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Title:
SLIP CLUTCH, OPERATING ELEMENT, AND SMALL MOTOR HAVING A SLIP CLUTCH
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/145833
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a slip clutch (100), comprising a first rotatable clutch body (102) and a second rotatable clutch body (104), which is arranged in frictional contact with the first clutch body (102), a first axis of rotation (110) of the first clutch body (102) being arranged at an offset to a second axis of rotation (112) of the second clutch body (104) in order to cause frictional slip between a first friction surface (106) of the first clutch body (102) and a second friction surface (108) of the second clutch body (104) in the event of rotation of the slip clutch (100).

Inventors:
PFEIFER, Ralf (Langhorststraße 6, Diepholz, 49356, DE)
Application Number:
EP2018/050304
Publication Date:
August 16, 2018
Filing Date:
January 08, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ZF FRIEDRICHSHAFEN AG (Löwentaler Straße 20, Friedrichshafen, 88046, DE)
International Classes:
F16D7/02
Foreign References:
US3756325A1973-09-04
US2991637A1961-07-11
US4568310A1986-02-04
Other References:
None
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Claims:
Patentansprüche

1. Rutschkupplung (100) mit einem ersten drehbaren Kupplungskörper (102) und einem in Reibkontakt zu dem ersten Kupplungskörper (102) angeordneten zweiten drehbaren Kupplungskörper (104), wobei eine erste Drehachse (110) des ersten Kupplungskörpers (102) versetzt zu einer zweiten Drehachse (112) des zweiten Kupplungskörpers (104) angeordnet ist, um bei einer Rotation der Rutschkupplung (100) einen Reibschlupf zwischen einer ersten Reibfläche (106) des ersten Kupplungskörpers (102) und einer zweiten Reibfläche (108) des zweiten Kupplungskörpers (104) zu verursachen.

2. Rutschkupplung (100) gemäß Anspruch 1 , bei der die erste Drehachse (100) um einen Achsversatz (a) parallel zu der zweiten Drehachse (112) versetzt ist.

3. Rutschkupplung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die erste Reibfläche (106) und die zweite Reibfläche (108) kreisförmig und gleich groß sind.

4. Rutschkupplung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die erste Reibfläche (106) und die zweite Reibfläche (108) kreisförmig und unterschiedlich groß sind, wobei die die erste Reibfläche (106) die zweite Reibfläche (108) vollständig überschneidet.

5. Rutschkupplung (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der zweite Kupplungskörper (104) einen quer zu der zweiten Reibfläche (108) kreisförmig vorstehenden Rand (500) aufweist, der in einem Reibkontakt zu einer im Wesentlichen quer zu der ersten Reibfläche (106) ausgerichteten Mantelfläche (502) des ersten Kupplungskörpers (102) steht.

6. Rutschkupplung (100) gemäß Anspruch 1 , bei der die erste Drehachse (110) um einen Winkel zu der zweiten Drehachse (112) versetzt ist.

7. Rutschkupplung (100) gemäß Anspruch 6, bei der die erste Reibfläche (106) und die zweite Reibfläche (108) kegelförmig ausgebildet sind, wobei ein Momentanpol der ersten Reibfläche (106) und/oder der zweiten Reibfläche (108) einen Versatz zu einem Schnittbereich (400) der ersten Drehachse (1 10) und der zweiten Drehachse (1 12) aufweist.

8. Bedienelement (600) mit einem drehbaren Greifelement (602) und einem Erfassungselement (604) für ein Fahrzeug, wobei eine Rutschkupplung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zwischen dem Greifelement (602) und einem drehbaren Teil (606) des Erfassungselements (604) angeordnet ist.

9. Bedienelement (600) gemäß Anspruch 8, mit einer Antriebseinrichtung (608), die mit dem drehbaren Teil (606) gekoppelt ist.

10. Bedienelement (600) gemäß Anspruch 8 oder 9, in Form eines Sensors, wobei die Rutschkupplung ein Schutzelement zum Schützen des Bedienelements gegen Überlastung durch ein zu hohes Drehmoment realisiert.

