abtriebs darstellt; und
Fig. 3 eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Kuppeleinrichtung zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. einem erfindungsgemäßen Verfahren, und
Fig. 4 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung , wobei Fig. 4a eine Schnittansicht A-A der erfindungsgemäßen Vorrichtung im gekuppelten Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt;
Fig. 4b eine Schnittansicht C-C der erfindungsgemäßen Vorrichtung im gekuppelten Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt;
Fig. 4c eine Schnittansicht B-B der erfindungsgemäßen Vorrichtung im entkuppelten
Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt; und
Fig. 4d eine Schnittansicht B-B der erfindungsgemäßen Vorrichtung im gekuppelten
Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt; und
Fig. 5 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei
Fig. 5a eine Schnittansicht B-B der erfindungsgemäßen Vorrichtung im entkuppelten Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt; und
Fig. 5b eine Schnittansicht B-B der erfindungsgemäßen Vorrichtung im gekuppelten Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt; und wobei
Fig. 6 eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei
Fig. 6a eine Schnittansicht B-B der erfindungsgemäßen Vorrichtung im entkuppelten
Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt; und
Fig. 6b eine Schnittansicht B-B der erfindungsgemäßen Vorrichtung im gekuppelten Zustand, bei Drehung des Antriebs, darstellt.
Fig. 1 zeigt eine bevorzugte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Übertragung einer
Bewegung sowie entsprechender Kräfte und Momente, wobei die Vorrichtung 1 einen Antrieb 2 und einen Abtrieb 3 aufweist. Antrieb 2 und Abtrieb 3 stehen über ein Kupplungselement 4 miteinander in Verbindung bzw. sind durch dieses verkuppelt. Hierbei sind Kupplungselement 4 sowie Antrieb 2 und Abtrieb 3 derart ausgebildet, dass im entkuppelten Zustand eine Relativbewegung zwischen Antrieb 2 und Abtrieb 3 eine Bewegung des Kupplungselements 4 bewirkt wird, die nicht geeignet ist, eine Bewegung des Antriebs 2 auf den Abtrieb 3 zu übertragen.
Hierzu weist das Kupplungselement 4 vorzugsweise mindestens einen Teil einer ersten und/oder zweiten Führungseinrichtung auf, nämlich mindestens eine erste 5 und mindestens eine zweite 6 Gleitfläche, die jeweils mit mindestens einem am Antrieb 2 angeordneten Teil der ersten Führungseinrichtung, nämlich mindestens einem ersten Gleitelement 7, und mindestens einem am Abtrieb 3 angeordneten Teil der zweiten Führungseinrichtung, nämlich mindestens einem zweiten Gleitelement 8, kommunizieren. Hierbei sind sie Gleitflächen 5 bzw. 6 und die Gleitelemente 7 bzw. 8 vorzugsweise derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass im entkuppelten Zustand eine Rotationsbewegung des Antriebs 2 eine im Wesentlichen axiale Bewegung des Kupplungselements 4 bewirkt, wobei die axiale Bewegung des Kupplungselements 4 im Wesentlichen keine Bewegung des Abtriebs 3 bewirkt. Ferner bewirkt eine Rotationsbewegung des Antriebs 2 im gekuppelten Zustand vorzugsweise im Wesentlichen eine Rotationsbewegung des Kupplungselements 4 wobei diese wiederum vorzugsweise im Wesentlichen eine Rotationsbewegung des Abtriebs 3 bewirkt.
Hierzu ist die mindestens eine erste Gleitfläche 5 vorzugsweise bezüglich einer axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 geneigt ausgebildet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine erste Gleitfläche 5 bezüglich einer Längsachse der Vorrichtung 1 geneigt ausgebildet. Weiterhin weist die mindestens eine erste Gleitfläche 5 vorzugsweise zumindest teilweise einen oder mehrere Radien auf. In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß Darstellung in Fig. 1 ist die mindestens eine erste Gleitfläche 5 in Form einer mit Radien versehenen Einbuchtung ausgebildet. Vorzugsweise ändern sich Radius und/oder Steigung der mindestens einen ersten Gleitfläche 5 entlang ihrer Länge, um beim Abgleiten und/oder Anliegen des mindestens einen ersten
Gleitelements 7 an der ersten Gleitfläche 5 eine definierte Bewegungs- und/oder Kraft- bzw.
Momentübertragung zu bewirken. Das mindestens eine erste Gleitelement 7 ist vorzugsweise derart am Antrieb 2 angeordnet, dass es sich bei einer Drehung desselben im Wesentlichen auf einer etwa zu einer axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 bzw. einer Längsachse der Vorrichtung senkrechten Ebene bewegt. Hierbei liegt es vorzugsweise auf mindestens einer ersten Gleitfläche 5 des Kupplungselements 4 an und/oder gleitet an dieser ab.
Die am Kupplungselement 4 angeordnete mindestens eine zweite Gleitfläche 6 zum Kontakt mit dem am Abtrieb 3 angeordneten mindestens einen zweiten Gleitelement 8 ist vorzugsweise bezüglich einer axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 bzw. einer Längsachse der Vorrichtung 1 im Wesentlichen parallel ausgebildet. Das mindestens eine zweite Gleitelement 8 ist vorzugsweise derart angeordnet, dass es bei einer Drehung des Kupplungselements 4 bzw. des Abtriebs 3 im Wesentlichen auf einer zu einer axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 zu einer Drehachse des Abtriebs 3 und/oder zu einer Längsachse der Vorrichtung 1 senkrechten Ebene bewegt wird, wobei es auf mindestens einer zweiten Gleitfläche 6 anliegt und/oder an dieser abgleitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die mindestens eine zweite Gleitfläche 6 durch eine im Kupplungselement 4 angeordnete Aussparung ausgebildet, besonders bevorzugt durch eine im Wesentlichen rechteckige Aussparung, wie in Fig. 1 dargestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind Gleitflächen und Gleitelemente bzw. deren Anordnung ans Antrieb, Abtrieb und Kupplungselement vertauscht angeordnet.
Die dargestellte Ausführungsform weist ferner eine Kupplungsfeder 9 auf, die zwischen Kupplungselement 4 und Abtrieb 3 angeordnet ist, wobei sie das Kupplungselement 4 gegenüber dem Antrieb und/oder dem Abtrieb 3 vorspannt. Vorzugsweise drückt die Kupplungsfeder 9 das Kupplungselement 4 bzw. mindestens eine erste Gleitfläche 5 gegen mindestens ein erstes Gleitelement 7.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Abtrieb 3 mindestens einen
Teil einer dritten Führungseinrichtung mit mindestens einer dritte Gleitfläche 10 auf. Die mindestens eine dritte Gleitfläche 10 ist vorzugsweise bezüglich einer Rotationsachse des Abtriebs 3, einer axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 und oder einer Längsachse der Vorrichtung 1 geneigt bzw. abgeschrägt ausgebildet. Gemäß weiteren oder zusätzlichen bevorzugten Ausführungen der mindestens einen dritten Gleitfläche 10 wird auf die Diskussion der mindestens einen ersten Gleitfläche 5 verwiesen.
