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Die Erfindung bezieht sich auf ein
manuell betätigbaren
Fensterhebersystem.
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Ein Fensterhebersystem für einen
manuell betätigbaren,
ein- oder doppelsträngigen Seilfensterheber
zum Heben und Senken einer Fensterscheibe weist mindestens einen
Mitnehmer auf, der mit der Unterkante der Fensterscheibe verbunden
und in einer Führungsschiene
gelagert ist. Ein Fensterheberseil ist sowohl mit dem Mitnehmer
verbunden als auch um die Wickelachse einer Seiltrommel gewickelt
und mit der Seiltrommel verbunden, die Teil einer Antriebseinrichtung
ist.
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Ein Fensterhebersystem für einen
beispielsweise als Kreuzarmfensterheber ausgebildeten Armfensterheber
umfaßt
einen Führungsarm
und einen Antriebsarm, dessen eines Armende mit einem Zahnsegmentbogen
versehen ist, in den als Antriebselement ein Antriebsritzel eingreift,
das entweder auf der Motorwelle eines Antriebsmotors oder auf der Welle
eines Kurbelantriebs zur manuellen Betätigung befestigt ist.
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Sowohl bei einem als Seilfensterheber
als als Armfensterheber ausgebildeten manuell betätigbaren
Fensterhebersystem weist die Antriebseinrichtung eine manuell betätigbare
Antriebskurbel auf, deren Achse durch einen Kurbelbolzen gebildet
wird. Das der Antriebskurbel entgegengesetzte Ende des Kurbelbolzens
weist mindestens eine Klaue auf, die mit einer Kupplung in Eingriff
steht, die andererseits mit einem Abtriebselement verbunden ist,
das im Falle eines Seilfensterhebers aus einer Seiltrommel und im
Falle eines Armfensterhebers aus einem Ritzel besteht, so daß ein von
der Antriebskurbel ausgehendes Drehmoment auf das entsprechende
Abtriebselement übertragen
wird.
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Um eine Bewegung der Fensterscheibe
insbesondere bei deren Absenken nur von einer Betätigung der
Antriebskurbel zuzulassen, ist eine Bremseinrichtung zwischen dem
Kurbelbolzen und der Kupplung angeordnet, die aus einer in einem
zylindrischen Bremsgehäuse
gelagerten Bremsfeder besteht, die mit Reibschluss am zylindrischen
Bremsgehäuse
anliegt. Die Enden der Bremsfeder sind abgewinkelt und liegen jeweils
an einer Anschlagfläche der
Kupplung und des Kurbelbolzens bzw. der Kurbelbolzenklaue(n) an.
Zur Erhöhung
des Reibschlusses zwischen der Bremsfeder und dem Bremsgehäuse ist
die Bremsfeder als Spiralfeder ausgebildet, so dass mehrere Windungen
der Bremsfeder am Bremsgehäuse
anliegen.
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Beim Heben und Senken der Fensterscheibe bis
zum oberen und unteren Anschlag können durch kräftiges Betätigen der
Antriebskurbel und des daraus resultierenden Antriebsmoments große Kräfte auf
das Fensterhebersystem ausgeübt
werden, die zu einem starken elastischen Verformen der Bauteile des
Fensterhebersystems führen.
Die infolge eines hohen Schließdrehmomentes
am Fensterhebersystem und an der Fahrzeugtür auftretenden elastischen Verformungen
der Bauteile entsprechen der Speicherung von Federenergie, die infolge
einer nach dem Verspannen auftretenden unkontrol lierten Entspannung
der Bauteile zu einer starken Geräuschentwicklung insbesondere
beim Absenken der Fensterscheibe in Form von Rattern (sogenannter "Stick-Slip-Effekt") führt, da
sich die Verspannungen schrittweise entspannen und zu entsprechenden Rattergeräuschen führen. Dieser
Effekt tritt insbesondere bei Verwendung einer als flache Bremse
ausgebildeten Bremseinrichtung auf.
