Darstellung der Erfinding Aufgabe der Erfindung ist es, eine spielfrei arbeitende Ge- triebeeinheit mit guter Gleichlaufcharakteristik zu schaffen, deren Abtrieb bei gleichbleibender Eingangsdrehzahl nur wenic schwankt und mit welcher zusätzlich auch Positionen bestimmt und Drehmomente bzw. Kräfte erfa t werden können.

Gemä der Erfindung ist diese Aufgabe durch eine Getriebeein- heit zum Umsetzen einer in beiden Richtungen begrenzter.

schnellen, antriebsseitigen Rotationsbewegung in eine eber.

solche langsame abtriebsseitige Rotationsbewegung durch ale Merkmaie im Anspruch 1 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der auf den Anspruch 1 unmittelbar oder mit- telbar rückbezogenen Ansprüche.

Bei der erfindungsgemä en Getriebeeinheit ist zwischen An- trieb und Abtrieb ein kraftübertragendes Mittel vorgesehen, das auf ein einteiliges, in zwei Segmentabschnitte unterteil- tes, schwenkbar gelagertes Zwischenteil einwirkt. Hierbei ist einem inneren Segmentabschnitt des Zwischenteils ein Positi- onssensor zugeordnet und zwischen den beiden Segmentabschnit- ten des Zwischenteils ist ein Drehmomentsensor vorgesehen.

Gemä einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht das Zwischenteil aus dem inneren Segmentabschnitt und einer

den inneren Segmentabschnitt teilweise umgebenden, etwa u- formigen äu eren Segmentabschnitt. Zwischen den beiden Seg- mentabschnitten ist ein etwa u-förmig verlaufender Schlitz ausgebildet. Ferner sind die beiden Schenkel des u-förmigen äu eren Segmentabschnitt dünner ausgebildet als ein diese beiden Schenkel verbindender Mittelteil.

Gemä einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemä en Getriebeeinheit ist als kraftübertragendes Mittel zwischen Antrieb und Abtrieb ein Seil, Band oder dergl. vorgesehen, das mit seinen beiden Enden an dem schwenkbar gelagerten Zwi- schenteil befestigt ist. Hierbei verläuft das Seil anliegend an dem Zwischenteil an dessen Au enseiten und ist zur Über- tragung eines Antriebsmoments einmal oder mehrmals um die Welle des Antriebs, vorzugsweise in Form eines Elektromotors gewickelt.

Gemä einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfin- dung ist das kraftübertragende Mittel ein an der Antriebswel- le vorgesehenes Reibrad, das reibschlüssig an der als Reib- fläche ausgebildeten Au enfläche des äu eren Segmentabschnit- tes des Zwischenteils anliegt. Ferner ist bei noch einer wei- teren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemä en Ge- triebeeinheit das kraftübertragende Mittel ein auf der An- triebswelle befestigtes Zahnrad, welches formschlüssig mit einer auf dem äu eren Segmentabschnitt ausgebildeten, einer Zahnstange entsprechenden Verzahnung in Eingriff steht.

Gemä der Erfindung sind dem dem inneren Segmentabschnitt des Zwischenteils zugeordneten Positionssensor auf der einen Sei- te des inneren Segmentabschnitts ein opto-elektronischer, po- sitionsempfindlicher Detektor und auf dessen anderen Seite eine Lichtquelle zugeordnet. Dazwischen ist ein in dem inne- ren Segmentabschnitt ausgebildeter Schlitz mit radial verän- derlichem, (z.B. spiralförmigem) Verlauf vorgesehen. Hierbei ist die Form des beispielsweise spiralförmigen Schlitzes so gewählt, da sich ein linearer Zusammenhang zwischen einer

Winkel änderung des Zwischenteils und der Verschiebung des Lichtstrahls auf dem Detektor ergibt.

