DE102004054326A1

DE102004054326A1 - Vorrichtung zur Einstellung der Vorspannung eine Zugelements

Info

Publication number: DE102004054326A1
Application number: DE102004054326A
Authority: DE
Inventors: Jaume Prat Terrades; Jordi Jornet Vidal; Albert Planas Girona
Original assignee: Fico Cables SA
Current assignee: Fico Cables SA
Priority date: 2004-11-10
Filing date: 2004-11-10
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-11-11
Also published as: JP2008519949A; CN101084380A; EP1828627A1; US8967018B2; DE102004054326B4; WO2006050948A1; US20080257099A1; BRPI0517703A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Einstellen der Vorspannung eines Zugelements (10, 11), insbesondere eines Seilzugs, mit einem Elastizitätselement (50), das zur Erhöhung der Zugspannung auf eine erste Befestigungseinrichtung (20) für einen ersten Abschnitt (10) des Zugelements einwirkt, einer zweiten Befestigungseinrichtung (30) für einen zweiten Abschnitt (11) des Zugelements, einem an der ersten Befestigungseinrichtung angeordneten Gewinde (70, 70') bzw. des Gewindes (70'), das mit einer Spindel (40, 40') zusammenwirkt, so dass eine Änderung des Abstands zwischen der ersten Befestigungseinrichtung (20) und der zweiten Befestigungseinrichtung (30) zu einer Drehung der Spindel (40) oder des Gewindes (70') führt, und Blockierelementen (36, 45; 236, 245), die so angeordnet sind, dass sie bei einer Zugbelastung des Zugelements eine Drehung der Spindel (40) bzw. des Gewindes (70') blockieren.

Description

1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Einstellen der Vorspannung eines Zugelements, insbesondere eines Seilzuges.
In vielen Bereichen der Technik werden Seilzüge zur Übertragung von Steuerbefehlen verwendet. Beispielsweise werden Handbremsen für Kraftfahrzeuge üblicherweise über Seilzüge betätigt. Ein anderes Beispiel ist die Übertragung der Bewegungen eines Schalthebels auf ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges oder die Steuerung des Leitwerks und der Klappen eines Flugzeugs.
Sowohl bei der ersten Montage als auch über die gesamte Lebensdauer eines Seilzugs hinweg ist es erforderlich sicherzustellen, dass der Seilzug eine hinreichende Vorspannung aufweist. Andernfalls besteht die Gefahr, dass sich ein Ende des Seilzugs aus seiner Verankerung löst. Zudem wird die Übertragung der Bewegung vom Steuerelement auf die zu steuernde Einrichtung unpräzise, wenn der Seilzug nicht bereits in seiner Ausgangslage eine gewisse Spannung aufweist. So muss bei einer Handbremse mit einem Seilzug ohne hinreichende Vorspannung der Hebel zunächst um ein erhebliches Maß verschwenkt werden, bevor die Handbremse tatsächlich betätigt wird.

Herkömmliche Vorrichtungen zur Einstellung der Vorspannung verwenden beispielsweise Schrauben, mit denen die äußere Hülle des Seilzuges relativ zum inneren Stahlkabel verlängert (oder verkürzt) werden kann. Solche Anordnungen sind beispielsweise aus der DE OS 2 119 458 und der EP 1 106 493 B1 bekannt, wobei letztere zusätzlich eine Einrichtung offenbart, mit der die über den Seilzug im Einsatz übertragene Zugkraft moduliert, d.h. begrenzt werden kann. Um die manuelle Einstellung bei größeren Vorspannungen zu erleichtern, ist es ferner bekannt Federelemente anzuordnen, die eine Bewegung der Einstellschraube hin zu einer größeren Vorspannung unterstützen. Komplexere Systeme zu automatisierten Einstellung der Vorspannung eines Bremszuges für eine Handbremse sind ferner in der EP 1 380 487 A1 offenbart.

Darüber hinaus sind für Bowdenzüge Anordnungen bekannt, die den Abstand zwischen zwei Teilstücken der Außenhülle automatisch verändern, um den Zug nachzuspannen. Das die Zugkraft übertragende innere Kabel ist einstückig und bleibt bei der Anpassung unverändert. Solche Konstruktionen sind beispielsweise in der GB 2 088 501 , der US 4,456,101 , der US 4,570,506 , der US 4,543,849 , der US 4,798,100 , und der DE 31 43 765 offenbart. Der Nachteil solcher Anordnungen ist die vergleichsweise große Bauform und die Tatsache, dass das Gehäuse eine sich mit der Anpassung ändernde Größe aufweist, was zu Schwierigkeiten bei der Befestigung beispielsweise in einem Kraftfahrzeug führt. Für Seilzüge ohne Außenhülle sind diese Anordnungen nicht verwendbar.

Eine andere Gruppe von Einstellungsvorrichtungen, die auch für Seilzüge ohne Außenhülle verwendet werden können, ist aus der JP 62292913 A , der JP 2002242923 A und der DE 100 10 641 A1 sowie der WO 01/64490 A1 bekannt. In den dort offenbarten Konstruktionen endet der Seilzug in einem Stab mit einem Gewinde. Um den Stab herum ist eine Nuss o.ä. angeordnet, deren Drehung zu einer Linearverschiebung des Stabes führt. Der Stab selbst ist nicht drehbar, da dies zu einer Torsion des Seilzuges führen würde.

Der Nachteil dieser Anordnungen liegt in den vergleichsweise komplexen und großvolumigen Mechanismen, die erforderlich sind, um die Drehbewegung der Nuss herbeizuführen, durch die die Spannung im Seilzug erhöht wird.