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Aus der
GB 1 019 267 ist ein manuell betätigbares
Fensterheber system zum Heben und Senken einer Fensterscheibe bekannt,
bei dem ein mit einer Antriebskurbel verbundener Kurbelbolzen und
ein mit einem Zahnsegment eines Armfensterhebers verbundenes Ritzel
in einem zylindrischen Gehäuse
angeordnet sind. Der Kurbelbolzen weist einen Segmentausschnitt
auf, in den ein Vorsprung des Ritzels hineinragt. Zwischen den radialen
Endflächen
des Segmentausschnitts des Kurbelbolzens und den radialen Seitenkanten
des Ritzelvorsprungs ist ein Drehwinkelspiel vorgesehen. Zwischen
den radialen Endflächen
des Segmentausschnitts und den Seitenkanten des Ritzelvorsprungs
sind nach radial innen abgewinkelte Enden einer Schlingfeder angeordnet, die
in mehreren Windungen um den Kurbelbolzen gelegt und an der Innenwand
eines zylindrischen Gehäuses
anliegt.
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Bei einer Drehung des Kurbelbolzens
mittels der Antriebskurbel legt sich die eine oder andere radiale
Endfläche
des Segmentausschnitts des Kurbelbolzens an das eine oder andere
abgewinkelte Ende der Schlingfeder an, wodurch die Feder aufgewickelt, dadurch
die Anpreßkraft
an das zylindrische Gehäuse
veringert wird und so die Schlingfeder mitgenommen, werden kann.
Anschließend
schlägt
die betreffende radiale Endfläche
des Segmentausschnitts an die eine oder andere radiale Kante des
Ritzelvorsprungs an und überträgt das von
der Antriebskurbel ausgehende Drehmoment auf das Ritzel.
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Wird dagegen ein Gegendrehmoment
auf das Ritzel ausgeübt,
so kontaktiert zunächst
eine radiale Kante des Ritzelvorsprungs das eine oder andere abgewinkelte
Ende der Schlingfeder, wodurch die Feder geringfügig aufgeweitet und die Anpreßkraft erhöht wird,
so dass der Antrieb durch die Reibung der Schlingfeder am zylindrischen
Gehäuse blockiert
wird.
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Ein von der Antriebskurbel ausgehendes
Antriebsmoment wird somit ausgehend von den radialen Endflächen des
Segmentausschnitts des Kurbelbolzens über das eine oder andere abgewinkelte Ende
der Schlingfeder auf den Ritzelvorsprung und damit auf das Ritzel übertragen.
Am Ende eines aufwärts
oder abwärts
gerichteten Bewegungshubes drückt
somit die radiale Endfläche
des Segmentausschnitts des Kurbelbolzens über das abgewinkelte Ende der
Schlingfeder gegen die eine oder andere radiale Kante des Ritzelvorsprungs.
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Ein vom Fensterhebersystem ausgeübtes Gegenmoment
würde zum
sofortige Blockieren des Systems führen, da bei einer Bewegung
des Ritzelvorsprungs ohne Antriebsmoment seitens der Antriebskurbel
das zwischen der radialen Kante des Ritzelvorsprungs und der radialen
Endfläche
des Segmentausschnitts des Kurbelbolzens befindliche abgewinkelte
Ende der Schlingfeder zum sofortigen Aufweiten der Schlingfeder
und damit zum Blockieren einer Ausgleichsbewegung führen würde. Ein Spannungsabbau
ist daher bei dem bekannten Fen sterheber trotz des radialen Drehwinkelspiels
zwischen dem Segmentausschnitt des Kurbelbolzens und der Kante des
Ritzelvorsprungs nicht möglich. Zudem
erfolgt die Drehmomentübertragung
vom Kurbelbolzen zum Ritzel stets über die abgewinkelten Enden
der Schlingfeder.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, die mechanische Beanspruchung der Bauteile eines Fensterhebersystems
zu verringern bzw. zu begrenzen und Geräusche des Fensterhebersystems
aufgrund eines großen
Schließ-
oder Öffnungsdrehmoments
mit geringem Kostenaufwand zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Die erfindungsgemäße Lösung verringert bzw. begrenzt
die mechanische Beanspruchung der Bauteile eines Fensterhebersystems
sowie der die Fensterscheibe aufnehmenden Fahrzeugtür und vermeidet
das Auftreten von Geräuschen
nach der Ausübung
eines starken Öffnungs-
oder Schließdrehmoments
zum vollständigen Öffnen oder
Schließen
der Fensterscheibe mit geringem Kostenaufwand.