1 1 . Kleinmotor mit einer Rutschkupplung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.

12. Verwenden einer Rutschkupplung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Übertragen einer Drehbewegung in einem Bedienelement (600) für ein Fahrzeug.

Description:
Rutschkupplung, Bedienelement und Kleinmotor mit einer Rutschkupplung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Rutschkupplung, ein Bedienelement und einen Kleinmotor sowie auf eine Verwendung einer Rutschkupplung zum Übertragen einer Drehbewegung in einem Bedienelement für ein Fahrzeug.

Eine Kupplung mit Formschluss kann zu einer Beschädigung beispielsweise eines Sensorelements führen, wenn das Sensorelement einen Anschlag aufweist und über die Kupplung weiter Drehmoment auf das Sensorelement ausgeübt wird.

Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung eine verbesserte Rutschkupplung, ein verbessertes Bedienelement und einen verbesserten Kleinmotor gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.

Eine Rutschkupplung basiert auf einem Reibschluss oder Kraftschluss zwischen zwei Kupplungsteilen. Wenn ein Auslegungsmoment überschritten wird, rutscht die

Rutschkupplung durch und ein hinter der Rutschkupplung gekoppeltes Bauelement wird vor Überlast geschützt.

Bei dem hier vorgestellten Ansatz sind die beiden Kupplungsteile zusätzlich durch einen Versatz zueinander versetzt, sodass die Drehachsen der Kupplungsteile nicht zueinander fluchten. Dadurch weist die Rutschkupplung zusätzlich zu der Schutzfunktion für das Bauelement eine Eigenhemmung auf. Dabei wird bis zu einem definierten Losbrechmoment kein Drehmoment übertragen.

Es wird eine Rutschkupplung mit einem ersten drehbaren Kupplungskörper und einem in Reibkontakt zu dem ersten Kupplungskörper angeordneten zweiten drehbaren Kupplungskörper vorgestellt, wobei eine erste Drehachse des ersten Kupplungskörpers versetzt zu einer zweiten Drehachse des zweiten Kupplungskörpers angeordnet ist, um bei einer Rotation der Rutschkupplung einen Reibschlupf zwischen einer ersten Reibfläche des ersten Kupplungskörpers und einer zweiten Reibfläche des zweiten Kupplungskörpers zu verursachen. Unter einer Kupplung kann ein mechanisches Element zum Übertragen eines Drehmoments verstanden werden. Eine Rutschkupplung überträgt das Drehmoment nur bis zu einem konstruktiv vordefinierten Höchstmoment. Die hier vorgestellte Rutschkupplung überträgt das Drehmoment über Reibung. Durch die versetzten Drehachsen weisen alle Punkte der ersten Reibfläche eine Relativgeschwindigkeit zu den korrespondierenden Punkten der zweiten Reibfläche auf, wenn sich zumindest einer der Kupplungskörper dreht. Die Relativgeschwindigkeit aller Punkte kann als Schlupf bezeichnet werden. Der Schlupf bewirkt eine Selbsthemmung im Stillstand.

Die erste Drehachse kann um einen Achsversatz parallel zu der zweiten Drehachse versetzt sein. Parallel versetzte Achsen sind einfach in der Konstruktion und günstig in der Herstellung. Die Reibflächen können dabei als planparallele Scheiben ausgeführt sein.

Die erste Reibfläche und die zweite Reibfläche können kreisförmig und gleich groß sein. Durch gleich große Reibflächen können die Kupplungskörper als Gleichteile ausgeführt sein.

Die erste Reibfläche und die zweite Reibfläche können kreisförmig und unterschiedlich groß sein. Die erste Reibfläche kann die zweite Reibfläche vollständig überschneiden. Durch unterschiedlich große Reibflächen kann die Rutschkupplung ein Übersetzungsverhältnis aufweisen.