Schließlich ist eine vergleichsweise kompakte Konstruktion aus der JP 2001082438 bekannt. Dort ist eine Scheibe mit einer zweiseitigen Zahnung mit einem Spiel zwischen zwei Stirnflächen mit korrespondierender Zahnung angeordnet. Bei jedem Lastwechsel – beispielsweise, wenn eine Handbremse angelegt und wieder gelöst wird – bewegt sich die gezahnte Scheibe unter dem Einfluss einer Feder zwischen den beiden Stirnflächen hin und her, wodurch ein Drehbewegung auf die Scheibe verursacht wird. Über eine Spindel und eine Nuss wird damit automatisch jedes Mal der angeschlossene Seilzug gespannt.

Allerdings ist mit dieser Anordnung aufgrund des erforderlichen Spiels keine sehr präzise Übertragung einer Zugbewegung möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Vorrichtung zum Einstellen der Zugspannung eines Zugelements, insbesondere eines Seilzuges, bereitzustellen, die selbsttätig die Einstellung einer Vorspannung ermöglicht, eine kompakte Bauform aufweist und eine präzise Übertragung von Zugbewegungen sicherstellt, um die oben erläuterten Nachteile des Stands der Technik zu überwinden. Darüber hinaus soll die Vorrichtung einfach zu fertigen und einfach zu bedienen sein.

3. Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch eine Vorrichtung zum selbsttätigen Einstellen der Vorspannung eines Zugelements, insbesondere eines Seilzugs, mit einem Elastizitätelement, das zur Erhöhung der Zugspannung auf eine erste Befestigungseinrichtung für einen ersten Abschnitt des Zugelements einwirkt, einer zweiten Befestigungseinrichtung für einen zweiten Abschnitt des Zugelements, einem an der ersten Befestigungseinrichtung angeordneten Gewinde, das mit einer Spindel zusammenwirkt, so dass eine Änderung des Abstands zwischen der ersten Befestigungseinrichtung und der zweiten Befestigungsein richtung zu einer Drehung der Spindel oder des Gewindes führt, und Blockierelementen, die so angeordnet sind, dass sie bei einer Zugbelastung des Zugelements eine Drehung der Spindel oder des Gewindes blockieren.

Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch eine besonders einfache automatische Einstellung der Vorspannung des Zugelements aus. Bei einer zu geringen Vorspannung im Zugelement wird das Elastizitätselement die erste Befestigungseinrichtung vorzugsweise entlang der sich Spindel bewegen, sei es um von einer komprimierten oder einer gedehnten Ausgangsposition in seine entspannte Position zurückzukehren. Dadurch wird die erste Befestigungseinrichtung relativ zur zweiten Befestigungseinrichtung bewegt und damit vorzugsweise eine Verkürzung des Abstands der beiden Befestigungseinrichtungen herbeigeführt.

Wird das Zugelement jedoch belastet, beispielsweise, wenn eine angeschlossene Handbremse o.ä. betätigt werden soll, verhindern die erfindungsgemäßen Blokkierelemente eine Drehung der Spindel oder des Gewindes, so dass der Abstand zwischen erster und zweiter Befestigungseinrichtung unverändert bleibt und die Vorrichtung hohe Zugkräfte übertragen kann. Im Ergebnis wird damit immer eine ausreichende Vorspannung im Zugelement sichergestellt. Die Vorrichtung wirkt auf das Zugelement selbst, beispielsweise ein einfaches Stahlseil, und nicht wie die oben erläuterten Anordnungen auf die Außenhülle eines Bowdenzugs. Ferner wird die Vorspannung nicht erst durch die Ausnutzung der Zugbewegung erhöht. Die automatische Anpassung erfolgt im Gegenteil bevorzugt, wenn das Zugelement im Wesentlichen lastfrei ist. Im Ergebnis werden dadurch Zugbewegungen direkter und präziser übertragen.

Vorzugsweise blockieren die Blockierelemente die Drehung der Spindel bzw. des Gewindes durch einen Reibschluss, wobei die Blockierelemente bevorzugt einen mit der Spindel oder dem Gewinde verbundenen Drehteller und eine Reibfläche umfassen und der Reibschluss zwischen dem Drehteller und der Reibfläche erfolgt. Bei einer Zugbelastung im Zugelement wird somit in der bevorzugten Aus führungsform einfach der Drehteller gegen die Reibfläche bewegt, wodurch eine Drehung der Spindel bzw. des Gewindes vorzugsweise ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen blockiert wird. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Befestigungseinrichtung bleibt daher für die Übertragung der Zugbewegung nahezu unverändert.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Spindel bzw. das Gewinde eine Lagerspitze auf, die sich in einer Lagervertiefung drehen kann, wobei die Lagervertiefung vorzugsweise eine Formgebung für einen im Wesentlichen punktförmigen Lagerkontakt der Lagerspitze aufweist. Dadurch wird mit einfachen konstruktiven Mitteln sichergestellt, dass die Spindel sich nahezu reibungsfrei drehen kann und die automatische Einstellung der Vorspannung nicht behindert.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung ferner ein Blockiermittel auf, um die Drehung der Spindel bzw. des Gewindes auch unabhängig von der Zugbelastung zu blockieren. Dies ist insbesondere bei der ersten Montage der Vorrichtung vorteilhaft, wenn zunächst verhindert werden soll, dass die Vorrichtung versucht, im noch nicht vollständig montierten Zugelement, beispielsweise einem noch nicht an der Bremse und dem Bremshebel eingehängten Bremszug, eine Vorspannung aufzubauen.