Die Vorrichtung 1 weist ferner vorzugsweise mindestens einen Teil der dritten Führungseinrichtung, nämlich mindestens ein drittes Gleitelement 11 zum Kontakt mit mindestens einer am Antrieb 3 angeordneten dritten Gleitfläche 10 auf. Das mindestens eine dritte Gleitelement 11 ist vorzugsweise an einer Führung 12 angeordnet, wobei mindestens ein drittes Gleitelement 11 vorzugsweise in einer in der Führung 12 ausgebildeten Führungsnut angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verhindert die Führung 12 bzw. die Führungsnut 13 eine Verschiebung des mindestens einen dritten Gleitelements 11 entlang einer zur Drehachse des Abtriebs 3, zur axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 und/oder zu einer Längsachse der Vorrichtung 1 in etwa senkrechten Ebene. Besonders bevorzugt gewährleistet die Führung 12 bzw. die Führungsnut 13 lediglich eine Verschiebung des mindestens einen dritten Gleitelements 11 entlang einer Drehachse des Abtriebs 3, einer axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 und oder einer Längsachse der Vorrichtung 1. Weiterhin weist die Vorrichtung 1 vorzugsweise eine an der Führung 12 angeordnete Potentialfeder 14 auf, die eine Vorspannung mindestens einen dritten Gleitelements 11 gegenüber dem Abtrieb 3 bewirkt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 1 dargestellt, ist mindestens ein drittes Gleitelement 11 in Kontakt mit mindestens einer dritten Gleitfläche 10 angeordnet, wobei es gegenüber dieser durch die Potentialfeder 14 vorgespannt ist. Hierbei drückt die Potentialfeder 14 das Gleitelement 11 gegen die Gleitfläche 10. Eine derartige Anordnung bewirkt ein mechamsches Potential des Abtriebs, das zur Drehung desselben überwunden werden muss.
Gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind Führung 12, Potentialfeder 14 und dritte Gleitfläche(n) 10 vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer Drehachse des Abtriebs 3, einer axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 und oder einer Längsachse der Vorrichtung 1 angeordnet. Hierdurch kann bei gleicher Wirkung eine Reduzierung der axialen Länge der Vomchtung erreicht werden. Weiterhin weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Kuppeleinrichtung bzw. einen Kuppelmechanismus 15 auf, der in einer bevorzugten Ausführungsform entsprechend der Darstellung in Fig. 1 einen Aktor 16, eine Kupplungssperrvorrichtung bzw. ein Kupplungssperrelement 17 sowie eine Speicher bzw. Widerstandsvorrichtung, hier Kupplungssperrenfeder 18, aufweist.
Die Kuppeleinrichtung 15 ist vorzugsweise derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass das Kupplungssperrelement 17 im Wesentlichen zwei Stellungen einnehmen kann, wobei eine Stellung einen nicht gekuppelten Zustand der Vorrichtung 1 bewirkt (Fig. la, Fig. lb) und wobei eine weitere Stellung einen gekuppelten Zustand der Vorrichtung bewirkt (Fig. lc). Somit kann die Kuppeleinrichtung 15 eine Kupplung sowie eine Entkupplung des Antriebs 2 mit dem Abtrieb 3 mittels des Kupplungselements 4 bewirken. Hierbei ist der jeweilige Zustand von der Stellung der Kuppeleinrichtung 15 abhängig.
Die Kuppeleinrichtung 15 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Kupplungssperrvorrichtung bzw. das Kupplungssperrelement 17 im entkuppelten Zustand nicht mit dem Kupplungselement 4 in Eingriff steht und wobei die Kuppeleinrichtung 15 bzw. das Kupplungssperrelement 17 im gekuppelten Zustand derart zum Kupplungselement 4 angeordnet ist, dass eine Beschränkung der Beweglichkeit des Kupplungselements 4 bewirkt wird. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform weist das Kupplungselement 4 mindestens einen Kupplungsabschnitt 19, der vorzugsweise als Vorsprung und besonders bevorzugt als umlaufender Vorsprung ausgebildet ist. Zur Erzeugung eines gekuppelten Zustandes wird das Kupplungssperrelement 17 durch den Aktor 16 derart zum Kupplungselement 4 angeordnet, dass es im Wesentlichen eine axiale Beweglichkeit des Kupplungselements 4 beschränkt bzw. verhindert. Besonders bevorzugt verhindert die Kuppeleinrichtung 15 bzw. das Kupplungssperrelement 17 eine axiale Bewegung des Kupplungselements 4 durch einen Eingriff mit mindestens einem Kupplungsabschnitt 19.
Die Kuppeleinrichtung 15 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Aktor 16 das
Kupplungssperrelement 17 gegen die Kupplungssperrenfeder 18 in die zur Kupplung geeignete Stellung positioniert. Hierbei ist die Kuppeleinrichtung 15 vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich die Vorrichtung 1 ohne Energieeinwirkung, d.h. insbesondere ohne Tätigkeit der Aktors 16, im entkuppelten Zustand befindet. Vorzugsweise bewirkt die Kupplungssperrenfeder 18 im ansonsten unbelasteten Zustand eine Positionierung des Kupplungssperrelements 17 in der entkuppelten Stellung. Durch die Betätigung des Aktors kann nun das Kupplungssperrelement gegen die Federkraft der Kupplungssperrenfeder 18 in die zum Kuppeln geeignete Stellung gebracht werden. Hierzu wird das Kupplungssperrelement 17 vorzugsweise in den Eingriffsbereich des Kupplungselements 4 bzw. eines Kupplungsabschnitts 19 bewegt. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Aktor als Elektromotor ausgebildet, der vorzugsweise eine Exzenterscheibe 20 aufweist, durch die bei Drehung des Aktors eine Verschiebung des Kupplungssperrelements 17 bewirkt wird. Hierbei ist eine Bewegung des Kupplungssperrelements 17 durch den Aktor nur im Falle einer Zustandsänderung vom entkuppelten in den gekuppelten Zustand nötig. Die Änderung vom gekuppelten in den entkuppelten Zustand erfolgt hierbei durch die Federkraft der Kupplungssperrenfeder 18. Als eine Alternative zum Elektromotor ist auch denkbar, dass der Aktor 16 als eine Elektromagnetanordnung ausgebildet ist, vergleichbar der Elektromagnetanordnung wie sie in Fig. 4 dargestellt ist, die im weiteren noch ausführlich beschrieben wird.