Der zweite Kupplungskörper kann einen quer zu der zweiten Reibfläche kreisförmig vorstehenden Rand aufweisen, der in einem Reibkontakt zu einer im Wesentlichen quer zu der ersten Reibfläche ausgerichteten Mantelfläche des ersten Kupplungskörpers steht. Über den Rand kann Drehmoment ohne Schlupf übertragen werden. Am Rand wirkt nur Rollreibung.

Die erste Drehachse kann auch um einen Winkel zu der zweiten Drehachse versetzt sein. Durch einen Winkelversatz kann ein Winkelgetriebe bereitgestellt werden. Die erste Reibfläche und die zweite Reibfläche können kegelförmig ausgebildet sein. Ein Momentanpol der ersten Reibfläche und/oder der zweiten Reibfläche kann einen Versatz zu einem Schnittbereich der ersten Drehachse und der zweiten Drehachse aufweisen. Ein Momentanpol kann eine virtuelle Spitze einer Mantelfläche sein.

Durch den Versatz des Momentanpols zu einem Schnittpunkt der Achsen entsteht beim Abrollen der Reibflächen aufeinander der Schlupf. Bei einer solchen Kombination von Reibrädern können sich die Rotationsachsen sowie die Mantellinie der Reibfläche nicht in einem Punkt 0, sondern mit leichtem Versatz schneiden, so dass auch hier wieder Bohrreibung entsteht.

Weiterhin wird ein Bedienelement mit einem drehbaren Greifelement und einem Erfassungselement vorgestellt, wobei eine Rutschkupplung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz zwischen dem Greifelement und einem drehbaren Teil des Erfassungselements angeordnet ist. Ein Erfassungselement kann beispielsweise in Winkelsensor sein, ein Greifelement kann beispielsweise ein Hebel oder ein Drehknopf sein. Durch die Rutschkupplung kann das Erfassungselement vor einer Überlast geschützt werden. Das Bedienelement kann in einem Fahrzeug eingesetzt werden, beispielsweise im Zusammenhang mit einem Klimabedienteil mit je ein Bedienelement umfassenden Drehschaltern.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Bedienelement in Form eines Sensors ausgeführt sein. Dabei kann die Rutschkupplung ein Schutzelement zum Schützen des Bedienelements gegen Überlastung durch ein zu hohes Drehmoment realisieren. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass das Bedienelement zerstört wird, wenn die zu sensierende Kraft einen Grenzwert überschreitet, für den das Bedienelement ausgelegt ist.

Das Bedienelement kann eine Antriebseinrichtung aufweisen, die mit dem drehbaren Teil gekoppelt ist. Eine Antriebseinrichtung kann einen Motor und ein Getriebe aufweisen. Durch die Antriebseinrichtung kann das Greifelement motorisch bewegt werden. Femer wird ein Kleinmotor mit einer Rutschkupplung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz vorgestellt. Ein Kleinmotor kann beispielsweise zum Bewegen von Luftklappen in einer Klimaanlage beispielsweise für ein Fahrzeug verwendet werden. Die Rutschkupplung macht Positionssensoren für die Luftklappe überflüssig, da der Kleinmotor über die Rutschkupplung weiterdrehen kann, wenn eine Endposition erreicht ist. Durch eine Motorüberwachung kann das höhere Drehmoment beim Durchrutschen erkannt werden.

Schließlich wird ein Verwenden einer Rutschkupplung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz zum Übertragen einer Drehbewegung in einem Bedienelement für ein Fahrzeug vorgestellt.

Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Darstellung einer Rutschkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Darstellung der Wirkungsweise einer Rutschkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung einer Rutschkupplung mit unterschiedlich großen Scheiben gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Darstellung einer Rutschkupplung mit winkelversetzten Kupplungskörpern gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Darstellung einer Rutschkupplung mit einer seitlichen Rollfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 eine Darstellung eines Bedienelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Fig. 1 zeigt eine Darstellung einer Rutschkupplung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Rutschkupplung 100 weist zwei drehbare Kupplungskörper 102, 104 auf. Jeder Kupplungskörper 102, 104 weist eine Reibfläche 106, 108 auf. Die Reibflächen 106, 108 sind einander zugewandt und stehen miteinander in Reibkontakt. Die Reibflächen 106, 108 sind kreisförmig und gleich groß. Die Kupplungskörper 102, 104 sind jeweils um eine Drehachse 1 10, 1 12 drehbar. Die Drehachsen 1 10, 1 12 stehen senkrecht zu den Reibflächen 106, 108. Ein Durchstoßpunkt der Drehachsen 1 10, 1 12 durch die Reibflächen 106, 108 entspricht einem Mittelpunkt der Reibflächen 106, 108. Die Kupplungskörper 102, 104 weisen einen Achsversatz a zueinander auf. Durch den Achsversatz a überlappen die Reibflächen 106, 108 einander nur teilweise.

Wenn auf einen ersten Kupplungskörper 102 ein Drehmoment ausgeübt wird, fängt sich der erste Kupplungskörper 102 an zu drehen, wenn das Drehmoment größer als ein durch die Reibung zwischen den Reibflächen 106, 108 bestimmtes Losbrechmoment ist. Wenn sich der erste Kupplungskörper 102 dreht, entsteht ein Reibschlupf zwischen den Reibflächen 106, 108 und auf den zweiten Kupplungskörper 104 wirkt ebenfalls ein Drehmoment. Wenn der zweite Kupplungskörper 104 nicht blockiert ist, also frei drehen kann, dreht sich der zweite Kupplungskörper 104 mit. Wenn der zweite Kupplungskörper 104 blockiert ist, dreht sich der erste Kupplungskörper 102 über den Reibschlupf weiter.

Das Grundprinzip ist in Fig. 1 dargestellt. Zwei kreisförmige Kupplungskörper in Form von Reibscheiben 102, 104 werden mit einem leichten axialen Versatz a zusammengebracht und über den axialen Anpressdruck wird der Reibschluss hergestellt.

Eine Scheibe dient als Antrieb und die andere als Abtrieb, wobei die Antriebsscheibe von einem Bediener oder Kleinmotor betätigt wird und der Abtrieb mit einem Sensor oder Aktor verbunden ist, der eine Drehbewegung misst oder dadurch etwas betätigt.

Durch den axialen Versatz a können sich die beiden Scheiben 102, 104 nur unter Reibschlupf beziehungsweise Bohrreibung drehen und ein Drehmoment übertragen. Durch die Reibung kommt die Bewegung auch bei größeren Massenträgheitsmo- menten im Drehsteller schnell von selbst zum Stillstand und verharrt in der Ruhestellung, solange das Haftreibungsmoment nicht überschritten wird. Haftreibung (μΗ) tritt nur beim Stillstand der Scheiben 102, 104 auf. Die Wirkung der der Haftreibung entspricht einem Losbrechmoment, welches von verschiedenen Parametern und dem Haftreibungskoeffizienten bestimmt wird. Bei bestimmten Materialpaarungen ist der Haftreibungskoeffizient gleich dem Gleitreibungskoeffizienten, sodass kein Losbrechmoment auftritt. Wenn sich eine Scheibe dreht, überträgt sie ihre Bewegung durch Reibung auf die andere Scheibe. Die Kraft wird durch verschiedene Parameter und den Gleitreibungskoeffizienten bestimmt. Durch die Art der Überlappung und die damit verbundene Bohrreibung wird - anders als bei koaxialen Kupplungsscheiben - die Oberfläche gleichmäßig abgetragen, solange sich die Drehzentren der Scheiben 102, 104 im Bereich der Reibungsfläche 106, 108 befinden.

Das übertragene Drehmoment wird von der Materialauswahl der Reibpartner, der Vorspannung der Scheiben 102, 104 gegeneinander und dem Abstand a der Achsen voneinander bestimmt. Insbesondere wird das übertragbare Drehmoment durch das Verhältnis zwischen Haftreibung (μΗ) und Gleitreibung (\iG) sowie durch die Schmierung beeinflusst.