Bevorzugt weist die Vorrichtung ferner ein Verriegelungsmittel auf, mit dem das Blockiermittel in einer die Drehung der Spindel bzw. des Gewindes blockierenden Position verriegelt werden kann, um ein unbeabsichtigtes Lösen des Blockiermittels zu verhindern.

Zusätzliche vorteilhafte Weiterentwicklungen der erläuterten Vorrichtung bilden den Gegenstand weiterer abhängiger Patentansprüche.

4. Kurze Beschreibung der begleitenden Figuren
Im Folgenden werden einzelne Aspekte der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren genauer erläutert. Diese Figuren zeigen:
1: eine perspektivische Gesamtdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Position;
2: eine Detaildarstellung der in der Vorrichtung aus 1 verwendeten Druckfeder;
3: eine Detaildarstellung des in der Vorrichtung aus 1 verwendeten ersten Befestigungsrahmens;
4: eine Detaildarstellung der in der Vorrichtung aus 1 verwendeten Nuss;
5: eine Detaildarstellung der in der Vorrichtung aus 1 verwendeten Spindel einschließlich des daran angeordneten Drehtellers;
6: eine Detaildarstellung der in der Vorrichtung aus 1 verwendeten Lagerfläche für die Spindel;
7: eine Detaildarstellung des in der Vorrichtung aus 1 verwendeten zweiten Befestigungsrahmens;
8a, 8b: Detaildarstellungen der oberen bzw. der unteren Gehäuseschalen der Ausführungsform aus 1;
9a: eine Detaildarstellung des in der Vorrichtung aus 1 verwendeten Blockiereinsatzes;
9b: eine schematische Darstellung der Wirkungsweise des in 9a gezeigten Blockiereinsatzes;
10: eine Gesamtdarstellung der Vorrichtung aus 1 in einer weiteren Position;
11: einen Schnitt zur Erläuterung des Reibschlusses zwischen dem Drehteller und der Reibfläche;
12: eine Gesamtansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
13a–c: Detaildarstellungen des Blockiermittels in der Ausführungsform aus 12;
14: Eine Detaildarstellung des Blockiermittels bei geschlossenem Gehäuse;
15: ein horizontaler Schnitt durch die Ausführungsform aus 12;
16: eine Detaildarstellung der Nuss in der Ausführungsform aus 12;
17: eine Detaildarstellung einer Dichtung in der Ausführungsform aus 12;
18: eine Detaildarstellung eine O-Rings zur Dichtung des Blockiermittels in der Ausführungsform aus 12; und
19: eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit fester Spindel und einem sich darauf drehenden Gewinde;
20a, b: Alternative Ausführungsbeispiele des Punktkontakts;
21: Eine schematische Darstellung möglicher Angriffspunkte für ein externes Werkzeug zum Drehen der Spindel; und
22: Eine schematische Darstellung wie bei dem in 21 dargestellten Drehen die Spindel an beiden Enden gelagert wird.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden gegenwärtig besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf eine Vorrichtung zum Erzeugen einer Vorspannung in einem Seilzug erläutert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch zum Erzeugen einer Vorspannung in anderen Zugelementen verwendet werden kann, beispielsweise einem Gestänge. Das zugrundeliegende mechanische Prinzip könnte zudem anstelle der Erzeugung einer Zugspannung auch zur Erzeugung einer Druckspannung, beispielsweise in der Außenhülle eine Bowdenzugs, verwendet werden.
1 zeigt eine Gesamtansicht der Anordnung in einer ersten Konfiguration. In einer unteren Gehäusehälfte 1 sind zwei Teilstücke 10, 11 eines Seilzuges an einem ersten Befestigungsrahmen 20 bzw. an einem zweiten Befestigungsrahmen 30 angeordnet, der sich am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 1 befindet. Die in 1 gezeigte Anordnung wird somit zwischen zwei Teilstücke 10, 11 des zu spannenden Seilzugs montiert, beispielsweise an beliebiger Stelle zwischen einem Handbremshebel und einer damit verbundenen Radbremse (nicht dargestellt). Alternativ ist es jedoch auch möglich, die in 1 gezeigte Anordnung an einem der beiden Enden des Seilzugs anzuordnen, d.h. im vorgenannten Beispiel entweder am Bremshebel oder an der Radbremse. In diesem Fall wird der weitere Abschnitt des erfindungsgemäßen Zugelements durch den am ersten 20 oder am zweiten Befestigungsrahmen 30 unmittelbar angeordneten Bereich des angeschlossenen Bauteils gebildet (nicht dargestellt), das mit dem Seilzug betätigt wird bzw. zur Steuerung verwendet wird.
Der erste Befestigungsrahmen 20 kann innerhalb des Gehäuses 1 gleiten. Dazu weist er vorzugsweise einen oder mehrere seitliche Vorsprünge 21 auf, die auf entsprechenden Gleitflächen 7 der unteren Gehäuseschale 1 gleiten können. Ein Verklemmen der Gleitbewegung des ersten Befestigungsrahmens wird dadurch verhindert. Der Befestigungsrahmen 20 ist im Detail in 3 dargestellt. An seinem hinteren Ende weist er eine Öffnung 23 auf, durch die das Ende des Teilstücks 10 eingeführt werden kann, so dass eine Verdickung 12 am Ende des Teilstücks 10 auf der inneren Seite des Befestigungsrahmens 20 angeordnet ist. Anstelle der Öffnung 23 kann auch ein geeignet ausgebildeter Schlitz vorgesehen werden, der bei der Montage das seitliche Einführen des Endes des Teilstücks 10 ermöglicht. An seinem der Öffnung 23 gegenüberliegenden Ende ist eine weitere Öffnung 25 angeordnet, durch die sich in dem in den 1 und 10 gezeigten Zustand eine weiter unten erläuterte Spindel 40 erstreckt. Der Befestigungsrahmen 20 weist dabei eine Länge auf, die im wesentlichen der Hälfte des gesamten Gleitbereiches 5 in der unteren Gehäusehälfte 1 entspricht, so dass er beim Übergang von der in 1 gezeigten Position in die in 10 gezeigte Position im Wesentlichen die gesamte Spindel 40 aufnehmen kann.