Gemä der Erfindung ist ferner an den beiden Segmentabschnit- ten des Zwischenteils ein Drehmomentsensor vorgesehen. Hierzu ist in der Mitte eines Mittelteils des äu eren Segmentab- schnitts ein als Drehmomentsensor dienender opto-elektro- nischer, positionsempfindlicher Detektor angebracht und, ge- trennt durch einen zwischen dem inneren und dem äu eren Seg- mentabschnitt ausgebildeten Schlitz, ist genau gegenüberlie- gend zu dem Detektor an dem inneren Segmentabschnitt eine Schlitzblende angebracht, hinter welcher eine Lichtquelle an- geordnet ist.

Gemä der Erfindung ist somit ein mechanisch wirkendes Ge- triebe geschaffen, welches eine in beiden Richtungen begrenz- te schnelle Rotationsbewegung des Antriebs in eine eben solche langsamere Rotationsbewegung des Abtriebs umsetzt, wo- bei diese Übertragung spielfrei und mit einer guten Gleich- laufchrakteristik erfolgt. Gleichzeitig ist gemä der Erfin- dung in der Getriebeeinheit eine Sensorik in Form des Positi- ons- und des Drehmomentsensors integriert, wobei mit ersterem generell die Position bestimmt und mit letzterem das Drehmo- ment von An- oder Abtrieb gemessen werden kann. Bei der Er- findung ist die Sensorik in Form der beiden optischen Senso- ren in besonders kompakter Weise unmittelbar in die Getriebe- einheit integriert.

Aufgrund der speziellen Ausbildung des äu eren u-förmigen Segmentabschnitts kann mittels des in der Mitte des äu eren Segmentabschnitts angebrachten als Drehmomentsensor -dienen- den, elektro-optischen positionsempfindlichen Detektors ein Verbiegen der wie einseitig eingespannte Biegebalken wirken- den beiden Schenkel des u-förmigen äu eren Segmentabschnitts festgestellt werden; dieses Verbiegen entspricht jeweils dem in Antriebs- oder Abtriebsrichtung aufgebrachten Drehmoment, aus dem in bekannter Weise eine entsprechende Kraft berechnet werden kann. Somit ist eine kraftreflektierende Sensorik ge-

schaffen, mit deren Hilfe letztendlich die Kraft bestimmt werden kann, die bei jeder Art von taktilen Vorgängen aus- schlaggebend ist.

Kurze Re chrel hung der Zenchnllngen Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin- dung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im ein- zelnen erläutert. Es zeigen: Fig.l in perspektivischer Darstellung eine Vorderansicht auf im wesentlichen ein Zwischenteil einer Getriebe- einheit gemä der Erfindung; Fig.2a und 2b ebenfalls in perspektivischer Darstellung eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht auf das Zwischen- teil der Getriebeeinheit gemä der Erfindung mit ein- gebautem Positionssensor; Fig.3 in perspektivischer Darstellung eine der Fig.1 ent- sprechende Vorderansicht auf das Zwischenteil der Ge- triebeeinheit gemä der Erfindung mit eingebautem Po- sitions- und Drehmomentsensor; Fig.4 in perspektivischer Darstellung eine Draufsicht auf einen Teil des Zwischenteils mit eingebautem Drehmo- mentsensor; Fig.5 in perspektivischer Darstellung eine dem rechten Teil von Fig.3 entsprechende Vorderansicht auf das Zwi- schenteil der Getriebeeinheit gemä einer zweiten be- vorzugten Ausführungsform der Erfindung mit eingebau- tem Positions- und Drehmomentsensor, und Fig.6 in perspektivischer Darstellung eine dem rechten Teil von Fig.3 entsprechende Vorderansicht auf das Zwi- schenteil der Getriebeeinheit gemä einer dritten be-

vorzugten Ausführungsform der Erfindung mit eingebau- tem Positions- und Drehmomentsensor.

Ausfiihrunasformen der Erfindung In Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Draufsicht auf ein Zwischenteil 3 einer in ihrer Gesamtheit mit 1 be- zeichneten Getriebeeinheit dargestellt; das Zwischenteil 3 ist über einen mit ihm eine Einheit bildenden Schwenkzapfen 36 in der Wandung eines Gehäuses schwenkbar gelagert, das in keiner der Figuren näher dargestellt ist.