Prinzipiell ist eine gute Lagerung der Scheiben 102, 104 um ihre Rotationsachse erforderlich, da die Scheiben 102, 104 versuchen, sich selbst zu zentrieren.

Mit anderen Worten zeigt Fig. 1 ein als Rutschkupplung 100 ausgeführtes Gerät zur Übertragung von Drehbewegungen in Bedienelementen, insbesondere an ein Erfassungselement, wie einen Sensor mit Schutzwirkung gegen Überlastungen durch zu hohes Drehmoment. Die Rutschkupplung 100 besteht aus zwei drehbaren Elementen in Form der Drehkörper 102, 104. Dabei sind die Drehachsen 1 10, 1 12 gemäß einem Ausführungsbeispiel weder koaxial noch schneidend angeordnet. Durch Kraft und Reibung ist eine Verbindung mit begrenztem Vermögen zur Drehmomentübertragung zwischen den Drehkörpern 102, 104 hergestellt. Dabei übertragen mindestens zwei drehbare Elemente 102, 104 die Drehbewegung. Hier sind die Reibflächen 106, 108 zur Drehübertragung kreisförmig und gleich groß. Fig. 2 zeigt eine Darstellung der Wirkungsweise einer Rutschkupplung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Rutschkupplung 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Rutschkupplung in Fig. 1. Hier ist dargestellt, wie sich Bewegungsvektoren 200 korrespondierender Punkte der Reibflächen 106, 108 unterscheiden. Mit anderen Worten zeigt Fig. 2 eine Verteilung der Reibungskräfte 200.

Der Bewegungsvektor 200 eines Punkts ist durch eine Lage der Drehachse 110, 112 des Kupplungskörpers 102, 104, den Radius r des Punkts von der Drehachse 110, 112 und einer Drehgeschwindigkeit des Kupplungskörpers 102, 104 abhängig. Dabei steht der Vektor 200 tangential zu dem Radius r und eine Länge des Vektors 200 ist proportional zu dem Radius r.

Da die Kupplungskörper 102, 104 den Achsversatz a aufweisen, weisen die Vektoren 200 zweier sich momentan berührender Punkte nahezu immer unterschiedliche Richtungen und unterschiedliche Längen auf. Die zwei Punkte weisen also eine Relativgeschwindigkeit zueinander auf. Mit anderen Worten rutscht einer der Punkte mit der durch eine Vektorsubtraktion der beiden Vektoren 200 definierten Relativgeschwindigkeit und Richtung an dem anderen Punkt vorbei. Das Rutschen wird durch Reibung in Wärme umgewandelt.

Der Vektor der Relativgeschwindigkeit bestimmt die an dem Punkt angreifende Kraft, wobei nur ein tangentialer Anteil der Kraft zu einem Drehmoment auf den jeweiligen Kupplungskörper 102, 104 führt. Ein radialer Anteil der Kraft führt zu einer Kraft auf eine Lagerung des Kupplungskörpers 102, 104.

Bei der Variante in den Figuren 1 und 2 haben die beide als Kupplungskörper dienenden Scheiben 102, 104 den gleichen Radius r. Sie eignet sich insbesondere für kleine axiale Kräfte, wie sie in Bedienelementen auftreten, die beispielsweise von einer Person bedient werden können, beispielsweise durch Drehen.

Für den Abstand a ergeben sich folgende Zusammenhänge. Für a = 0 dreht die Scheibe am Abtrieb wie die Scheibe am Antrieb. Für a = r dreht die Scheibe am Ab- trieb entgegen der Scheibe am Antrieb. Daraus folgt, dass zwischen 0 < a < r eine Position vorhanden ist, bei der kein Drehmoment übertragen werden kann.