Wie in 3 gut zu erkennen, wird der Befestigungsrahmen 20 vorzugsweise aus einem gebogenen Blech, vorzugsweise einem Stahlblech aus DC04 Stahl, durch Biegen und Ausstanzen der seitlichen Vorsprünge 21 sowie der Öffnungen 23 und 25 hergestellt. Die Enden des Stahlblechs überlappen sich dabei vorzugsweise im Bereich der Öffnung 23 um eine hinreichende Stabilität zu gewährleisten. Alternativ sind jedoch auch andere Fertigungsverfahren für den Befestigungsrahmen 20 denkbar, beispielsweise das Spritzgießen eines hinreichend stabilen Kunststoffbauteils.
Auf der dem ersten Befestigungsrahmen 20 gegenüberliegenden Seite der unteren Gehäusehälfte ist der zweite Befestigungsrahmen 30 angeordnet, der in gleicher Weise eine Öffnung 33 für das zweite Teilstück 11 aufweist und ebenfalls bevorzugt aus einem gestanzten und gebogenen Blech der oben angegebenen Stahlsorte gefertigt wird (vgl. 7). An der der Öffnung 33 gegenüberliegenden Seite des zweiten Befestigungsrahmens 30 ist eine Öffnung 35 angeordnet die entweder als schlitzartige Aussparung gefertigt werden kann oder auch als im Wesentlichen runde Öffnung wie die Öffnung 25. Wie man der 1 entnehmen kann, erstreckt sich im fertigen Zustand die bereits genannte Spindel 40 auch durch die Öffnung 35. Anders als der erste Befestigungsrahmen 20 ist jedoch der zweite Befestigungsrahmen 30 vorzugsweise ortsfest in der unteren Gehäusehälfte 1 angeordnet, die dazu eine Abtrennung 6 aufweist (vgl. 1).
Um den ersten Befestigungsrahmen 20 herum ist ein Elastizitätselement 50 angeordnet, das eine Kraft ausübt, die in 1 mit einem Pfeil illustriert wird. Dadurch wird der erste Befestigungsrahmen 20 in Pfeilrichtung verschoben, wodurch wiederum das Ende des ersten Teilstücks 10 näher an das Ende des zweiten Teilstücks 11 bewegt wird. Im Ergebnis wird dadurch die Vorspannung in dem sich an das Teilstück 10 anschließenden Seilzug (und damit letztendlich im gesamten Seilzug) erhöht, da der Seilzug effektiv verkürzt wird. Das Elastizitätselement 50 wird dabei den ersten Befestigungsrahmen 20 solange in Pfeilrichtung verschieben (vgl. 10), bis sich ein Kräftegleichgewicht zwischen der Vorspannung im Seilzug und der Druckkraft des Elastizitätselements 50 ergibt. Die Auswahl der elastischen Eigenschaften des Elastizitätselements 50 definiert somit die resultierende Vorspannung im Seilzug.
In dem in den 1 und 10 gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Elastizitätselement 50 als eine spiralförmige Druckfeder ausgebil det, die vorzugsweise aus einem Federstahl gemäß DIN 17223/1-C gefertigt wird. Der Federdraht weist eine Dicke von bevorzugt 2,7 mm auf und ist so gewickelt, dass sich bei einer Drahtlänge von 198 mm in der in 1 gezeigte komprimierten Form eine Federlänge von 41 mm ergibt.
Anstelle einer Druckfeder kann jedoch auch eine Zugfeder verwendet werden, die in der Anordnung aus 1 um die Spindel 40 herum angeordnet wird und versucht den ersten Befestigungsrahmen 20 nach rechts zu ziehen. Auch eine Kombination von Druckfeder und Zugfeder oder die Verwendung einer Torsionsfeder ist möglich. Schließlich ist es auch denkbar anstelle von Spiralfedern andere elastische Element zu verwenden, beispielsweise pneumatische oder mit Öldruck arbeitende Elemente oder auch geeignete Elastomere.
Die Ausdehnung der Feder 50 und damit die Gleitbewegung des ersten Befestigungsrahmens 20 führt zur Drehung der bereits erwähnten Spindel 40. An der Öffnung 25 des ersten Befestigungsrahmens 20 ist dazu bevorzugt eine Nuss 70 mit einem Innengewinde 71 (vgl. 4) angeordnet, die fest mit dem ersten Befestigungsrahmen 20 verbunden ist, beispielsweise durch Verschweißen oder andere Techniken. Alternativ dazu kann auch die vordere Öffnung 25 das Innengewinde 71 aufweisen. In diesem Fall muss jedoch der erste Befestigungsrahmen 20 vorzugsweise aus einem Material gefertigt werden, das das Schneiden eines präzisen und leichtgängigen Gewindes ermöglicht. Zudem sollte der Befestigungsrahmen 20 in dieser abgeänderten Ausführungsform an seiner vorderen Seite eine hinreichende Dicke aufweisen, um eine ausreichende Fläche für das Innengewinde 71 bereitzustellen.
Die im gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiel verwendete Nuss 70 wird aus einem Stahl C35Pb gefertigt und durch Bearbeiten hergestellt. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Breite diese Bauteils ca. 10 mm.
Die Spindel 40 (vgl. 5) weist ein dem Innengewinde 71 entsprechendes Außengewinde 41 auf. Die Gewinde 41 und 71 haben vorzugsweise eine relative große Steigung, um ein leichtgängiges Drehen der Spindel bei einer Linearbewegung des ersten Befestigungsrahmens 20 zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist ein trapezförmiges Gewinde. Die Spindel 40 wird vorzugsweise aus einem Stahl der Sorte 35B2 gefertigt und hat vorzugsweise eine Länge von ca. 50 mm.