Zur näheren Beschreibung der Auswirkung des gekuppelten bzw. des nicht gekuppelten Zustands der Vorrichtung wird insbesondere auf die Fig. lb bzw. lc verwiesen. Befindet sich die Vorrichtung 1 im entkuppelten Zustand (Fig. lb), bewirkt eine Relativbewegung zwischen Antrieb 2 und Abtrieb 3, hier dargestellt eine Drehung des Antriebs 2, keine Bewegung des Abtriebs 3, insbesondere da dessen mechanisches Potential nicht überwunden werden kann. Der Antrieb 2 steht über ein erstes Gleitelement 7 und eine erste Gleitfläche 5 mit dem Kupplungselement 4 in Verbindung. Erfolgt nun eine Drehbewegung des Antriebs 2, bewirkt dies auf Grund der angeschrägten Gleitfläche des Kupplungselements 4 dessen Verschiebung in axialer Richtung gegen die Kraft der Kupplungsfeder 9. Hierbei wird über das mindestens eine erste Gleitelement 7 eine axiale und eine radiale Kraftkomponente auf das Kupplungselement 4 übertragen. Hierbei bewirkt die axiale Komponente eine Verschiebung des Kupplungselements in die durch den Pfeil X dargestellte Richtung. Eine derartige Verschiebung des Kupplungselements 4 bewirkt keine Bewegungsübertragung auf den Abtrieb 3, da das am Abtrieb 3 angeordnete mindestens eine zweite Gleitelement 8 an den im Wesentlichen parallel zur axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements 4 angeordneten zweiten Gleitflächen 6 anliegt bzw. abgleitet, wobei diese in Längsrichtung keine Bewegung oder Kraft über das mindestens eine zweite Gleitelement 8 auf den Abtrieb 3 übertragen. In der praktischen Anwendung wirkt durch die Neigung der mindestens einen ersten Gleitfläche weiterhin eine radiale Kraft auf das Kupplungselement 4, die ein Drehmoment auf das Kupplungselement 4 bewirkt. Hierdurch ist das Kupplungselement 4 versucht, sich um seine axiale Verschiebungsrichtung zu drehen, wobei mindestens eine der zweiten Gleitflächen 6 auf mindestens ein zweites Gleitelement 8 so wirkt, dass eine, in der Darstellung senkrechte, Kraft auf das zweite Gleitelement 8 wirkt bzw. ein Drehmoment auf den Abtrieb 3 übertragen wird. Hierbei ist das übertragende Drehmoment jedoch so gering, dass es nicht in der Lage ist, das mechanische Potential des Abtriebs 3, das gegen eine Drehbewegung desselben gerichtet ist, zu überwinden. Demnach wird das Kupplungselement 4 im entkuppelten Zustand durch eine Drehung des Antriebs 2 in axialer Richtung bewegt, sofern die durch die Drehung des Antriebs 2 bewirkte, auf das Kupplungselement 4 wirkende Kraft größer ist als die durch die Kupplungsfeder 9 der axialen Verschiebung des Kupplungselements 4 entgegengestellte Kraft, wobei jedoch keine rotatorische Bewegung des Abtriebs bewirkt wird, da dessen mechanisches Potential nicht überwunden werden kann.
Wird nun die Vorrichtung gekuppelt, d.h. wird das Kupplungssperrelement 17 über den Exzenter 20 des Aktors 16 gegen die Kraft der Kupplungssperrenfeder 18 in den Eingriffsbereich des Kupplungselements 4 bewegt, verhindert es eine Axialbewegung des Kupplungselements 4 durch Eingriff mit dem Kupplungselement 4 bzw. mit dem Kupplungsabschnitt 19. Erfolgt nun eine Drehung des Antriebs 2, hindert das Kupplungssperrelement 17 das Kupplungselement 4 an einer axialen Verschiebung, nicht aber an einer Drehung, so dass die Drehung des Antriebs 2 über mindestens ein erstes Gleitelement 7 und mindestens eine geneigte Gleitfläche 5 in eine Drehbewegung des Kupplungselements 4 übertragen wird. Die Verhinderung einer axialen Bewegung des Kupplungselements 4 verhindert somit im Wesentlichen ein Gleiten eines Gleitelements 7 entlang einer Gleitfläche 5, so dass die Drehbewegung des Antriebs 2 auf das Kupplungselement 4 übertragen wird (Fig. lc). Die Drehbewegung des Antriebs 2 wird nun über das Kupplungselement 4 bzw. Gleitelement 7, Gleitfläche 5, Gleitfläche 6 und
Gleitelement 8 auf den Abtrieb 3 übertragen. Da das zur Drehbewegung des Antriebs 2 eingebrachte Drehmoment nun nicht in eine axiale Verschiebung des Kupplungselements 4 umgewandelt wird, sondern über das Kupplungselement 4 auf den Abtrieb 3 übertragen wird, kann die Wirkung bzw. der Widerstand der Potentialanordnung überwunden werden und somit eine Drehung des Abtriebs 3 erfolgen. Das Kupplungssperrelement 17 verhindert bzw. behindert somit eine axiale Bewegung des Kupplungselements 4, hindert bzw. behindert dieses aber nicht am Drehen, da die axiale Gegenkraft über die Gleitfläche 5 5 übertragen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Kupplungssperrelement 17 und/oder das Kupplungselement 4 bzw. der Kupplungsabschnitt 19 so ausgebildet, dass Krafteinwirkungen durch das Kupplungselement 4 auf das Kupplungssperrelement 17 eine
10 Entlastung des Aktors bewirken. Hierbei sind die Kontaktflächen von Kupplungssperrelement 17 und Kupplungselement 4 bzw. Kupplungsabschnitt 19 vorzugsweise derart abgeschrägt ausgebildet, dass eine axiale Krafteinwirkung des Kupplungselements 4 auf das Kupplungssperrelement 17 eine Bewegungstendenz des Kupplungssperrelements in Richtung stärkerem bzw. sichererem Eingriff bewirkt, so dass 5 bei erst teilweisem Eingriff zu Beginn der Krafteinwirkung anschließend auf jeden Fall bzw. im Wesentlichen eine betriebssicherere Position eingenommen wird und weiterhin eine Arretierung des Kupplungssperrelements 17 in der gekuppelten Stellung gewährleistet wird und seine Rückkehr in die entkuppelte Stellung verhindert wird, so lange das Drehmoment, das vom Antrieb auf den Abtrieb übertragen wird, einen bestimmten Wert nicht 0 unterschreitet. Die Kontaktflächen des Kupplungssperrelements 17 und des Kupplungselements 4 bzw. des Kupplungsabschnitts 19 weisen in weiteren bevorzugten Ausführungsformen weitere, sich von den dargestellten Oberflächengeometrien unterscheidende, Ausbildungen auf, wobei sie jedoch die oben beschriebenen Funktionen erfüllen. 5
Nach erfolgter Drehung des Antriebs 2 und der Verschiebung des Kupplungselements 4 bewirken Kupplungsfeder 9 und/oder Potentialfeder 14 vorzugsweise eine Rückstellung der einzelnen Elemente, i.e. Antrieb 2, Kupplungselement 4 und/oder Abtrieb 3, in die Ausgangsposition (vgl. Fig. la). Wie in Fig. 1 dargestellt, sind in einer bevorzugten
3.0 Ausführungsform Antrieb 2, Abtrieb 3 sowie Führung 12 und Kuppeleinrichtung 15 derart gelagert, dass eine axiale Verschiebung, d.h. in Richtung oder gegen Richtung des Pfeils X in Fig. lb verhindert bzw. im Wesentlichen beschränkt wird. In bevorzugten Ausführungsformen sind die ersten, zweiten und dritten Gleitelemente 7, 8, 11 sowie die ersten, zweiten und dritten Gleitflächen 5, 6, 10 außerhalb der Drehachse der Vorrichtung 1 angeordnet. Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform sind Antrieb 2, Kupplungselement 4, Abtrieb 3 und/oder Führung 12 im Wesentlichen symmetrisch und/oder rotationssymmetrisch ausgebildet. Entsprechend einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Aktor 16 batteriebetrieben und entsprechend einer weiteren oder zusätzlichen Ausführungsform impulsgesteuert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Aktor von den beschriebenen abweichende, für die Erfüllung der beschriebenen Funktion geeignete Ausbildungen auf.
