DE102016103934A1

DE102016103934A1 - Spanneinrichtung, Verschlusssystem, sowie Verwendungen eines Verschlusssystems

Info

Publication number: DE102016103934A1
Application number: DE102016103934.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-03-05
Also published as: DE102016103934B4

Abstract

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Spanneinrichtung (14), insbesondere eine Spanneinrichtung für ein Verschlusssystem (12), ein Verschlusssystem (12) mit zumindest einer Spanneinrichtung (14), sowie Verwendungen solcher Verschlusssysteme (12). Die Spanneinrichtung (14) weist ein Gehäuse (30), das eine Lagerung (50) definiert, ein verzahntes Stellrad (38), und ein verzahntes Antriebsrad (40) auf, wobei das Antriebsrad (40) drehbar an der Lagerung (50) aufgenommen ist, wobei das Stellrad (38) zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zu-stand im Gehäuse (30) verlagerbar ist, wobei das Stellrad (38) im ersten Zustand verdrehgesichert am Gehäuse (30) festgelegt ist, und wobei das Stellrad (38) im zweiten Zustand durch das Antriebsrad (40) relativ zum Gehäuse (30) verdrehbar ist.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Spanneinrichtung, insbesondere eine Spanneinrichtung für ein Verschlusssystem, die zum definierten Spannen und Lösen eines strangförmigen oder bandförmigen Zugmittels einsetzbar ist. Ferner betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verschlusssystem, das mit zumindest einer derartigen Spanneinrichtung versehen ist. Schließlich betrifft die vorliegende Offenbarung vorteilhafte Verwendungen solcher Verschlusssysteme.
Aus der US 2010/0139057 A1 ist eine Rolle zur Verwendung in einem Schnürsystem bekannt, wobei die Rolle ein Gehäuse mit mehreren Vertiefungen, eine durch das Gehäuse gehaltene Spule, und einen Knopf aufweist, der durch das Gehäuse gehalten wird, wobei die Spule Arme und einen ringförmigen Kanal aufweist, wobei die Rolle dazu ausgestaltet ist, dass die Spule in dem in der Spule ausgebildeten Kanal einen Seilzug aufnimmt, wenn die Spule relativ zum Gehäuse in eine erste Richtung gedreht wird, wobei der Seilzug aus dem in der Spule ausgebildeten Kanal freigegeben werden kann, wenn die Spule relativ zum Gehäuse in eine zweite Richtung gedreht wird, wobei jeder der Arme einen Endabschnitt definiert, und wobei jeder Endabschnitt dazu ausgebildet ist, selektiv mit jeder der mehreren Vertiefungen in Eingriff gebracht zu werden, um zu verhindern, dass sich die Spule in die zweite Richtung relativ zum Gehäuse dreht, wenn sich einer oder mehrere der Arme in einer ersten Position befinden.
Spanneinrichtungen gemäß der vorstehend genannten Art finden Anwendung im Freizeitbereich, insbesondere bei Verschlusssystemen für Schuhe, Stiefel, Helme, Kopfbedeckungen, Gurte, Sportausrüstungen und dergleichen. Weitere Anwendungsfelder sind allgemein Schließsysteme und Spannsysteme für Bekleidungsstücke, Gurte und Befestigungsmaterial zur Befestigung von Gütern und ähnliche Verwendungen, bei denen gezielt ein strangförmiges oder bandförmiges Zugmittel gespannt und bei Bedarf gelöst werden soll. Konkrete Anwendungen finden sich beispielhaft bei orthopädischen Produkten wie etwa Orthesen, Gehhilfen, Stabilisierungen und Bandagen, wobei es häufig um eine sichere und bei Bedarf lösbare Befestigung am Körper geht.
Bei den Zugmitteln handelt es sich allgemein um bandförmige oder strangförmige Zugmittel, diese können allgemein auch als Laces bezeichnet werden. Die Spanneinrichtungen können dazu ausgestaltet sein, ein einziges Zugmittel zu spannen und definiert freizugeben. Es ist jedoch auch vorstellbar, zwei Zugmittel durch eine entsprechende Relativbewegung zueinander bzw. voneinander weg zu spannen und freizugeben.
Im Hinblick auf mögliche Verwendungen solcher Spanneinrichtungen und von mit derartigen Spanneinrichtungen versehenen Verschlusssystemen wird ergänzend auf die oben genannte US 2010/0139057 A1 verwiesen.