Das der Nuss 70 abgewandte Ende der Spindel 40 erstreckt sich durch die Öffnung 35 des zweiten Befestigungsrahmens 30 und endet in einer vorzugsweise konisch zulaufenden Lagerspitze 42. Die Lagerspitze 42 wird bei einer Drehung der Spindel 40 in einer Lagerfläche 81 eines Lagereinsatzes 80 geführt, der in 6 im Detail dargestellt ist. Der Schnitt in 11 zeigt dass der Öffnungswinkel der Lagerfläche 81 etwas größer ist als die Winkel der Lagerspitze 42, so dass ein im wesentlichen punktförmiger Kontakt, wie bei einem Nadellager erzielt wird, wenn das Elastizitätselement die Spindel und damit die Lagerspitze in Richtung der Lagerfläche 81 drückt. Dies führt mit einfachsten konstruktiven Mitteln zur einer besonders leichtgängigen Drehbarkeit der Spindel 40. Der Lagereinsatz 80 mit der Lagerfläche 81 wird bevorzugt aus einem Kunststoff, beispielsweise Polyoxymethylen (POM), durch Spritzgießen gefertigt. Der bevorzugte Durchmesser des Lagereinsatzes 80 beträgt 20 mm. Anstelle des Lagereinsatzes kann die Lagerfläche 81 auch unmittelbar im Gehäuse angeordnet werden.
Die 20a und 20b zeigen schematisch alternative Möglichkeiten einen punktförmigen Kontakt für eine leichte Drehbarkeit der Spindel 40 herbeizuführen: In 20a erkennt man einen kugelförmigen Vorsprung 42', der eine entsprechend geformte Kontaktfläche 81' am Ende der Spindel berührt. 20b zeigt eine Anordnung, die spiegelbildlich ist zur der Variante aus 11. Hier weist die Wand des Gehäuses eine Lagerspitze 42'' auf, die in einer korrespondierenden Lagerfläche 81'' am Ende der Spindel angeordnet wird. In allen Varianten wird durch den punktförmigen Kontakt eine besonders leichtgängige Drehung der Spindel ermöglicht, die für die automatische Einstellung der Zugspannung von Vorteil ist.
Unmittelbar vor der Lagerspitze 42, weist die Spindel 40 einen Drehteller 45 auf, d.h. einen im Wesentlichen kreisförmigen Ansatz, der bevorzugt einen Durchmesser von 30 mm aufweist. Über diesen Drehteller 45 wird die Drehbarkeit der Spindel 40 und damit die selbsttätige Erzeugung der Vorspannung im Seilzug wie folgt kontrolliert:
Solange die von der Druckfeder 50 erzeugte Druckspannung größer ist als die Spannung im Seilzug, wird der erste Befestigungsrahmen 20 in Pfeilrichtung verschoben (vgl. Pfeil in 1). Gleichzeitig wird damit auch die Lagerspitze 42 der Spindel 40 geringfügig in Pfeilrichtung verschoben und liegt damit wie oben erläutert in der Lagerfläche 81 an. Damit löst sich aber auch der Drehteller 45 von der Reibfläche 36 (vgl. den Schnitt aus 11, wobei sich im erläuterten Vorgang die Spindel nach rechts, d.h. entgegen der Pfeilrichtung in 11 bewegt). Die Spindel 40 kann sich jetzt frei drehen und die Druckfeder 50 kann den ersten Befestigungsrahmen 20 in Richtung des zweiten Befestigungsrahmens 30 verschieben, wodurch die Vorspannung im Seilzug erhöht wird.
Wenn die ansteigende Vorspannung im Seilzug in etwa der von der Druckfeder 50 aufgebrachten Kraft gleicht, endet die Drehung der Spindel 40 und der selbsttätige Einstellvorgang ist beendet. Soll daraufhin mit dem Seilzug eine Zugbewegung übertragen werden, wird der Drehteller 45 gegen die Reibfläche 36 gezogen (vgl. den Pfeil im Schnitt der 11) und dadurch sofort eine Drehung der Spindel verhindert. Der zuvor eingestellte Abstand zwischen dem ersten Befestigungsrahmen 20 und dem zweiten Befestigungsrahmen 30 bleibt daher unverändert. Im Ergebnis stellt daher die in 1 gezeigte Vorrichtung immer eine bestimmte Vorspannung im Seilzug sicher, solange die Druckfeder 50 den ersten Befestigungsrahmen 20 noch in Pfeilrichtung (1) verschieben kann. Die Abmessungen der verschiedenen Bauteile sind dabei so ausgelegt, dass ein Einstellbereich von mehr als 10 mm, vorzugsweise mehr als 20 mm und besonders bevorzugt etwa 30 mm bereitgestellt wird. Die erzeugte Vorspannung liegt dabei vorzugsweise im Bereich zwischen 20 und 50 N.
Im einer weiteren Ausführungsform, die schematisch in den 21 und 22 dargestellt ist, ist es möglich mit einem externen Werkzeug (nicht dargestellt) die Spindel 40 zu drehen, um den ersten Befestigungsrahmen 20 gegen die Kraft der Druckfeder 50 zurückzuschieben. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn nach einem langjährigem Gebrauch und einer erheblichen Dehnung des Seilzugs der Einstellbereich der Vorrichtung erschöpft ist. In diesem Fall kann in einer Werkstatt der Seilzug ausgetauscht oder gekürzt werden (oder mit einer anderen Einstelleinrichtung erneut manuell grob eingestellt werden), und mit der erneut vorgespannten Vorrichtung verbunden werden, um zukünftige Dehnungen des Seilzugs zu kompensieren und erneut eine hinreichende Vorspannung sicherzustellen. Um die Spindel 40 mit einem externen Werkzeug zu drehen, kann beispielsweise der Drehteller 45 eine umlaufende Zahnung aufweisen (nicht dargestellt), die mit einem Zahnrad eines externen Werkzeugs (nicht dargestellt) durch eine geeignete Öffnung im Gehäuse 2 in Eingriff gebracht werden kann.