Das einteilige Zwischenteil 3 ist durch einen Schlitz 34 in einen inneren Segmentabschnitt 31 und einen den Abschnitt 31 zum Teil umgebenden, in Draufsicht etwa u-förmigen, äu eren Segmentabschnitt 32 unterteilt. Ein Mittelteil 323 des äu e- ren Segmentabschnitts 32 geht in zwei Schenkel 321 und 322 über, welche in Draufsicht erheblich schmaler bzw. im Quer- schnitt erheblich dünner ausgebildet sind als der sie verbin- dende Mittelteil 323.

In Fig.l ist ein Seil 2 angedeutet, das mit einem Ende 21 in einer einstellbaren Spannvorrichtung 23 befestigt ist, wäh- rend das andere Seilende 22 in einer im oberen Bereich des Zwischenteils 3 angedeuteten Ausnehmung 37 gehalten ist.

Ausgehend von der Spannvorrichtung 23 liegt in Fig.1 das Seil 2 an der unteren Au enfläche des Zwischenteils 3 an, ist mit einer, vorzugsweise mehreren Windungen 20 (siehe Fig.2a bzw.

3) um eine Welle 41 eines Antriebs 4, vorzugsweise in Form eines Elektromotors, geschlungen und liegt dann wieder an der oberen Au enfläche des Zwischenteils 3 an. Hierbei hängt die Anzahl der Windungen 20, beispielsweise drei in Fig. 2b und 3 von dem zu übertragenden Antriebsmoment ab, welches durch Reib- oder Formschlu auf das Seil 2 wirkt.

Ferner hängt die Grö e einer Drehmomentumsetzung von dem Ver- hältnis der Radien ab, nämlich dem Radius des Zwischenteils

3, ausgehend von der Mitte des Schwenkzapfens 36 bis zum Au- enrand des Mittenteils 323 des äu eren Segmentabschnitts 32 in Relation zu dem Radius der Antriebswelle 41. Somit sind die Verhältnisse der Radien der aufeinander abrollenden Flä- chen von Antrieb und Zwischenteil für die Grö e der Drehmo- mentwandlung verantwortlich.

Wenn bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsge- ma en Getriebeeinheit das beidseitig eingespannte Seil zur Kopplung der Antriebswelle 41 und dem aus zwei Segmentab- schnitten gebildeten Zwischenteil verwendet wird, ist ein spielfreies Getriebe mit hohem Wirkungsgrad und sehr guten Gleichlaufeigenschaften geschaffen.

In Fig.2a und 2b sind in Vorderansicht bzw. in Draufsicht der in Fig.l rechte Teil des Zwischenteils 3 sowie der Antriebs- motor 4 mit seiner Antriebswelle 41 dargestellt. Darüber hin- aus ist in Fig.2a und 2b ein in seiner Gesamtheit mit 5 be- zeichneter Positionssensor dargestellt, der gebildet ist aus einem opto-elektronischen, positionsempfindlichen Detektor 51, der auf der einen Seite, in Fig.2a der Vorderseite des Zwischenteils 3 angeordnet ist, und aus einer auf der anderen Seite, in Fig.2b der Rückseite des Zwischenteils 3 angeordne- ten Lichtquelle 53.

Zwischen dem als Positionssensor 5 dienenden opto-elektroni- schen, positionsempfindlichen Detektor 51 und der Lichtquelle 53 ist ein Spiralschlitz 52 so ausgebildet, da der jeweils in den Bereich des Positionssensors gelangende Teil des Spi- ralschlitzes etwa geradlinig ist, obwohl er sich während der Schwenkbewegung radial verlagert.

Durch diese spezielle Ausbildung des Schlitzes 52 ist er- reicht, da sich bei einer Schwenkbewegung des Zwischenteils 3 um den Schwenkzapfen 36 der Schlitz 52 geradlinig vor dem als Positionssensor 5 dienenden, opto-elektronischen, positi-

onsempfindlichen Detektor 51 senkrecht zu dessen Längsachse hin- und herbewegt.

Ferner sind sowohl in Fig.l als auch in Fig.2a Ausnehmungen 35 in dem Zwischenteil 3 zu erkennen, in welchen, wie nach- stehend in Verbindung mit Fig.3 und 4 noch im einzelnen aus- geführt wird, der Drehmomentsensor 6 untergebracht ist.