In einem Ausführungsbeispiel besitzt mindestens eine Scheibe 102, 104 eine Rastie- rung, durch die die Drehbewegung in feste Schritte unterteilt wird.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer Rutschkupplung 100 mit unterschiedlich großen als Kupplungskörper dienenden Scheiben 102, 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Rutschkupplung 100 entspricht im Wesentlichen der Rutschkupplung in den Figuren 1 und 2. Im Gegensatz dazu weist der zweite Kupplungskörper 104 einen kleineren Radius r auf, als der erste Kupplungskörper 102. Der erste Kupplungskörper 102 weist den größeren Radius R auf. Dabei ist der kleinere Kupplungskörper 104 so klein, dass er vollständig auf der Reibfläche 106 des ersten Kupplungskörpers 102 aufliegt. Auch hier sind die Drehachsen 1 10, 1 12 um den Achsversatz a parallel zueinander verschoben. Anhand der Vektoren 200 ist die Verteilung der Reibungskräfte dargestellt.

Bei der Variante in Fig. 3 ist eine Scheibe 102 größer (R) als die andere (r), wobei für den Achsabstand a der beiden Rotationsachsen R > r + a > r > a gilt, was bedeutet, dass die kleine Scheibe 104 immer vollflächig auf der großen Scheibe 102 aufliegt. Die Drehachsen 1 10, 1 12 der beiden Scheiben 102, 104 durchstoßen senkrecht die gemeinsame Reibfläche 106, 108. Beide Mittelpunkte der Scheiben 102, 104 liegen in der Reibfläche 106, 1 108.

Durch die Art der Rotation bildet sich ein gleichmäßiger Verschleiß aus, es kommt nicht zu dem für Reibungskupplungen typischen Verschleiß, der zum Außenradius hin zunimmt.

Bei einem Abstand a = 0 dreht die Scheibe am Abtrieb wie die Scheibe am Antrieb. Bei a = r führt die Antriebsscheibe reine Bohrreibung aus und es wird kein Drehmoment übertragen. Hier sind die Reibflächen 1006, 108 zur Drehübertragung kreisförmig, aber unterschiedlich groß. Die eine Drehfläche 108 bleibt bei der Bewegung des Geräts 100 vollständig innerhalb der Drehfläche 106 der anderen Drehfläche 106.

Fig. 4 zeigt eine Darstellung einer Rutschkupplung 100 mit winkelversetzten Kupplungskörpern 102, 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Rutschkupplung 100 entspricht im Wesentlichen der Rutschkupplung in Fig. 1 . Im Gegensatz dazu sind die Reibflächen 106, 108 hier kegelstumpfförmig ausgebildet. Im dargestellten Beispiel weisen die Drehachsen 1 10, 1 12 einen Versatz von 90 Grad zueinander auf und schneiden sich in einem Schnittpunkt 400. Dadurch besteht zwischen beiden Reibflächen 106, 108 ein linienförmiger Kontaktbereich 402. Eine den Kontaktbereich 402 verlängernde Mantellinie M3 läuft mit einem Versatz an dem Schnittpunkt 400 vorbei. Dadurch weisen einander berührende Punkte der Reibflächen 106, 108 zueinander eine Relativgeschwindigkeit und damit Schlupf auf, wenn sich die Kupplungskörper 102, 104 drehen. Mit anderen Worten zeigt Fig. 4 einen Reibkegelradsatz 100.

Bei der Variante in Fig. 4 reiben zwei Kegel 102, 104 aneinander, wobei sich die Rotationsachsen 1 10, 1 12 nicht schneiden. Damit lassen sich die Eigenschaften der Varianten aus den Figuren 1 bis 3 mit einem Winkeltrieb kombinieren. Es ist ein Kegelradsatz dargestellt. Entgegen der üblichen Auslegung von Kegelrädern schneidet bei der hier vorgestellten Kombination von Reibrädern 102, 104 die Mantellinie M3 der Reibfläche 106, 108 die Rotationsachsen M1 und M2 1 10, 1 12 nicht in einem Punkt 0 400, sondern mit leichtem Versatz, sodass auch hier wieder Bohrreibung entsteht.

Der Kontakt findet auf einer Linie 402 statt. Grundsätzlich lassen sich die Achsen 1 10, 1 12 auch windschief anordnen, was aber bei den Kegelrädern 102, 104 zur Punktberührung mit erhöhten Flächenpressungen führt.