Diese Möglichkeit ist schematisch in 21 dargestellt. Alternativ könnte das externe Werkzeug auch entlang der Achse der Spindel 40 angreifen, um eine Drehbewegung zu erzeugen. Wie in 22 schematisch gezeigt, ist es zum Drehen der Spindel 40 ferner vorteilhaft einen zweiten punktförmigen Lagerkontakt für die Spindel 40 herbeizuführen, so dass die Spindel an beiden Enden leicht drehbar gelagert ist. Dadurch wird eine Reibung des Drehtellers an der Reibfläche (in 22 nicht dargestellt) während des "Wiederaufladens" der Vorrichtung ausgeschlossen und es muss lediglich die Kraft zur Verformung des Elastizitätselements (in 22 nicht dargestellt) aufgebracht werden.
Neben der erläuterten Blockierung der Drehung der Spindel 40 aufgrund einer Zugbelastung im Seilzug kann die Drehung der Spindel 40 auch ohne eine externe Zugbelastung blockiert werden. Dazu weist die Vorrichtung aus 1 ein Blok kiermittel auf, das vorzugsweise als ein keilförmiger Einsatz 100 ausgebildet ist. Der Einsatz 100 erstreckt sich durch eine Öffnung in der oberen Gehäusehälfte 2 und presst den Drehteller 45 in Pfeilrichtung (vgl. 11) gegen die hintere Reibfläche 36. Dazu weist die Umfangsfläche des Drehtellers 45 einen umlaufenden Absatz 46 auf (vgl. 5), an dem der keilförmige Einsatz 100 eingreift.
Im Ergebnis wird damit manuell ein Reibschluss erzeugt, der eine Drehung des Drehtellers 45 zuverlässig verhindert. Dies ist der in 11 gezeigte Zustand. Wird der keilförmige Einsatz 100 nach oben entfernt, um erneut eine selbsttätige Einstellung der Vorspannung zu ermöglichen, kann die Feder 50 den Befestigungsrahmen 20 nach rechts schieben, wodurch gleichzeitig die Spindel 40 geringfügig in die gleiche Richtung verschoben wird, so dass der Reibschluss zwischen der Fläche 36 und dem Drehteller 45 aufgehoben wird. Da die Spindel 40 sich dann mit ihrer Lagerspitze 42 in der Lagerfläche 81 des Lagereinsatzes 80 wieder frei drehen kann, kann die Feder 50 den ersten Befestigungsrahmen 20 ungehindert weiter verschieben und wie oben erläutert die erforderliche Vorspannung im Seilzug herbeiführen.
Der blockierende Einsatz 100 wird vorzugsweise verwendet, um eine Entspannung der Druckfeder 50 o.ä. zu verhindern, bevor der Seilzug oder ein anderes Zugelement vollständig montiert ist, beispielsweise im Fall einer Handbremse am Bremshebel und der Radbremse eingehängt ist.
Der blockierende Einsatz 100 weist vorzugsweise eine Sicherung gegen ein unbeabsichtigtes Lösen auf. In dem in den 9a, 9b und 11 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dazu ein verschiebbarer Vorsprung 101 an der Seite des Einsatzes 100 angeordnet (vgl. 9a), der durch seitliches Verschieben (vgl. den Doppelpfeil in 11) in eine passende Öffnung 8 in der oberen Gehäuseschale 2 eingeführt werden kann. Damit wird verhindert, dass der blockierende Einsatz 100 sich unbeabsichtigt löst und den Drehteller 45 freigibt.
Der in 9a im Detail dargestellte blockierende Einsatz 100 wird vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt. Besonders bevorzugt ist mit 30% Glasfaser verstärktes Polyamid Nr. 6.6 .
Neben der erläuterten bevorzugten Ausführungsform ist es auch denkbar, den Drehteller 45 an seiner Umfangsfläche mit Vertiefungen zu versehen, in die der Einsatz 100 zum Blockieren einer Drehung unmittelbar eingreift. Die oben erläuterte bevorzugte Ausführungsform hat jedoch gegenüber dieser einfacheren Alternative den Vorteil, dass die Spindel 40 in jeder beliebigen Winkelposition fixiert werden kann und nicht nur in bestimmten Orientierungen, wenn eine Vertiefung sich genau unterhalb des Einsatzes 100 befindet. Andere Möglichkeiten zur Blokkierung der Spindeldrehung wird der Fachmann ebenfalls in Betracht ziehen. Denkbar ist auch die Verwendung eines elektromechanischen Stellelements um mit einem elektrischen Steuersignal aus der Ferne die selbsttätige Einstellung der Vorspannung freizugeben.
Die 8a und 8b, schließlich, zeigen, wie die beiden Gehäusehälften 1 und 2 mit Hilfe: von Rastvorsprüngen 9 miteinander verclipst werden. Denkbar ist auch eine Verschraubung, insbesondere, wenn die inneren Bauteile zu Wartungszwekken leicht zugänglich sein sollen. Wird die gesamte Anordnung zur Schmierung mit Öl o.ä. gefüllt, bietet es sich an die Kontaktflächen der beiden Gehäusehälften 1, 2 mit einer geeigneten Dichtung ( in den 8a und 8b nicht dargestellt) zu versehen.
Die Gehäusehälften 1 und 2 werden ebenfalls bevorzugt aus glasfaserverstärktem Kunststoff durch Spritzgießen gefertigt. Gegenwärtig bevorzugtes Material ist mit 20 % Glasfaser verstärktes Polyamid Nr. 6.6 .
Die 12–18 erläutern ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das gegenwärtig bevorzugt wird. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dabei der Vorrichtung aus den 1–11. Im Folgenden werden daher lediglich die Ab wandlungen der zweiten Ausführungsform gegenüber der ersten Ausführungsform erläutert.
Insbesondere weist die Ausführungsform aus 12 mehrere Dichtungen auf, die die Vorrichtung vollständig nach außen hin abdichten: Eine umlaufende Dichtung 201 dichtet den Spalt zwischen den beiden Gehäusehälften. Dichtungen 203 dichten die Öffnungen ab, an denen die Abschnitte 10 und 11 des Seilzugs in das Gehäuse der Vorrichtung eintreten. 17 zeigt die Dichtung 203 in einer vergrößerten Darstellung. Die Dichtung 203 wird vorzugsweise durch Spritzgießen aus EPDM gefertigt und weist auf die Dicke des Seilzugs und die Größe der Öffnung des Gehäuses angepasste Abmessungen auf. Die umlaufende Dichtung 201 wird vorzugsweise aus NBR mit einer Shore A Härte von 70 oder durch Bi-Injektion von TPE gefertigt. Anstelle des Dichtungsrings können die beiden Gehäusehälften auch durch Ultraschallschweißen dicht miteinander verbunden werden.