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Die erfindungsgemäße Lösung geht von der Überlegung
aus, dass die starke Geräuschentwicklung
des Fensterhebersystems, die nach einem hohen Schließdrehmoment
im Fensterhebersystem und an der Fahrzeugtür auftritt, und die aus den
elastischen Verformungen der Bauteile und der damit verbundenen
Speicherung von Federenergie sowie der unkontrollierten Entspannung
der Bauteile bei einer nachfolgenden Betätigung des Fensterhebersystems resultiert,
durch den Einsatz von Führungsrohren
und die Verstärkung
der Bauteile vermeidbar wäre,
um die starken elastischen Verformungen zu reduzieren. Diese Lösung wäre aber
mit erheblichen zusätzlichen
Kosten und zusätzlichem
Gewicht verbunden.
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Der erfindungsgemäß beschrittene Lösungsweg
besteht dagegen darin, eine Entspannung der (stark verspannten)
Bauteile bereits im vollständig geschlossenen
bzw. vollständig
geöffneten
Zustand der Fensterscheibe zuzulassen bzw. herbeizuführen, so
dass starke elastische Verformungen der Bauteile und damit eine
unkontrollierte Entspannung der Bauteile nach einem hohen Schließ- oder Öffnungsdrehmoment
vermieden werden. Mit dem Zulassen oder Herbeiführen einer Entspannung der
Bauteile wird neben der Vermeidung einer starken Geräuschentwicklung
auch eine erhöhte
mechanische Beanspruchung der Bauteile im jeweils geschlossenen
oder vollständig
geöffneten
Zustand der Fensterscheibe vermieden.
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Die zugelassene oder herbeigeführte Entspannung
der an der Kraft- oder Drehmomentübertragung beteiligten Bauteile
wird durch eine definierte rückdrehende
Bewegung der Antriebseinrichtung herbeigeführt, d. h. das Fensterhebersystem
kann sich nach dem Öffnen
oder Schließen
der Fensterscheibe über
ein zusätzliches
Drehwinkelspiel im Fensterhebersystem, d. h. einem Spiel, das zusätzlich zu
dem erforderlichen Bewegungsspiel der formschlüssig ineinander greifenden
Bauteile zur Kraft- bzw. Drehmomentübertragung vorgesehen wird,
entspannen.
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Zur Optimierung des Drehwinkelspiels
unter Berücksichtigung
einer maximalen Systementspannung ohne spürbares Spiel bei der Betätigung der Antriebskurbel
wird das Drehwinkelspiel zwischen dem Anschlag der abgewinkelten
Federenden an den kupplungsseitigen Anschlagflächen und an den kurbelbolzenseitigen
Anschlagflächen
mit zunehmendem Durchmesser des Abtriebselements verringert.
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Alternativ kann das Drehwinkelspiel
zwischen dem Anschlag der abgewinkelten Federenden an den kupplungsseitigen
Anschlagflächen
und an den kurbelbolzenseitigen Anschlagflächen bereichsweise mit zunehmendem
Durchmesser des Abtriebselements verringert werden, d.h. für einen
vorgegebenen Durchmesserbereich wird ein bestimmtes Drehwinkelspiel
zugelassen.
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Vorzugsweise wird bei einem Durchmesser eines
als Seiltrommel ausgebildeten Abtriebselements von 20mm bis 25mm
das Drehwinkelspiel auf 20° bis
13° und
bei einem Durchmesser einer Seiltrommel als Abtriebselement von
26mm bis 32mm das Drehwinkelspiel auf 15° bis 8° festgelegt, während bei
einem Durchmesser von 20 mm bis 32 mm eines als Ritzel ausgebildeten
Abtriebselements das Drehwinkelspiel 20° bis 8° beträgt.