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in Fig. 2 bzw. Fig. 2a-2c dargestellt ist, wirkt ein mechanisches Potential, welches zur Bewegung des' Abtriebs überwunden werden muß, auf das Kupplungselement 4 mit einem Federelement 21, z.B. einer Drehfeder oder einer Potentialanordnung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich, von der in Fig. 1 bzw. Fig. la-lc gezeigten Ausführungsform dadurch, dass der Abtrieb 3 nicht notwendigerweise ein eigenes mechanisches Potential aufweisen muß, da dieses im Wesentlichen über die Drehfeder 21 auf das Kupplungselement eingebracht wird. Der Drehwinkel des Abtriebs 3 kann durch dessen Zusammenwirken mit einem Anschlag 22 begrenzt werden, wobei Fig. 2c die Ruhestellung darstellt.
Im entkuppelten Zustand wird das Kupplungselement 4, wie zuvor beschrieben, durch eine Drehung des Antriebs 2 in axialer Richtung bewegt, sofern die durch die Drehung des Antriebs 2 bewirkte, auf das Kupplungselement 4 wirkende Kraft größer ist, als die durch die Kupplungsfeder 9 der axialen Verschiebung des Kupplungselements 4 entgegengestellte Kraft. Eine rotatorische Bewegung des Abtriebs 3 wird jedoch nicht bewirkt, da das durch das Federelement 21 erzeugte mechanisches Potential des Kupplungselements 4 nicht überwunden werden kann.
Im gekuppelten Zustand bewirkt dagegen, wie zuvor beschrieben, eine Rotationsbewegung des Antriebs 2, vorzugsweise im Wesentlichen eine Rotationsbewegung des Kupplungselements 4, die auf den Abtrieb 3 übertragen wird, da das durch die Drehfeder 21 eingebrachte mechanische Potential nun überwunden werden kann. Fig. 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Kuppeleinrichtung 15 zur Verwendung mit einer Vorrichtung, beispielsweise einer Vorrichtung wie in Fig. 1 oder Fig. 2 dargestellt und oben beschrieben. An dieser Stelle wird daher lediglich auf die zur oben beschriebenen Ausführungsform unterschiedüch ausgebildeten Merkmale eingegangen. Fig. 3 zeigt eine Kuppeleinrichtung 15, zur Kupplung einer Kupplungselements 4, mit einem Aktor 16, einem Exzenter 20, einer Kupplungssperrvorrichtung bzw. einem Kupplungssperrelement 17 sowie einer Speicher- bzw. Widerstandsvorrichtung, hier Kupplungssperrenfeder 18. Fig. 3a zeigt den Aktor 16 bzw. Exzenter 20 in neutraler bzw. entkuppelter Stellung, das Kupplungssperrelement 17 befindet sich ebenfalls in entkuppelter Stellung. Fig. 3b zeigt den Aktor 16 in gekuppelter Stellung, wobei eine Einkupplung des Kupplungssperrelements 17 durch die Stellung des Kupplungselements 4 verhindert wird. In diesem Fall ist die Positionsinformation bzw. die Positionierungsenergie für die Positionierung des Kupplungssperrelements 17 in gekuppelter Stellung in der Kupplungssperrenfeder 18 gespeichert. Bewegt sich das Kupplungselement 4 in eine ein einkuppeln zulassende Position, wie in Fig. 3c zu sehen, positioniert die Kupplungssperrenfeder 18 das Kupplungssperrelement 17 durch die gespeicherte Energie in die gekuppelte Position. Die Stellung des Aktors 16 bleibt unverändert. Umgekehrt zeigt Fig. 3d das Kupplungssperrelement 17 in gekuppelter Stellung, also im Eingriff mit dem Kupplungselement 4, wobei sich der Aktor 16 in neutraler bzw. entkuppelter Stellung befindet. Auch in diesem Fall ist die Positionsinformation bzw. die Positionierungsenergie für die Positionierung des Kupplungssperrelements 17 in der Kupplungssperrenfeder 18 gespeichert. Bewegt sich nun das Kupplungselement 4 in eine ein Entkuppeln zulassende Position, positioniert die Kupplungssperrenfeder 18 das Kupplungssperrelement 17 durch die gespeicherte Energie in die neutrale bzw. entkuppelte Position, wie in Fig. 2a zu sehen.
Wie sich aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsformern ergibt, sind die erfindungsgemäßen Vorrichtungen vorzugsweise Manipulationssicher ausgebildet. Eine zusätzliche Manipulationssicherheit wird weiterhin beispiels- und vorzugsweise dadurch erreicht, dass das Kupplungssperrelement 17 in Richtung der Vorrichtungslängsachse gestützt und senkrecht angeordnet ist sowie dass der Aktor 16 quer zur
Vorrichtungslängsachse angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung wirkt bei einem
Schlag oder Stoß in Längsrichtung auf die Vorrichtung, wie beispielsweise bei einer
Verwendung als Schließvorrichtung bei einem Schlag gegen dieselbe, keine oder nur eine geringe Kraft auf den Aktor 16, die zu einer Verstellung desselben geeignet wäre sowie keine oder nur eine geringe Kraft in Kuppel- bzw. Entkuppelrichtung des Kupplungssperrelements 17.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, sind die Vorrichtung bzw. Verfahren derart ausgebildet, dass eine axiale und/oder radiale Bewegung des Antriebs über eine entsprechende Anordnung der einzelnen Elemente, eine axiale und/oder radiale Bewegung des Abtriebs bewirkt, wobei die Bewegung des Antriebs auf den Abtrieb durch mindestens ein Kupplungselement entsprechend kuppelbar ist. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich durch eine Kombination verschiedener bevorzugter Ausführungsformen. Femer können mehrere Vorrichtungen mit einander verbunden, beispielsweise hintereinander angeordnet, sein bzw. ein oder mehrere Antriebe, Abtriebe, Kupplungselemente, Führungsvorrichtungen, Kuppeleinrichtungen usw. aufweisen, die miteinander und untereinander in Verbindung bzw. Wirkverbindung stehen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen kuppeln sinngemäß translatorische, statt rotatorischer Bewegungen.
Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte und Momente entsprechend der beschriebenen Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und in einem weiteren bevorzugten Verfahren unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Eine weitere erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Fig. 4 bzw. Fig. 4a-4d dargestellt. Dort besteht das Kupplungselement 4 aus mehreren Elementen 23, beispielsweise in Form von Röllchen, diese werden im Antrieb 2 so geführt, dass diese sich im Wesentlichen nur in radialer Richtung relativ zu diesem bewegen, wie z.B. in den Fig. 4a und 4b dargestellt.
In Fig. 4a, 4c, 4d sowie in den später noch zu erläuternden Fig. 5a, 5b, 6a und 6b ist zu beachten, dass das Kupplungselement in Form eines Röllchens 23 zwar als Schnitt dargestellt ist, aber oberhalb der eigentlichen Schnittebene liegt, zur besseren Darstellung.