Die 13a–13c zeigen das gegenwärtig bevorzugte Blockiermittel 210 zum Blockieren der selbsttätigen Einstellung der Vorspannung in der Vorrichtung aus 12. Ähnlich wie im Fall des oben erläuterten Blockiermittels 100 wird auch in der Ausführungsform aus 12 der Drehteller 245 durch einen keilförmigen Vorsprung 211 gegen die Reibfläche 236 gedrückt. Der keilförmige Vorsprung 211 befindet sich unterhalb einer im Wesentlichen kreisförmigen Basis 212, die in einer entsprechenden Aufnahme 214 des Gehäuses angeordnet ist (vgl. 14). Um die Freigabe der selbsttätigen Einstellung der Vorspannung zu erleichtern sind zudem eine oder mehrere Federn 215 vorgesehen. Wenn die Verriegelungsvorrichtung 220, die im Wesentlichen der Verriegelungsvorrichtung 101 aus 9b entspricht, freigegeben wird, drückt die Feder 215 die Basis 212 zusammen mit dem keilförmigen Vorsprung 211 nach oben. Dies ist die in 13a gezeigte Situation. Durch die seitlichen Vorsprünge 227 (vgl. 13c), wird die Bewegung der Basis 212 nach oben begrenzt, damit sie sich nicht vollständig vom Gehäuse löst.
13b zeigt die Anordnung vor der Freigabe der selbsttätigen Einstellung, d.h. eine Situation, in der der keilförmige Vorsprung 211 gegen eine angeschrägte Rückseite 225 des Drehtellers 245 drückt, um den Reibschluss mit der Reibfläche 236 herbeizuführen. Im Vergleich zu dem oben erläuterten Absatz 46 des Drehtellers 45 wird gegenwärtig eine angeschrägte Rückseite 225 bevorzugt.
Wie man insbesondere dem horizontalen Schnitt aus 15 entnimmt, erfolgt der Reibschluss in dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel nicht mit dem Befestigungsrahmen 30 sondern einem zwischen Drehteller 245 und Befestigungsrahmen 30 angeordneten Reibelement 250. Da das Reibelement 250 nicht den hohen mechanischen Belastungen wie der zweite Befestigungsrahmen 30 ausgesetzt ist, lassen sich dafür Materialien verwenden, die ausschließlich für die Erzeugen einer hohen Reibung optimiert sind und somit höheren Reibungskoeffizienten aufweisen. Dadurch wird die Drehung der Spindel beim Auftreten einer Zugbelastung schneller gestoppt.
Die 13a und 13b zeigen darüber hinaus, dass auch das Blockiermittel 210 vorzugsweise eine Dichtung aufweist, die als ein umlaufender O-Ring 230 ausgebildet ist, die im Detail in 18 dargestellt ist. Der Dichtungsring 230 wird vorzugsweise durch Spritzgießen aus NBR mit einer Shore A Härte von 72 gefertigt.
16 schließlich zeigt die Nuss 260, die in der Ausführungsform aus 12 verwendet wird, um die Linearbewegung des ersten Befestigungsrahmens 20 in eine Drehung der Spindel 40 umzuwandeln. Man erkennt die Verstärkung der Nuss auf der Seite, die innerhalb des Befestigungsrahmens liegt (vgl. 12 und den Schnitt aus 15). Dadurch wird sichergestellt, dass auch hohe Zugkräfte übertragen werden können. Als Material für die Nuss 260 wird vorzugsweise bearbeiteter C35Pb-Stahl verwendet.
19 zeigt schematisch eine teilweise Ansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei der Einfachheit halber das umgebende Gehäuse nicht dargestellt ist.
Anders als in der oben erläuterten Ausführungsbeispielen wird in der Konstruktion aus 19 nicht die Spindel 40' gedreht, wenn sich der Abstand zwischen der Befestigung für ein Teilstück 11 des Seilzugs und einer Verankerung 10 an einem Bauteil (alternativ könnte hier auch ein weiteres Teilstück des Seilzugs angeordnet werden) ändert. Stattdessen dreht sich eine Anordnung, die an ihrem der festen Spindel 40' zugewandten Ende eine Nuss 70'aufweist. Die Nuss 70' und eine mit ihr fest verbundene Hülse 75 zur Aufnahme der festen Spindel 40' drehen sich, wenn sie unter dem Einfluss eines Federelements (nicht dargestellt), das wie in den oben gezeigten Ausführungsformen in einem umgebenden Gehäuse angeordnet ist und eine elastische Kraft bereitstellt, linear verschoben werden, wodurch der Abstand zwischen der Befestigung für das Teilstück 11 und der Verankerung 10 geändert, insbesondere verkürzt wird, um den Seilzug insgesamt zu spannen.
An dem der festen Spindel 40' abgewandten Seite weist die sich drehende Hülse 75 wie in den oben erläuterten Ausführungsformen einen Drehteller 45 auf, der bei einer Zugbelastung einen Reibschluss mit einer Reibfläche 36 herbeiführt und dadurch eine Drehung der Hülse 75 und damit eine Änderung des Abstands zwischen dem Teilstück 11 und der Verankerung 10 verhindert. Auch in der Ausführungsform von 19 kann die Drehung des Drehtellers 45 zusätzlich durch Vorrichtungen wie sie oben im Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen erläutert worden sind blockiert werden.
Schließlich erkennt man, dass auch in der Ausführungsform aus 19 das sich drehende Element, in diesem Fall die Hülse 75, in einer Lagerspitze 42 endet, die in einer korrespondierenden Lagerfläche 81 gelagert ist. Auch hier ist die Lagerfläche 81 so ausgebildet, dass ein im Wesentlichen punktförmiger Kontakt erzielt wird. Daher kann sich die Hülse 75 leicht drehen.