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Werden in Bezug auf die beiden Federenden der
Bremsfeder die Aussparungen an den Klauen vergrößert, so können sich die Bauteile der
Antriebseinrichtung des Fensterhebersystems, d. h. das Abtriebselement
und der Kurbelbolzen relativ zur Bremsfeder um diesen Winkelbetrag
zusätzlich
verdrehen. Dadurch wird nach einer kräftigen Betätigung der Antriebskurbel des
Fensterhebersystems insbesondere beim Schließen oder beim Öffnen der Fensterscheibe
bis an den oberen und unteren Anschlag eine Entspannung des Fensterhebersystems ermöglicht,
wobei das für
den Benutzer effektiv fühlbare
Winkelspiel zwischen der Antriebskurbel und der Bewegung der Fensterscheibe
aufgrund der mit geringem Spiel aneinanderstoßenden Anschlagflächen des
Abtriebselements und des Kurbelbolzens nicht beeinflusst wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung verbessert somit sowohl
die Funktionssicherheit als auch den Bedienungskomfort eines manuell
betätigbaren Fensterhebersystems
ohne zusätzliche
Kosten auch bei Verwendung einer flachen Bremse als Bremseinrichtung.
Durch die Begrenzung der gespeicherten Federenergie auch nach einer
kräftigen
Betätigung des
Fensterhebers wird die mechanische Beanspruchung der Bauteile, insbesondere
der verwendeten Kunststoffteile verringert, so dass auch die Gefahr
einer plastischen Verformung der verwendeten Kunststoffteile insbesondere
bei hohen Temperaturen vermindert wird, was wiederum zu einer erhöhten Funktionssicherheit
führt.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
eines manuell betätigbaren Fensterhebersystems
nach dem Stand der Technik sowie von zwei Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Fensterhebersysteme
soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es
zeigt:
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1 – einen
schematischen Schnitt durch die Verbindung der Antriebs-, Kupplungs-
und Bremseinrichtung eines Fensterhebersystems nach dem Stand der
Technik;
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2 – einen
schematischen Schnitt durch die erfindungsgemäße Verbindung der Antriebs-, Kupplungs-
und Bremseinrichtung bei einem unsymmetrischem Aufbau der Kraftübertragungselemente,
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3 – einen
schematischen Schnitt durch die Verbindung von Antriebs-, Kupplungs-
und Bremseinrichtung bei symmetrischem Aufbau der Kraftübertragungselemente
und
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4 – eine schematische,
grafische Darstellung des Drehwinkelspiels in Abhängigkeit
vom Durchmesser eines als Ritzel ausgebildeten Abtriebselements.
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Der in 1 dargestellte
Schnitt durch die Verbindung der Kraftübertragungselemente der Antriebseinrichtung
und der Bremseinrichtung nach dem Stand der Technik zeigt ein Bremsgehäuse 1,
an dessen zylindrischer Innenwand 10 eine Bremsfeder 2 anliegt,
deren Enden 21, 22 abgewinkelt sind. Die abgewinkelten
Enden 21, 22 der Bremsfeder 2 sind in Ausnehmungen 30, 40 einer
Klaue 3, beispielsweise einer Seiltrommel, sowie einer
Klaue 4 eines Kurbelbolzens positioniert. Beide Klauen 3, 4 sind
im Bereich der zylindrischen Innenwand 10 des Bremsgehäuses 1 angeordnet.
Zwischen den radialen Flächen
der Klauen 3, 4 und der zylindrischen Innenwand 10 des
Bremsgehäuses 1 befindet
sich die Bremsfeder 2, die üblicherweise mehrere Windungen aufweist,
um die Bremswirkung der Bremseinrichtung zu erhöhen.