Weiter sind die Schnitte aus Gründen der Übersichtlichkeit nur als dünne Schicht ausgeführt. In der Ansicht in Fig. 4a ist des weiteren aus Gründen der Übersichtlichkeit der Aktor in Form eines Elektromagneten weggelassen worden. Des weiteren ist in den Fig. 4, 5 und 6 am Antrieb aus Übersichtlichkeitsgründen kein mechanisches Potential eingezeichnet.
Die Röllchen 23 werden über ein Federelement 24, z.B. bestehend aus einer Schenkelfeder, nach außen hin zum Abtrieb 3 gedrückt. Der Abtrieb 3 ist so gestaltet, dass die Röllchen oder Rollenelemente 23 bevorzugt über innen ausgebildete radiale Erhebungen 25 am Abtrieb 3 laufen und somit bei einer Relativbewegung zwischen Antrieb 2 und Abtrieb 3 nach innen ausweichen müssen, wobei sie das Potential des Federelements 24 überwinden müssen. Die Röllchen sind dabei allerdings nicht in der Lage, das mechanische Potential des Abtriebs 3 zu überwinden, so dass im entkuppelten Zustand bei einer Drehung des Antriebs 2 im Wesentlichen keine Drehung des Abtriebs 3 erfolgt, da dessen mechanisches Potential nicht überwunden wird. Aus Vereinfachungsgründen ist das mechanische Potential des Abtriebs 3 in den Fig. 4a-4d nicht eingezeichnet.
Weiterhin weist die Vorrichtung als Kuppelmechanismus 15 einen Aktor 16 mit einer Elektromagnetanordnung auf, ein drehbares Kupplungssperrelement 17 mit einer Kupplungssperrenfeder 18, sowie ein Schaltelement 30 und eine Schaltelementfeder 31 auf.
Die Kuppeleinrichtung 15 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass das Kupplungssperrelement 17 im Wesentlichen zwei Stellungen einnehmen kann, wobei eine Stellung einen nicht gekuppelten Zustand der Vorrichtung 1 bewirkt (Fig. 4c) und eine weitere Stellung einen gekuppelten Zustand der Vorrichtung bewirkt (Fig. 4a, 4b, 4d). Somit kann dieKuppeleinrichtung 15 eine Kupplung sowie eine Entkupplung des Antriebs 2 mit dem Abtrieb 3 mittels des Kupplungselements 4 hier in Form von Röllchen 23 bewirken. Hierbei ist der jeweilige Zustand von der Stellung der Kuppeleinrichtung 15 abhängig.
Im gekuppeltem Zustand, wie in den Fig. 4a, 4b und 4d gezeigt, wird das
Kupplungsperrelement 17 zwischen die Röllchen 23 bewegt, so dass diese nicht mehr ausweichen können und ein Drehmoment auf den Abtrieb 3 übertragen werden kann. Dies geschieht indem ein Strom an eine Spule 27 angelegt wird, dadurch wird ein magnetischer
Fluss durch ein Joch 26 und das Schaltelement 30, welches vorzugsweise zumindest teilweise magnetisch permeabel ausgeführt ist, bewirkt. Dieser Fluss bewirkt eine anziehende Kraft im Luftspalt zwischen Joch 26 und Schaltelement 30 bei der die Schaltelementfeder 31 des Schaltelements zusammengedrückt wird. Dadurch wird das Kupplungssperrelement 17, das über die Kupplungssperrenfeder 18 mit dem Schaltelement 30 verbunden ist so zur Mitte bewegt, dass Antrieb und Abtrieb miteinander gekuppelt werden.
Ein Vorteil ist hierbei, dass im gekuppelten Zustand keine Reibung auftritt, da die radial wirkende Gegenkraft durch die symmetrische Ausführungsform aufgehoben wird.
Zum Entkuppeln wird das Schaltelement 30 von der Elektromagnetanordnung 26, 27 wieder gelöst, so dass die Schaltelementfeder 31 das Kupplungssperrelement 17 zurück in eine Ruheposition bewegt. Das Entkuppeln kann durch einen Anschlag 33 unterstützt werden, indem er den Weg des Kupplungssperrelements 17 derart begrenzt, dass bei angezogenem Schaltelement 30 die Kupplungssperrenfeder 18 vorgespannt wird. Wird nun zum Entkuppeln kurzzeitig die magnetische Kraft vom Schaltelement 30 genommen, kann sich dieses durch die vorgespannte Kupplungssperrenfeder 18 etwas von seinem Anschlag am Joch 26 lösen, selbst wenn das Kupplungssperrelement 17 noch aufgrund eines externen Drehmomentes auf den Antrieb 2 zwischen den Kuppelelementen 4 eingeklemmt ist.
Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 5 bzw. Fig. 5a und 5b dargestellt. Diese Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der Ausführungsform wie sie in Fig. 4 dargestellt ist überein und unterscheidet sich von dieser hautsächlich in der Gestaltung der Kupplungseinrichtung 15.
Bei der Kupplungseinrichtung 15 sind das Kupplungssperrelement 17 und das durch den Aktor 16 bewegte Schaltelement 30 getrennt ausgeführt. Im ungekuppelten Zustand wird das Schaltelement 30 durch die Schaltelementfeder 31 gegen das Kupplungssperrelement 17 und dessen Kupplungssperrenfeder 18 gedrückt, wie in Fig. 5a dargestellt. Da die Kupplungssperrenfeder 18 vorzugsweise schwächer ist als die Schaltelementfeder 31, wird das Kupplungssperrelement 17 gegen einen Anschlag 33 gedrückt.
Um Antrieb 2 und Abtrieb 3 miteinander zu kuppeln, wird das Schaltelement 30 durch den
Aktor 16 betätigt. Dabei wird das Schaltelement 30 durch den aktivierten Elektromagneten 26, 27 angezogen, so dass die Kupplungssperrenfeder 18 in der Lage ist, das Kupplungssperrelement 17 in eine eingekuppelte Position zur Mitte hin zu bewegen. Kupplungssperrelement 17 und Schaltelement 30 stehen in diesem Zustand vorzugsweise nicht in direktem mechanischem Kontakt Dadurch kann das Entkuppeln unterstützt werden: Wird zum Entkuppeln kurzzeitig die magnetische Kraft vom Schaltelement 30 genommen, kann sich dieses aufgrund des Abstandes zum Kupplungssperrelement 17 durch die vorgespannte Schaltelementfeder 31 etwas von seinem Anschlag am Joch 26 lösen, selbst wenn das Kupplungssperrelement 17 noch aufgrund eines externen Drehmomentes auf den Antrieb 2 zwischen den Kuppelelementen 4 eingeklemmt ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 6 bzw. Fig. 6a und 6b dargestellt. Diese Ausführungsform stimmt im Wesentlichen mit der Ausführungsform wie sie in Fig. 4 dargestellt ist überein und unterscheidet sich von dieser hautsächlich in der Gestaltung der Kupplungseinrichtung 15. Die Kupplungseinrichtung 15 ist so ausgebildet, dass statt des Schaltelements 30 und der Schaltelementfeder 31, das Kupplungssperrelement 17 und dessen Kupplungssperrenfeder 18 über den Aktor 16 direkt betätigt werden.