Es hat sich gezeigt, dass mittels aus dem Stand der Technik bekannter Spanneinrichtungen einerseits aufwendige Schnürvorgänge bzw. Befestigungsvorgänge vermeidbar sind, wie etwa das klassische Schnüren von Schnürsenkeln. Ferner hat sich gezeigt, dass ein durch eine derartige Spanneinrichtung ermöglichtes definiertes Spannen und Freigeben etwa bei der Anpassung und Befestigung von Helmen, anderen Kopfbedeckungen, Schuhen, Stiefeln sowie von Orthesen, Bandagen und ähnlichen medizinischen Hilfsmitteln von Vorteil ist. Dies betrifft insbesondere die Möglichkeit zur Feinverstellung.
Ein weiterer Vorteil, den Spanneinrichtungen gemäß der vorstehend genannten Art mit sich bringen, ist die Möglichkeit zur "verdeckten" Betätigung. Demgemäß kann eine solche Spanneinrichtung auch in einem Bereich angeordnet sein, der nicht ohne weiteres für einen Bediener einsehbar ist. Dies betrifft beispielhaft die Anordnung an einem rückwärtigen Ende eines Helmes sowie die Anordnung an einem rückwärtigen Ende eines Schuhs oder Stiefels.
Jedoch hat sich gezeigt, dass aus dem Stand der Technik bekannte Spanneinrichtungen häufig eine hohe Komplexität aufweisen, wodurch einerseits der Aufwand zur Herstellung steigt. Ferner steigt mit der Komplexität auch die Anfälligkeit für Fehler, die etwa Montagefehler, Wartungsfehler und Bedienfehler umfassen. Ein weiterer Nachteil kann darin gesehen werden, dass aufgrund der filigranen, komplexen Gestaltung im Falle eines Fehlers häufig als Folgeerscheinung die Spanneinrichtung irreparabel beschädigt wird, wodurch ein Austausch erforderlich ist. Darüber hinaus wird die Bedienung vorbekannter Spanneinrichtungen zuweilen als aufwendig und komplex empfunden.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Offenbarung die Aufgabe zugrunde, eine Spanneinrichtung sowie ein mit zumindest einer derartigen Spanneinrichtung versehenes Verschlusssystem anzugeben, die zumindest im Hinblick auf einige der vorstehend genannten Nachteile und Eigenarten alternative, vorzugsweise verbesserte Gestaltungen aufweisen. Insbesondere soll eine Spanneinrichtung angegeben werden, die in einfacher Weise herstellbar und montierbar ist, wobei eine Montage auch für einen Endverbraucher ermöglicht ist. Darüber hinaus soll die Spanneinrichtung ein möglichst robustes Betriebsverhalten gewährleisten. Insbesondere soll die Spanneinrichtung eine geringe Fehleranfälligkeit aufweisen. Ferner soll die Spanneinrichtung möglichst unempfindlich auf Überlastungen reagieren. Darüber hinaus soll die Spanneinrichtung möglichst intuitiv und einfach bedienbar sein. Die Spanneinrichtung soll für zumindest einige der vorstehend genannten Anwendungsfelder und Einsatzgebiete geeignet sein.
Die Spanneinrichtung betreffend wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Spanneinrichtung, insbesondere eine Spanneinrichtung für ein Verschlusssystem, gelöst, wobei die Spanneinrichtung Folgendes aufweist:

– ein Gehäuse, das eine Lagerung definiert,
– ein verzahntes Stellrad, und
– ein verzahntes Antriebsrad, wobei das Antriebsrad drehbar an der Lagerung aufgenommen ist, wobei das Stellrad zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand im Gehäuse verlagerbar ist, wobei das Stellrad im ersten Zustand verdrehgesichert am Gehäuse festgelegt ist, und wobei das Stellrad im zweiten Zustand durch das Antriebsrad selektiv zum Gehäuse verdrehbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollständig gelöst.
Erfindungsgemäß ermöglicht nämlich die Spanneinrichtung mit einer deutlich reduzierten Teilezahl die erforderliche Funktion, die für ein definiertes, bedarfsweises Spannen, Halten und Lösen bzw. Freigeben eines strangförmigen oder bandförmigen Zugmittels erforderlich ist. Ein wesentlicher Aspekt dieser Gestaltung ist die Anordnung des Stellrades in Bezug auf das Gehäuse. Vorzugsweise ist nämlich das Stellrad "schwimmend" am Gehäuse gelagert bzw. aufgenommen. Dies heißt mit anderen Worten, das Stellrad ist beispielsweise radial in Bezug auf die Lagerung verlagerbar.
Die radiale Verlagerung des Stellrades kann einerseits ein Festlegen des Stellrades am Gehäuse bewirken, wodurch eine Sperrstellung oder Haltestellung realisierbar ist. Das Festlegen des Stellrades am Gehäuse kann etwa ein Verrasten des Stellrades umfassen, insbesondere ein formschlüssiges Verrasten. Grundsätzlich kann das Stellrad im ersten Zustand auch reibschlüssig am Gehäuse festgelegt sein. Ferner sind Kombinationen aus formschlüssiger und kraftschlüssiger (reibschlüssiger) Lagesicherung im ersten Zustand vorstellbar.