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Bei dieser Anordnung der Bauteile
der Antriebseinrichtung und der Bremseinrichtung eines Seilfensterhebersystem
nach dem Stand der Technik ist das Winkelspiel zwischen dem bei
der Kraftübertragung
beteiligten Bauteilen 2, 3, 4 minimal,
beispielsweise in einer Größenordnung
von ± 5° ausgelegt.
Die Aussparungen 30, 40 an den Klauen 3, 4 der Seiltrommel
und des Kurbelbolzens sollen dabei lediglich das Einklemmen der
Bremsfeder 2 verhindern und somit deren Beweglichkeit und
damit Funktionsfähigkeit
sichern. Die Aussparungen 30, 40 weisen daher
eine Breite a und b auf, die etwa der Dicke d der Bremsfeder 2 entspricht.
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In 2 ist
die Verbindung einer Kurbelbolzenklaue 7 und einer Kupplung
bzw. Kupplungsklaue 5 über
eine Bremseinrichtung 1, 2 mit einer beidseitigen
Vergrößerung der
Aussparungen 50, 70 dargestellt, über die
sich die Antriebseinrichtung relativ zu einer Bremsfeder 2 zusätzlich verdrehen
kann, so dass nach einer kräftigen
Betätigung
des Fensterhebers insbesondere beim Schließen der Fensterscheibe bis
zum oberen Anschlag oder beim Öffnen
der Fensterscheibe bis zum unteren Anschlag eine Entspannung des
Fensterhebersystems gewährleistet wird,
ohne dass dadurch das für
den Benutzer effektiv fühlbare
Winkelspiel zwischen der Antriebskurbel und der Fensterscheibenbewegung
beeinflusst wird.
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Bei dieser Anordnung erfolgt die
Drehmomentübertragung
von der Antriebskurbel zum Abtriebselement, beispielsweise einer
Seiltrommel für einen
Seilfensterheber oder einem Ritzel für einen Armfensterheber, über jeweils
eine Kupplungsklaue 5 und eine Kurbelbolzenklaue 7,
die formschlüssig
ineinandergreifend in einem Bremsgehäuse 1 angeordnet sind.
Die für
die Drehmomentübertragung wirksamen
kupplungsseitigen Anschlagflächen 51, 52 der
Kupplungsklaue 5 und kurbelbolzenseitigen Anschlagflächen 71, 72 der
Kurbelbolzenklaue 7 stehen einander mit geringem Bewegungsspiel
gegenüber,
so dass für
den Benutzer nur ein geringes Winkelspiel fühlbar ist.
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Eine Bremsfeder 2 liegt
mit ihrem Federkörper
an der zylindrischen Innenwand 10 des Bremsgehäuses 1 an
und weist abgewinkelte Enden 21, 22 auf, die in
Aussparungen 50, 70 der Kupplungsklaue 5 und
der Kurbelbolzenklaue 7 positioniert sind.
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Im Unterschied zur Anordnung gemäß 1 sind jedoch die Aussparungen 50, 70 wesentlich
vergrößert und
erstrecken sich über
radiale Winkel α, β, so daß das Drehwinkelspiel
der abgewinkelten Federenden 21, 22 zwischen den
kupplungsseitigen Anschlagflächen 51, 53 und
den kurbelbolzenseitigen Anschlagflächen 71, 73 an
den Enden der Aussparungen 50, 70 mindestens 10° beträgt.
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Das durch die vergrößerten Aussparungen 50, 70 vergrößerte Drehwinkelspiel
der abgewinkelten Enden 21, 22 der Bremsfeder 2 bewirkt,
dass nach einer kräftigen
Betätigung
der Antriebskurbel des Fensterhebersystems beim Schließen der
Fen sterscheibe bis zum oberen Anschlag bzw. beim Öffnen der
Fensterscheibe bis zum unteren Anschlag eine Entspannung des Fensterhebersystems
möglich
wird, bei der in Folge der auf das Abtriebselement einwirkenden
Verspannkraft die Kupplungsklaue 5 und damit der aneinanderstoßenden Anschlagflächen 51, 72 bzw. 52, 71 der
Kupplungsklaue 5 und der Kurbelbolzenklaue 7 entgegen
der vorangegangenen Drehrichtung zurückdrehen kann bis die abgebogenen
Federenden 21, 22 gegen die Anschlagflächen 53, 73 an
den Enden der Aussparungen 50, 70 stoßen und
damit das Fensterhebersystem abbremsen.