Das Kupplungssperrelement 17 und/oder Schaltelement 30 sind drehbar und/oder verschiebbar gelagert, wobei die zum Einkuppeln erforderliche Bewegung im Wesentlichen senkrecht zur Angriffsrichtung ist, wie in Fig. 4 bis 6 dargestellt ist. Ein Vorteil der vorgenannten Ausführungsformen ist, dass sie dadurch besonders manipulationssicher sind. Damit können manipulativ eingebrachte Beschleunigungen in Angriffsrichtung im Wesentlichen keine Bewegung desselben in die gekuppelte Stellung bewirken.
Bei einer drehbaren Ausführungsform des Kupplungssperrelements 17 und/oder des Schaltelements 30 kann deren Schwerpunkt in deren Ruheposition (ungekuppelt) relativ zu deren Drehachse so gelagert werden, dass bei Beschleunigungen, die im Wesentlichen aus der Angriffsrichtung kommen, kein Einkuppeln bewirkt werden kann. Dies kann kann zum Beispiel vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass die Verbindungslinie zwischen Schwerpunkt und Drehpunkt im Wesentlichen parallel zur Angriffsrichtung ist. Ein weiterer Vorteil der Ausführungsformen aus Fig. 4 bis 6 ist, dass die Bewegung zum Einkuppeln zur Mitte hin erfolgt, sodass auch Fliehkräfte nicht manipulativ genutzt werden können.
Die Wirkrichtung des durch die Spule 27 erzeugten Magnetfelds (oder Magnetfelder) zwischen dem Kupplungssperrelement 17 bzw. dem Schaltelement 30 und dem Joch 26 ist im Wesentlichen quer zur Angriffsrichtung. Dies hat den Vorteil, dass externe manipulative Magnetfelder nicht in diese Richtung wirken können, sie werden im Wesentlichen eine Abstoßung des Kupplungssperrelements 17 bzw. des Schaltelements 30 vom Joch 26 bewirken.
Es ist anzumerken, dass neben den zuvor beschriebenen Ausfuhrungsformen bei denen Rollenelemente als Kupplungselement verwendet werden auch Ausführungsformen denkbar sind mit nur einem Rollenelement 23 bzw. Gleitelement oder mehr als zwei Rollenelementen 23 bzw. Gleitelementen, sowie Kombinationen aus Roll- und Gleitelementen.
Entsprechend weiterer bevorzugter Ausführungsformen sind die unterschiedlichen beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beliebig miteinander kombinierbar und gegeneinander austauschbar, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen auf eine detaillierte Diskussion sämtlicher alternativer Ausführungsformen verzichtet wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbesondere zur Anwendung im Bereich von Schließ Vorrichtungen und Verschlussmechanismen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren erlauben insbesondere die Kupplung eines Ali- und eines Abtriebs mit einem sehr geringen Energiebedarf, wobei insbesondere eine sichere Entkupplung bei im Wesentlichen lastlosem Antrieb gewährleistet ist. Weiterhin lässt sich die Kupplung mit einem bistabilen Aktor schalten und erlaubt ein sicheres Auskuppeln bei bistabilem Aktor. Der Aktor kann einen Elektromotor oder ein Magnetelement z.B. ein Elektromagnetelementanordnung aufweisen. Femer erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße
Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform ein Auskuppeln nur dann, wenn eine Kraft bzw. ein Moment, die bzw. das zwischen An- und Abtrieb vorhanden ist, einen bestimmten
Wert unterschreitet. Hierbei kann die Steuerung des Kupplungsvorgangs vorteilhafterweise nahezu kraftlos erfolgen. Ferner bewirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren, dass Krafteinwirkungen durch das Kupplungselement auf den Kuppelmechanismus vorzugsweise eine Entlastung des Aktors bewirken, so dass unabhängig vom mechanischen Status zwischen An- und Abtrieb eine sichere Rückkehr des Aktors in den ausgekuppelten Zustand ermöglicht wird. Somit bewirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eine einfache, funktionssichere und manipulationssichere kuppelbare Übertragung einer Bewegung sowie entsprechende Kräfte und Momente. Weiterer oder zusätzlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine verbesserte Handhabbarkeit und ein verbessertes Drehgefühl, insbesondere durch die Bereitstellung einer vergleichbaren Schließkraft bzw. einer der Schließkraft entgegengesetzten Kraft im entkuppelten wie im gekuppelten Zustand.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1), insbesondere zur Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte und/oder Momente, aufweisend einen Antrieb (2) und einen Abtrieb (3), wobei Antrieb (2) und Abtrieb (3) über mindestens ein Kupplungselement (4) derart verkuppelt sind, dass im entkuppelten Zustand eine Bewegung des Antriebs (2) eine
Bewegung des Kupplungselements (4) bewirkt, die nicht geeignet ist, eine Bewegung des Antriebs (2) auf den Abtrieb (3) zu übertragen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bewegung des Antriebs (2) im entkuppelten Zustand durch die Bewegung des mindestens einen Kupplungselements (4) nicht auf den Abtrieb (3) übertragbar ist, da dessen mechanisches Potential nicht überwindbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, femer aufweisend eine Kuppeleinrichtung (15), die eine Kupplung sowie eine Entkupplung des Antriebs (2) mit dem Abtrieb (3) mittels des mindestens einen Kupplungselements (4) bewirken kann.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Kuppeleinrichtung (15) im entkuppelten Zustand im Wesentlichen nicht mit dem mindestens einen Kupplungselement (4) in Eingriff steht.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Kuppeleinrichtung (15) im gekuppelten Zustand eine Beschränkung der Beweglichkeit des mindestens einen Kupplungselements (4) bewirkt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Kuppeleinrichtung (15) mindestens eine Kupplungssperrvorrichtung bzw. ein Kupplungssperrelement (17) zur Beschränkung der Beweglichkeit des mindestens einen Kupplungselements (4) im gekuppelten Zustand aufweist.
7. Vorrichtung nach Ansprach 6, wobei zum Bewegen des Kupplungssperrelements (17) vom entkuppelten Zustand in einen gekuppelten und/oder vom gekuppelten Zustand in den entkuppelten ein mechanisches Potential überwunden werden muss.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Zusammenspiel zwischen Kupplungssperrelementen (17) und Kupplungselement(en) (4) so gestaltet ist, dass die
Krafteinwirkungen durch das mindestens eine Kupplungselement (4) eine Bewegungstendenz in Richtung stärkerem bzw. sichererem Eingriff bewirken, so dass bei erst teilweisem Eingriff zu Beginn der Krafteinwirkung anschließend im Wesentlichen eine betriebssicherere Position eingenommen wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, 7 oder 8, wobei die Kuppeleinrichtung (15), femer . einen Aktor (16) zur Positionierung des Kupplungssperrelements (17) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Aktor (16) geeignet ist, eine Verschiebung des Kupplungssperrelements (17) über ein mechanisches Potential in eine zur Kupplung geeignete Position zu bewirken.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, wobei der Aktor bistabil ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, wobei der Aktor (16) eine Elektromagnetanordnung aufweist mit wenigstens einem Joch (26) und einer Spule (27).
13. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kuppelvorrichtung derart stoß- bzw. manipulationssicher ausgebildet ist, dass die Bewegungsrichtungen der Kuppeleinrichtung (15) im Wesentlichen orthogonal zu den zu erwartenden Stoßrichtungen ausgeführt sind und/oder Gegenmomente die durch den Stoß verursachten Kräfte kompensieren.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zu einer Relativbewegung zwischen Antrieb (2) und Abtrieb (3) ein mechanisches Potential überwunden werden muss, wobei dieses Potential geringer als ein mechamsches Potential des Abtriebs (3) ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei das Potential' bewirkt, dass bei Unterschreiten einer bestimmten Kraft am Antrieb (2) mindestens ein Kupplungssperrelement (17) im Wesentlichen kraftlos in eine Kupplungsposition ein- • und/oder ausgebracht werden kann.
16. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Antrieb (2) und Abtrieb (3) über das mindestens eine Kupplungselement (4) derart gekuppelt sind, dass bei entkuppeltem Zustand eine Bewegung des Antriebs (2) eine hierzu orthogonale Bewegungskomponente des Kupplungselements (4) bewirkt und dass eine Bewegung des Antriebs (2) im gekuppelten Zustand im Wesentlichen eine gleichsinnige Bewegung des Kupplungselements (4) bewirkt.
17. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei Antrieb (2) und Abtrieb
(3) über das mindestens eine Kupplungselement (4) derart gekuppelt sind, dass bei entkuppeltem Zustand eine Bewegung des Abtriebs (3) bei stehendem Antrieb (2) eine hierzu orthogonale Bewegungskomponente des mindestens einen Kupplungselements (4) bewirkt und dass eine Bewegung des Abtriebs (3) im gekuppelten Zustand im
Wesentlichen eine gleichsinnige Bewegung des mindestens einen Kupplungselements
(4) bewirkt.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine zur Bewegungsrichtung des Antriebes im Wesentlichen orthogonale Bewegung des mindestens einen Kupplungselements (4) im Wesentlichen keine Bewegung des
Abtriebs (3) bewirkt.
19. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Rotationsbewegung des mindestens einen Kupplungselements (4) im Wesentlichen eine Rotationsbewegung des Abtriebs (3) bewirkt.
20. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Kupplungselement (4) über mindestens eine erste Führungseinrichtung (5, 7) mit dem Antrieb (2) in Beziehung steht.
21. Vorrichtung nach Ansprach 20, wobei die mindestens eine erste Führungseinrichtung (5, 7) mindestens eine erste Gleitfläche (5) zum Kontakt mit mindestens einem ersten Gleitelement (7) aufweist.
22. Vorrichtung nach Ansprach 20 oder 21, wobei die mindestens eine erste Gleitfläche (5) bezüglich einer axialen Bewegungsrichtung des Kupplungselements (4) geneigt ausgebildet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei sich das mindestens eine am Antrieb angeordnete erste Gleitelement (7) bei einer Drehung des Antriebs (2) im Wesentlichen auf einer im Wesentlichen zu einer axialen Bewegungsrichtung des mindestens einen Kupplungselements (4) senkrechten Ebene bewegt, wobei es auf mindestens einer ersten Gleitfläche (5) anliegt und/oder an dieser abgleitet.
24. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Kupplungselement (4) mindestens ein zweite Führungseinrichtung (6, 8), die mit dem Abtrieb (3) in Beziehung steht, aufweist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die mindestens eine zweite Führungseinrichtung mindestens eine zweite Gleitfläche (6) zum Kontakt mit mindestens einem zweiten Gleitelement (8) aufweist.
26. Vorrichtung nach Ansprach 25, wobei die mindestens eine zweite Gleitfläche (6) bezüglich einer axialen Bewegungsrichtung des mindestens einen Kupplungselements (4) im Wesentlichen parallel ausgebildet ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 oder 26, wobei sich das am Abtrieb (3) angeordnete zweite Gleitelement (8) bei einer Drehung des mindestens einen Kupplungselements (4) im Wesentlichen auf einer im Wesentlichen zu einer axialen Bewegungsrichtung des mindestens einen Kupplungselements (4) senkrechten Ebene bewegt wobei es auf mindestens einer zweiten Gleitfläche (6) anliegt und/oder an dieser abgleitet.
28. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abtrieb zur
Erzeugung eines mechanischen Potentials mit mindestens einer dritten
Führungseinrichtung (10, 11) in Beziehung steht.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, die mindestens eine dritte Führangseinrichtung mindestens eine dritte Gleitfläche (10) zum Kontakt mit mindestens einem in einer Führung (12) angeordneten dritten Gleitelement (11) aufweist.
30. Vorrichtung nach Ansprach 29, wobei die mindestens eine dritte Gleitfläche (10) bezüglich einer Rotationsachse des Abtriebs (3) geneigt ausgebildet ist.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 oder 30, wobei sich das in einer Führung (12) angeordnete mindestens eine dritte Gleitelement (11) bei einer Drehung des Abtriebs (3) im Wesentlichen entlang der Drehachse des Abtriebs (3) bewegt.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, wobei das mindestens eine dritte Gleitelement (11) gegen die mindestens eine dritte Gleitfläche (10) vorgespannt ist.
33. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kupplungselement (4) gegen den Abtrieb (3) und/oder gegen den Antrieb (2) vorgespannt ist.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, wobei das mechanische Potential, welches zur Bewegung des Abtriebs überwunden werden muss im Wesentlichen auf das Kupplungselement (4) wirkt.
■ 35 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, wobei das Kupplungselement (4) über ein Federelement (21) vorgespannt werden kann, das vorzugsweise eine Drehfeder und/oder eine Potentialanordnung aufweist und wobei das Kupplungselement (4) vorzugsweise in seinem Drehwinkel beschränkt werden kann .
36. Vorrichtung nach Ansprach 35, wobei die Begrenzung des Drehwinkels durch das Zusammenwirken des Abtriebs (3) mit einem Anschlag (22) erfolgt.
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 15 bis 19 oder 33, wobei das Kupplungselement (4) aus wenigstens einem Rollenelement (23) oder Gleitelement besteht.
38. Vorrichtung nach Ansprach 37, wobei das Rollenelement (23) oder Gleitelement so im Antrieb (2) geführt ist, dass es sich im Wesentlichen in radialer Richtung zu diesem bewegen kann.
39. Vorrichtung nach Anspruch 37 oder 38, wobei das Rollenelement (23) oder Gleitelement über ein Federelement (24) vorzugsweise bestehend aus einer Schenkelfeder, nach außen gedrückt wird.
40. Vorrichtung nach Anspruch 37, 38 oder 39, wobei der Abtrieb (3) so gestaltet ist, dass er an seiner Innenseite wenigstens eine Erhebung (25) aufweist, über die das
Rollenelement (23) oder Gleitelement läuft.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 40, wobei das Rollenelement (23) oder Gleitelement bei einer Relativbewegung zwischen Antrieb (2) und Abtrieb (3), wenn Antrieb (2) und Abtrieb (3) nicht miteinander gekuppelt sind, ausweichen kann.
42. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 38 bis 40, wobei Antrieb (2) und Abtrieb (3) so ausgebildet sind, dass das Rollenelement (23) oder Gleitelement bei einer Drehung des Antriebs (2) nach innen ausweichen kann, indem es das Potential des Federelements (24) überwindet, wobei das dadurch erzeugte Drehmoment nicht ausreicht, um ein mechanisches Potential am Abtrieb (3) zu überwinden.
43. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 42, wobei ein Kupplungssperrelement (17) so zwischen Kupplungselementen (4) bewegt werden kann, dass diese nicht mehr ausweichen können und somit Antrieb (2) und Abtrieb (3) miteinander gekuppelt werden.
44. Vorrichtung nach Anspruch 43, wobei das Kupplungssperrelement (17) so gelagert ist, dass die zum Einkuppeln erforderliche Bewegung im Wesentlichen senkrecht zur
Angriffsrichtung verläuft.
45. Vorrichtung nach Ansprach 43 oder 44, wobei der Schwerpunkt des Kupplungssperrelements (17) so gewählt ist, dass er, wenn Antrieb (2) und Abtrieb (3) nicht miteinander gekuppelt sind, im Wesentlichen so zu seiner Drehachse gelagert ist, dass bei Beschleunigungen in Angriffsrichtung, kein Einkuppeln von Antrieb (2) und
Abtrieb (3) erfolgen kann.
46. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 45, wobei das Kupplungssperrelement
(17) mit einem Schaltelement (30) über eine Kupplungssperrenfeder (18) verbunden ist.
47. Vorrichtung nach Anspruch 46, wobei das Schaltelement (30) über den Aktor (16) betätigt wird, der eine Elektromagnetanordnung (26, 27) aufweist.
48. Vorrichtung nach Ansprach 46 oder 47, wobei die Kupplungssperrenfeder (18) so angeordnet und ausgebildet ist, dass, wenn das Schaltelement (30) durch die Elektromagnetanordnung des Aktors (16) betätigt wird, das Kupplungssperrelement
(17) durch die Kupplungssperrenfeder (18) in eine Position bewegt werden kann, in der Antrieb (2) und Abtrieb (3) miteinander gekuppelt sind.
49. Vorrichtung nach Anspruch 46, 47 oder 48, wobei das Schaltelement (30) und/oder das Kupplungssperrelement (17) eine Schaltelementfeder (31) aufweisen.
50. Vorrichtung nach Anspruch 49, wobei zum Kuppeln das Schaltelement (30) über den Aktor (16) so bewegt werden kann, dass die Schaltelementfeder (31) vorgespannt wird und das mit dem Schaltelement (30) verbundene Kupplungssperrelement (17) über Federkräfte in eine gekuppelte Stellung bewegt werden kann.
51. Vorrichtung nach Ansprach 50, wobei die Bewegung des Kupplungssperrelements (17) in eine gekuppelte Stellung vorzugsweise durch einen Anschlag (33) begrenzt wird, so dass die Kupplungssperrenfeder (18) vorgespannt werden kann.
52. Vorrichtung nach Anspruch 50 oder 51, wobei die Vorspannung der Schaltelementfeder (31) geeignet ist, das Kupplungssperrelement (17) in eine entkuppelte Stellung zu bewegen, wenn eine magnetische Kraft des Aktors (16) kurzzeitig von dem Schaltelement (30) genommen wird.
53. Vorrichtung nach Anspruch 50, 51 oder 52, wobei die Vorspannung der Kupplungssperrenfeder (18) und oder der Schaltelementfeder (31) geeignet ist, das Schaltelement (30) zum Entkuppeln von der Elektromagnetanordnung des Aktors (16) zu lösen* wenn eine magnetische Kraft des Aktors (16) kurzzeitig von dem Schaltelement (30) genommen wird, insbesondere auch dann, wenn das
Kupplungssperrelement (17) noch aufgrund eines externen Drehmoments auf den Antrieb zwischen den Kupplungselementen (4) eingeklemmt ist.
54. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 45, wobei das Kupplungssperrelement (17) und das Schaltelement (30) jeweils getrennt voneinander ausgebildet sind, und jeweils ein Federelement (18, 31) aufweisen.
55. Vorrichtung nach Ansprach 54, wobei das Schaltelement (30) über den Aktor (16) betätigt wird, der eine Elektromagnetanordnung (26, 27) aufweist.
56: Vorrichtung nach Anspruch 54 oder 55, wobei die Federelemente (18, 31) so angeordnet sind, dass das Schaltelement (30) das Kupplungssperrelement (17) in einer ungekuppelten Position hält, und wenn es durch den Aktor (16) betätigt wird, das
Kupplungssperrelement (17) freigibt, so dass dieses eine gekuppelte Position einnehmen kann.
57. Vorrichtung nach Anspruch 54, 55 oder 56, wobei das Kupplungssperrelement (17) mit der Kupplungssperrenfeder (18) und das Schaltelement (30) mit der Schaltelementfeder (31) verbunden ist.
58. Vorrichtung nach Ansprach 57, wobei das Kupplungssperrelement (17) durch das Schaltelement (30) über dessen Schaltelementfeder (31) in einem ungekuppelten
Zustand gehalten wird, wobei die Schaltelementfeder (31) dabei vorgespannt ist.
59. Vorrichtung nach Ansprach 58, wobei die Vorspannung der Schaltelementfeder (31) geeignet ist, das Schaltelement (30) zum Entkuppeln von der Elektromagnetanordnung des Aktors (16) zu lösen, wenn eine magnetische Kraft des Aktors (16) kurzzeitig von dem Schaltelement (30) genommen wird, . insbesondere auch dann, wenn das
Kupplungssperrelement (17) noch aufgrund eines externen Drehmoments auf den Antrieb zwischen den Kupplungselementen (4) eingeklemmt ist.
60. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 59, wobei der Aktor (16) einen Elektromagneten aufweist bestehend aus wenigstens einem Joch (26) und einer Spule (27), wobei die Wirkrichtung des magnetischen Feldes zwischen dem Schaltelement
(30) und dem Joch (26) im Wesentlichen senkrecht zur Angriffsrichtung ist.
61. Vorrichtung nach Ansprach 60, wobei zum Kuppeln von Antrieb (2) und Abtrieb (3) ein Strom durch die Spule (27) geleitet wird, der einen magnetischen Fluss durch das
Joch (26) und das Kupplungssperrelement (17) und/oder das Schaltelement (30), welche vorzugsweise zumindest teilweise magnetisch permeabel sind, bewirkt, wobei das Kupplungssperrelement (17) so bewegt wird, dass das Rollenelement (23) oder Gleitelement ein Drehmoment auf den Abtrieb (3) übertragen kann.
62. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 61, wobei der Aktor (16) über einen Transponder betätigbar ist.
63. Verfahren, insbesondere zur kuppelbaren Übertragung einer Bewegung sowie entsprechender Kräfte und/oder Momente unter Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 62.
64. Schließvorrichtung mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 62.
65. Schließvorrichtung nach Anspruch 64, wobei die Schließvorrichtung elektrisch und/oder elektromagnetisch betätigbar ist.
66. Schließvorrichtung nach Ansprach 64 oder 65, wobei der Aktor und/oder die Vorrichtung über einen Transponder betätigbar ist sind.
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