Hier sind die Reibflächen 106, 108 zur Drehübertragung kegelförmig sind berühren sich so, dass die Drehachsen 1 10, 1 12 und die Mantellinie M3 in der Berührlinie 402 sich nicht in einem Punkt 400 schneiden. Fig. 5 zeigt eine Darstellung einer Rutschkupplung 100 mit einer seitlichen Rollfläche 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Rutschkupplung entspricht im Wesentlichen der Rutschkupplung in Fig. 3. Zusätzlich dazu weist der erste Kupplungskörper 102 die über die erste Reibfläche 106 überstehende zylindrisch umlaufende Rollfläche 500 auf. An der Rollfläche 500 liegt eine Mantelfläche 502 des zweiten Kupplungskörpers 104 im Reibschluss an. Im Gegensatz zu den Reibflächen 106, 108 tritt an der Rollfläche 500 und der Mantelfläche 502 kein Schlupf auf

Bei der Variante in Fig. 5 wird am Kegelmantel 502 auch noch Drehmoment übertragen, aber ohne Bohrreibung, sodass nur noch die unvermeidliche Rollreibung das übertragene Moment reduziert. Gegenüber den vorhergehend vorgestellten Varianten lässt sich so eine Steigerung der Drehmomentübertragungskapazität erreichen.

Die Selbsthemmung durch Bohrreibung bleibt hier erhalten, die Rutschgrenze für die Rutschkupplung wird dagegen zu höheren Momenten hin verschoben. In horizontaler Anordnung eignet sich diese Lösung auch für die Optimierung der Reibungsverhältnisse durch einen haftfähigen Schmierstoff, wie beispielsweise Fett.

Hier ist mindestens eine Scheibe 102 durch einen Rand 500 als Topf ausgebildet, mit dem die kleinere Scheibe 104 mit ihrem Rand 502 beziehungsweise ihrer Zylindermantelfläche 502 in Reibkontakt steht.

Fig. 6 zeigt eine Darstellung eines Bedienelements 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Bedienelement 600 weist einen Drehknopf 602 als Greifelement und einen Winkelsensor 604 als Erfassungselement auf. zwischen dem Drehknopf 602 und dem Winkelsensor 604 ist eine Rutschkupplung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angeordnet. Die Rutschkupplung 100 überträgt ein Drehmoment von dem Drehknopf 602 auf einen drehbaren Teil 606 des Winkelsensors 604. Wenn das Drehmoment größer als ein Losbrechmoment ist, rutscht die Rutschkupplung 100 durch und schützt so den Winkelsensor 604 vor Beschädigungen. In einem Ausführungsbeispiel weist das Bedienelement 600 einen Antrieb 608 auf. Der Antrieb besteht aus einem Kleinmotor und einem Getriebe. Über den Antrieb 608 kann der drehbare Teil 604 des Winkelsensors 604 gedreht werden. Über die Rutschkupplung 100 wird die Drehung auch auf den Drehknopf 602 übertragen. Wenn der Drehknopf 602 festgehalten wird oder gedreht wird, während der Antrieb 608 in Betrieb ist, rutscht die Rutschkupplung 100 durch und schützt so den Winkelsensor 604 und den Antrieb 608 vor Beschädigungen

Mit anderen Worten wird ein Reibgetriebe 100 für einen Drehschalter 600 mit gedämpfter Übertragung vorgestellt.

Der hier vorgestellte Ansatz beschreibt eine Möglichkeit, einen Drehknopf 602 in Form eines Drehstellers für einen Gangwahlschalter oder in Form eines anderen Drehrads im Interieur eines Fahrzeugs mit einfachen Mitteln so zu bauen, dass er eine kontinuierliche Einstellmöglichkeit bietet. Grundsätzlich ist die vorgestellte Möglichkeit für alle Formen von Drehstellern geeignet. Ein solcher Drehknopf 602 kann beispielsweise von einem Insassen eines Fahrzeugs betätigt werden. Durch die integrierte Rutschkupplung wird gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Schutzwirkung gegen eine Überlastung durch ein zu großes an dem Drehknopf 602 wirkendes Drehmoment realisiert.