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Auf diese weise wird die in Folge
des hohen Schließ-
oder Öffnungsdrehmomentes
an dem Fensterheber und an der Fahrzeugtür als elastische Verformung
auftretende Federenergie abgebaut, so dass bei einer nachfolgenden
Gegenbewegung des Fensterhebersystems keine unkontrollierte Entspannung
der Bauteile und damit starke Geräuschentwicklung auftritt. Das
Zulassen der definierten rückdrehenden
Bewegung der Antriebseinrichtung bewirkt dabei auch eine mechanische
Entlastung der Bauteile, die somit nicht über einen längeren Zeitpunkt der erhöhten Verspannkraft
ausgesetzt sind.
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2 zeigt
eine unsymmetrische Anordnung der Übertragung des Antriebsdrehmoments
vom Kurbelbolzen zur Kupplung mit jeweils einer Kurbelbolzenklaue 7 und
einer Kupplungsklaue 5, während 3 eine symmetrische Anordnung zeigt,
bei der jeweils 2 Kupplungsklauen 5, 6 und
Kurbelbolzenklauen 7, 8 innerhalb eines Bremsgehäuses 1 angeordnet
sind. Jeweils eine der beiden Klauen, in 3 die Kupplungs klaue 5 und die
Kurbelbolzenklaue 7, weisen eine vergrößerte Aussparung 50, 70 auf,
in denen die Federenden 21, 22 der Bremsfeder 2 positioniert
sind.
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Zur Montage der Anordnung gemäß den 2 und 3 wird der Kurbelbolzen durch eine dem Durchmesser
des Kurbelbolzens angepasste Öffnung
im Bremsgehäuse 1 gesteckt,
innerhalb dessen zylindrischer Innenwand 10 die Bremsfeder 2 mit
den abgewinkelten Enden positioniert ist. Anschließend wird
die Kupplung auf die Achse des Kurbelbolzens so aufgesteckt, dass
die Kupplungsklauen 5, 6 in den verbleibenden
Raum zwischen den Kurbelbolzenklauen 7, 8 ragen
und damit die formschlüssige
Kraftübertragung
sichern.
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Zur Optimierung des Drehwinkelspiels
unter Berücksichtigung
einer maximalen Systementspannung ohne spürbares Spiel bei der Betätigung der Antriebskurbel
wird das Drehwinkelspiel mit zunehmendem Durchmesser des Abtriebselements
verringert. Dies kann linear mit dem Durchmesser einer Seiltrommel
oder der Zähnezahl
bzw. dem Durchmesser eines Ritzels oder bereichsweise mit zunehmendem
Durchmesser des Abtriebselements erfolgen, d.h. für einen
bestimmten Durchmesserbereich wird ein bestimmtes Drehwinkelspiel
vorgegeben, das erst bei Überschreiten
einer vorgegebenen Grenze weiter verringert wird.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft
erwiesen, dass bei einem Durchmesser eines als Seiltrommel ausgebildeten
Abtriebselements von 20 mm bis 25 mm das Drehwinkelspiel 20° bis 13° und bei
einem Durchmesser einer Seiltrommel als Abtriebselement von 26 mm
bis 32 mm das Drehwinkelspiel 15° bis
8° be trägt, während bei
einem Durchmesser von 20 mm bis 32 mm eines als Ritzel ausgebildeten
Abtriebselements das Drehwinkelspiel 20° bis 8° beträgt. Dies ist in 4 grafisch mit der Grösse des
Drehwinkelspiels in Abhängigkeit
vom Ritzeldurchmesser dargestellt.