Die perspektivische Darstellung der Fig.3 entspricht im we- sentlichen derjenigen der Fig.l mit dem Unterschied, da in Fig.3 neben dem opto-elektronischen, positionsempfindlichen Detektor 51 des Positionssensors 5 auch noch der Drehmoment- sensor 6 schematisch in perspektivischer Darstellung wieder- gegeben ist.

Hierbei weist der Drehmomentsensor 6 eine Lichtquelle 63 und ebenfalls einen opto-elektronischen, positionsempfindlichen Detektor 61 auf, der in der Mitte des Mittelteils 323 des äu- eren Segmentabschnitts 32 angebracht ist. Zwischen den bei- den Elementen 61 und 63 ist eine am inneren Segmentabschnitt 32 angebrachte Schlitzblende 62 vorgesehen. Ferner sind, wie in Fig.2a dargestellt, beispielsweise drei Windungen 20 des um die Motorwelle 41 gewundenen Seils 2 schematisch angedeu- tet.

Fig.4 ist lediglich eine vergrö erte Wiedergabe des in Fig.3 rechten Teils der beiden Segmentabschnitte 31 und 32 des Zwi- schenteils 3, des Antriebs 4 und insbesondere des Drehmoment- sensors 6.

In Fig.5 ist in perspektivischer Darstellung eine dem rechten Teil der Fig.3 entsprechende Vorderansicht auf das Zwischen- teil 3' einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Getrie- beeinheit gemä der Erfindung mit eingebautem Positions- und Drehmomentsensor 5 bzw. 6 wiedergegeben. Hierbei sind in Fig.5 alle die Teile, welche bereits anhand der Fig.1 bis 4 beschrieben worden sind, mit denselben Bezugszeichen bezeich- net und werden daher nachstehend nicht nochmals beschrieben.

Die zweite Ausführungsformen in Fig.5 unterscheidet sich von der in den Fig.l bis 4 wiedergegebenen Ausführungsform da- durch, da als kraftübertragendes Mittel statt des Seils 2 ein an der Antriebswelle 41' vorgesehenes Reibrad 42 verwen- det ist, welches reibschlüssig an der als Reibfläche ausge- bildeten Au enfläche 324 des Mittelteils 323' des äu eren Segmentabschnitt 32' des Zwischenteils 3' anliegt.

Die in Fig.6 dargestellte dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist im Unterschied zu Fig.5 als kraftübertra- gendes Mittel ein auf der Antriebswelle 41 befestigtes Zahn- rad 43 auf, das formschlüssig in kämmendem Eingriff mit einer auf dem Mittelteil 323" des äu eren Segmentabschnitt 32" ausgebildeten, einer Zahnstange entsprechenden Verzahnung 325 steht.

Bei den in Fig.5 und 6 dargestellten zweiten und dritten Aus- führungsformen der erfindungsgemä en Getriebeeinheit hängt die Grö e einer Drehmomentumsetzung auch wiederum von dem Verhältnis der Radien ab, nämlich von dem Radius des Zwi- schenteils 3, der von der Mitte des in Fig.5 und 6 nicht dar- gestellten Schwenkzapfens bis zum Au enrand des Mittelteils 323' bzw. 323" des äu eren Segmentabschnitts 32' bzw. 32 " reicht in Relation zu dem Radius des Reibrades 42 bzw. des Wälzkreisdurchmessers des auf der Antriebswelle 41 befestig- ten Zahnrads 43. Somit sind auch hier die Verhältnisse der Radien der aufeinander abrollenden Flächen bzw. in Eingriff stehenden Verzahnungen von Antrieb 4 und Zwischenteil 3' bzw 3" für die Grö e der Drehmomentwandlung verantwortlich.

Wenn das Zwischenteil 3 entgegen dem Uhrzeigersinn ver- schwenkt wird, werden somit bei dieser Schwenkbewegung die beiden Schenkel 321 und 322 des äu eren Segmentabschnitts 3, welche jeweils als einseitig, d.h. am inneren Segmentab- schnitt 31 gehaltene bzw. eingespannte Biegebalken betrachtet werden können, in Fig.3, 5 oder 6 nach unten "gebogen" bzw.

bei einer Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn nach oben gebogen".