Claims

Vorrichtung zum selbsttätigen Einstellen der Vorspannung eines Zugelements (10, 11), insbesondere eines Seilzugs, aufweisend: a. ein Elastizitätselement (50), das zur Erhöhung der Vorspannung auf eine erste Befestigungseinrichtung (20) für einen ersten Abschnitt (10) des Zugelements einwirkt, b. eine zweite Befestigungseinrichtung (30) für einen zweiten Abschnitt (11) des Zugelements; c. ein an der ersten Befestigungseinrichtung angeordnetes Gewinde (70, 71, 70'), das mit einer Spindel (40, 40') zusammenwirkt, so dass eine Änderung des Abstands zwischen der ersten Befestigungseinrichtung (20) und der zweiten Befestigungseinrichtung (30) zu einer Drehung der Spindel (40) oder des Gewindes (70') führt, und d. Blockierelemente (36, 45; 236, 245), die so angeordnet sind, dass sie bei einer Zugbelastung des Zugelements (10, 11) eine Drehung der Spindel (40) bzw. des Gewindes (70') blockieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Blockierelemente (36, 45; 236, 245) die Drehung der Spindel (40) bzw. des Gewindes (70') durch einen Reibschluss blockieren.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Blockierelemente einen mit der Spindel (40) bzw. dem Gewinde (70') verbundenen Drehteller (45; 245, 45')) und eine Reibfläche (36; 236) umfassen, wobei der Reibschluss zwischen dem Drehteller (45; 245) und der Reibfläche (36; 236) erfolgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 3, wobei die Spindel (40) bzw. das Gewinde (70') eine Lagerspitze (42) aufweist, die sich in einer Lagervertiefung (81) drehen kann.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lagervertiefung (81) eine Formgebung für einen im Wesentlichen punktförmigen Lagerkontakt der Lagerspitze (42) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 5, wobei die Vorrichtung ferner ein Blockiermittel (100; 210) aufweist, um die Drehung der Spindel (40) bzw. des Gewindes (70') unabhängig von der Zugbelastung zu blockieren.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend ein Verriegelungsmittel (101; 220), mit dem das Blockiermittel (100; 210) in einer die Drehung der Spindel (40) bzw. des Gewindes (70') blockierenden Position verriegelt werden kann.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Elastizitätselement (50) eine Druck- und/oder eine Zugfeder und/ oder eine Torsionsfeder umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Elastizitätselement im Wesentlichen koaxial oder parallel zur Zugrichtung des Zugelements (10, 11) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Befestigungseinrichtung (20) einen ersten Befestigungsrahmen umfasst, auf dessen einer Seite das Zugelement (10) befestigt werden kann und auf dessen anderer Seite eine Nuss (70) mit einem Innengewinde (71) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 10 wobei der erste Befestigungsrahmen (20) in einem Gehäuse (1, 2) gleitbar angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Elastizitätselement (50) um die ersten Befestigungseinrichtung (20) herum angeordnet ist und gegen zumindest einen seitlichen Vorsprung (21) der ersten Befestigungseinrichtung (20) drückt.