Darüber hinaus ermöglicht die vorgestellte Konstruktion, Getriebe für Kleinmotoren so zu bauen, dass die Leistungsabgabe über eine Rutschkupplung 100 möglich ist, und Überlast abgebaut wird, statt eine Beschädigung hervorzurufen.

Der hier beschriebene Drehsteller 602 vereinigt als Funktionen eine Übertragung eines Moments auf ein zweites Glied 606 über eine Rutschkupplung 100 und eine Eigendämpfung der Bewegung.

Dabei kann am Drehsteller 602 die Position kontinuierlich verstellt werden. Alternativ kann der Drehsteller 602 mit einer Rastierung kombiniert werden. Es wirkt ein konstruktiv einstellbarer Reibungswiderstand. Gegen unbeabsichtigtes Verstellen wirkt ein erhöhtes Losbrechmoment. So lange eine Drehung erfolgt, ist das Moment konstant, es kann kein Losbrechmoment entstehen. Die maximal übertragbaren Kräfte sind aufgrund der Rutschkupplung 100 begrenzt, sodass Schäden durch Missbrauch verhindert werden. Die Konstruktion ist dabei mechanisch besonders einfach und kompakt.

Der hier vorgestellte Ansatz eignet sich insbesondere für allgemeine Drehsteller 602 für den Fahrzeuginnenraum oder Maschinen, für Wählhebel, bei denen der Bediener Drehknopf 602 betätigen kann, wobei die Möglichkeit besteht, dass die Stellung des Drehknopfs 602 später durch einen E-Motor 608 korrigiert wird und für Kleinmotoren beispielsweise in Fahrzeugklimaanlagen, Schließsystemen und Außenspiegeln.

In Fig. 6 ist in einem Ausführungsbeispiel ein passiver Drehsteller 600 dargestellt. Dabei ist die hier vorgestellte Kupplung 100 beispielhaft in einem als Drehsteller 600 ausgeführten Temperaturwähler verbaut, wie er in Fig. 6 abgebildet ist. Der Drehsteller 600 weist keine feste Beschriftung der Positionen auf, sondern kann endlos gedreht werden. Die Stellgröße wird digital gespeichert und beim nächsten Fahrzeugstart wiederhergestellt.

Der Drehschalter 600 kann auch die Funktion eines Wählhebels übernehmen, wobei statt der Temperatur nun eine Fahrstufe angezeigt wird.

Durch den hier vorgestellten Ansatz kann der Drehschalter 600 bei Missbrauch durch zu hohe Drehkräfte vor Beschädigung geschützt werden. Dabei behält der Drehschalter 600 eine stabile Position durch die Reibungsdämpfung.

In einem Ausführungsbeispiel ist der Drehsteller 600 ein aktiver Drehsteller, bei dem einerseits der Drehschalter 602 durch den Fahrer betätigt wird und andererseits ein Elektromotor 608 eine Rückstellfunktion hat.

In dem Konzept wird der Drehsteller 602 vom Fahrer betätigt, aber auch automatisch von einem Elektromotor 608 über einen Schneckentrieb. Zur Sicherheit gegen Bedi- enfehler ist eine Rutschkupplung 100 gemäß dem hier vorgestellten Ansatz zwischen beiden Elementen 602, 608 angeordnet.

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Bezuqszeichen

100 Rutschkupplung

102 erster Kupplungskörper

104 zweiter Kupplungskörper

106 erste Reibfläche

108 zweite Reibfläche

110 erste Drehachse

112 zweite Drehachse

200 Bewegungsvektoren

400 Schnittbereich, Schnittpunkt

402 Berührbereich

500 Rand

502 Mantelfläche

600 Bedienelement

602 Drehknopf

604 Erfassungselement

606 drehbarer Teil

608 Antriebseinrichtung