Bei einem solchen Biegevorgang wandert der durch die Schlitz- blende 62 des Drehmomentsensors 6 hindurchtretende Licht- strahl bei einer Schwenkbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn in Fig.3 nach oben bzw. bei einer Schwenkbewegung im Uhrzei- gersinn in Fig.3, 5 oder 6 nach unten. Diese Bewegung des Lichtstrahls aufgrund der Relativbewegung der Schlitzblende 62 bezüglich des opto-elektronischen, positionsempfindlichen Detektors 61 des Drehmomentsensors 6 wird von letzterem er- fa t; dadurch wird die Position des auftreffenden Licht- strahls gemessen.

Aus der Veränderung der Position des Lichtstrahls auf dem De- tektor 61 und der Geometrie der wie Biegebalken wirkenden beiden Schenkel 321 und 322 kann das Drehmoment von An- und Abtrieb abgeleitet werden.

Gemä der Erfindung ist somit in die Mechanik eines spielfrei arbeitenden Getriebes, das eine sehr gute Gleichlaufcharakte- ristik aufweist, in kompakter Weise sowohl ein Positionssen- sor als auch ein Drehmomentsensor integriert. Mit der Erfin- dung ist daher ein ausgesprochen preiswertes und genaues, analog arbeitendes, optisches Me system geschaffen, das in kompakter Weise in die Getriebeeinheit integriert ist, mit welchem sowohl Position als auch Drehmoment gemessen werden können.

Gemä der Erfindung kann die Getriebeeinheit 1 mit der inte- grierten Sensorik in Form des Positionssensors 5 und des Drehmomentsensors 6 generell zur Erfassung von taktilen Vor- gängen verwendet werden.

Vorzugsweise können zwei Getriebeeinheiten 1 mit integrierter Sensorik (5,6) zu einem die jeweilige Schwenkposition erfas- senden und Kraft rückmeldenden Eingabegerät verbunden werden.

Ferner kann gemä der Erfindung eine Getriebeeinheit 1 dazu verwendet werden, ein Gaspedal mit einer Kraft zu beaufschla- gen, wobei dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs beispielsweise bei Passieren eines Ortsschilds, dessen Position in einem Fahr- bahnleitsystem erfa t ist, über das Gaspedal eine dessen Be- tätigung entgegenwirkende Kraft taktil übermittelt. Auf diese Weise wird dem Fahrzeuglenker taktil ein deutlicher Hinweis gegeben, bei Passieren des Ortsschilds seine Geschwindigkeit zu verringern.

Auch kann gemä der Erfindung eine Getriebeeinheit 1 zum Be- aufschlagen eines eine Kraft rückmeldenden Bremspedals ver- wendet werden. Ferner kann eine Getriebeeinheit 1 dazu ver- wendet werden, um eines eine Kraft rückmeldenden Lenkrads zu beaufschlagen.

Ferner können gemä der Erfindung eine oder mehrere Getriebe- einheiten zum Einstellen der Scheinwerfer eines Kraftfahr- zeugs verwendet werden. Darüber hinaus ist gemä der Erfin- dung die Verwendung von mindestens einer Getriebeeinheit mit integrierter Sensorik als Robotergelenk vorgesehen.

Ferner können gemä der Erfindung zwei Getriebeeinheiten so verbunden und geschaltet werden, da dadurch ein Kräfte re- flektierender Steuerknüppel eines Fluggeräts geschaffen ist.

Durch die Verwendung von mindestens einer Getriebeeinheit kann ferner gemä der Erfindung ein Kräfte rückmeldendes Ein- gabe- und Steuergerät geschaffen werden, mit welchem Montage- vorgänge, beispielsweise in Form von Fügevorgängen, durchge- führt werden können.

Mindestens eine Getriebeeinheit gemä der Erfindung kann auch als ein Kräfte rückmeldendes Eingabe- und Steuergerät verwen- det werden, mit welchem beispielsweise Rollstühle von Behin- derten steuerbar gemacht werden können.