Vorzugsweise ist das Stellrad als kombiniertes Spann- und Halterad ausgeführt. Demgemäß ist das Stellrad dazu ausgeführt, mit dem Zugmittel zusammenzuwirken. Beispielhaft kann das strangförmige oder bandförmige Zugmittel in definierter Weise am Stellrad befestigt bzw. aufgenommen sein, um bei Bedarf aufgewickelt oder abgewickelt zu werden.
Da das Stellrad zwischen seinem ersten Zustand in Bezug auf das Gehäuse und seinem zweiten Zustand in Bezug auf das Gehäuse verlagerbar, insbesondere radial verlagerbar ist, ändert sich beim Übergang zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand auch der Achsabstand zwischen dem Stellrad und der durch das Gehäuse definierten Lagerung. An dieser Lagerung ist jedoch das Antriebsrad drehbar aufgenommen. Demgemäß erfolgt beim Übergang des Stellrades zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand eine Achsabstandsänderung betreffend den Achsabstand zwischen dem Stellrad und dem Antriebsrad.
Kontaktelemente des Antriebsrades und des Stellrades, die zumindest zeitweise aneinander angreifen, können entsprechend ausgelegt werden, um die gewünschte Bewegungsübertragung zwischen dem Antriebsrad und dem Stellrad auch bei einem veränderlichen Achsabstand zu gewährleisten. Mit anderen Worten kann das Antriebsrad einerseits dazu genutzt werden, das Stellrad anzutreiben bzw. zu verdrehen. Ferner kann das Antriebsrad dazu genutzt werden, das Stellrad zumindest abschnittsweise oder zeitweise ausgehend vom ersten Zustand in den zweiten Zustand zu bringen. Mit anderen Worten kann das Antriebsrad das Stellrad sowohl entriegeln als auch antreiben.
Der erste Zustand des Stellrades kann allgemein auch als Sperrstellung bezeichnet werden. Der zweite Zustand des Stellrades kann allgemein auch als Mitnahmestellung bezeichnet werden. Es versteht sich, dass dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand nicht unbedingt jeweils eine einzige, eindeutige Orientierung bzw. Position des Stellrades zugeordnet sein muss. Vielmehr können dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand, im Hinblick auf die Lage des Stellrades, entsprechende Bereiche zugeordnet sein. In funktionaler Hinsicht ist das Stellrad im ersten Zustand gegen eine Verdrehung um die Lagerung zumindest so weit gesichert, dass ein mit dem Stellrad gekoppeltes strangförmiges oder bandförmiges Zugmittel unter Vorspannung gehalten werden kann. Demgegenüber ist das Stellrad im zweiten Zustand in definierter Weise, etwa durch Einleitung eines Verstellmoments über das Antriebsrad, um die Lagerung verdrehbar, um das mit dem Stellrad gekoppelte strangförmige oder bandförmige Zugmittel definiert nachspannen oder freigeben zu können.
Bei einer Betätigung des Stellrades über das Antriebsrad zum Zwecke des Nachspannens kann ein wiederholter Wechsel des Stellrades zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand stattfinden. Mit anderen Worten ähnelt die Funktion der Spanneinrichtung grundsätzlich der eines Klinkenmechanismus, der etwa ein verzahntes Rad, eine Sperrklinke sowie ein Gehäuse aufweist, das das Rad und die Sperrklinke miteinander verbindet. Ein Unterschied zu einem Sperrklinkenmechanismus besteht jedoch darin, dass das Antriebsrad das Stellrad sowohl antreiben als auch aus einem Sperrzustand in einen Freigabezustand überführen kann. Mit anderen Worten reicht vorzugsweise eine einzige Betätigungsbewegung aus, um in definierter Weise die Spanneinrichtung betreiben zu können. Es ist nicht erforderlich, über ein separates Element zunächst das Stellrad freizugeben.
Ein wesentlicher Vorteil der oben genannten Ausgestaltung besteht darin, dass nur eine sehr geringe Anzahl an Teilen erforderlich ist, um die wesentliche Funktion der Sperreinrichtung bereitzustellen. Ferner vereinfacht sich die Bedienung, da kein separater Freigabemechanismus betätigt werden muss.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung weist die Spanneinrichtung ferner ein Vorspannelement auf, das das Stellrad in Richtung auf den ersten Zustand vorspannt. Bei dem Vorspannelement kann es sich beispielhaft um ein Federelement handeln. Es wäre jedoch grundsätzlich auch vorstellbar, das Gehäuse selbst als Vorspannelement auszuführen, sofern dieses z.B. hinreichend deformierbar ist.
Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist kein Vorspannelement erforderlich. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Stellrad, etwa aufgrund seines Eigengewichts, selbsttätig in Richtung auf den ersten Zustand gedrängt wird. Gleichwohl kann ein Vorspannelement den Anwendungsbereich der Spanneinrichtung erweitern, insbesondere im Hinblick auf verschiedene Einbaulagen und Einbauorientierungen.
Um das Stellrad aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu verlagern, muss die durch das Vorspannelement aufgebrachte Kraft überwunden werden. Dies erfolgt etwa durch geeignete Auslegung einer Verzahnung zwischen dem Stellrad und dem Antriebsrad, wobei das Antriebsrad das Stellrad einerseits ausrückt, insbesondere radial ausrückt, und zwar gegen die Kraft des Vorspannelements. Ferner ist das Antriebsrad dazu ausgebildet, das Stellrad im zweiten Zustand zu verdrehen.
Mit anderen Worten kann sich bei der Verzahnungspaarung zwischen dem Antriebsrad und dem Stellrad während des Wälzvorgangs eine Umfangskraftkomponente und eine Radialkraftkomponente ergeben. Die Radialkraftkomponente wirkt im Wesentlichen der durch das Vorspannelement aufgebrachten Kraft entgegen. Die Umfangskomponente bewirkt eine Relativverdrehung zwischen dem Antriebsrad und dem Stellrad, wobei sich beide um die Lagerung am Gehäuse verdrehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Spanneinrichtung ist das Vorspannelement am Gehäuse abgestützt. Vorzugsweise ist das Vorspannelement integral mit zumindest einem Teil des Gehäuses gefertigt. Gemäß dieser Ausgestaltung kann es sich bei dem Vorspannelement beispielhaft um eine Kunststofffeder handeln, die einstückig mit dem Gehäuseteil gefertigt ist, insbesondere mittels Spritzguss. Bei dem Vorspannelement kann es sich jedoch auch um eine umspritzte Metallfeder handeln. Gleichwohl sind auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen ein separates Vorspannelement mit dem Gehäuse gefügt wird und insbesondere unter Vorspannung zwischen dem Gehäuse und dem Stellrad aufgenommen ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Spanneinrichtung ist das Gehäuse als zweiteiliges Gehäuse mit axialer Teilung ausgeführt, wobei das Gehäuse eine Gehäusebasis und einen Gehäusedeckel umfasst, und wobei die Gehäusebasis einen Dom aufweist, der zur Aufnahme des Antriebsrades ausgebildet ist. Demgemäß kann der Dom die Lagerung für das Antriebsrad bereitstellen. Vorzugsweise durchragt der Dom auch das Stellrad. Gemäß dieser Ausgestaltung ist das Stellrad als Stellring ausgeführt, wobei der Dom und das am Dom aufgenommene Antriebsrad eine Innenausnehmung des Stellrades durchragen.
Vorzugsweise ist das Antriebsrad axial verschieblich am Dom aufgenommen. Dies erlaubt ein axiales Verfahren des Antriebsrades entlang der durch den Dom bereitgestellten Lagerung. Dies kann dazu genutzt werden, um weitere Betriebszustände der Spanneinrichtung herbeizuführen. An zumindest der Gehäusebasis oder dem Gehäusedeckel kann ferner ein integral gestaltetes Vorspannelement vorgesehen sein.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Spanneinrichtung weist das Stellrad eine Mitnahmeverzahnung und eine Rastverzahnung auf, wobei die Rastverzahnung im ersten Zustand mit gehäusefesten Rastelementen im Eingriff steht, und wobei die Mitnahmeverzahnung zumindest im zweiten Zustand mit einer Antriebsverzahnung des Antriebsrades im Eingriff steht. Mit anderen Worten ist das Stellrad im ersten Zustand über seine Rastverzahnung mit gehäusefesten Rastelementen, die entsprechende Gegenzähne aufweisen können, verrastet.
Die obige Ausgestaltung schließt nicht aus, dass auch im ersten Zustand ein Eingriff zwischen der Mitnahmeverzahnung des Stellrades sowie der Antriebsverzahnung des Antriebsrades gegeben ist. Wie vorstehend bereits erwähnt, kann der Übergang zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand des Stellrades eine Veränderung des Achsabstands zwischen dem Stellrad und dem Antriebsrad umfassen. Sowohl bei einem ersten Achsabstand, der etwa dem ersten Zustand zugeordnet ist, als auch bei einem zweiten Achsabstand, der etwa dem zweiten Achsabstand zugeordnet ist, kann ein Eingriff zwischen der Mitnahmeverzahnung und der Antriebsverzahnung gegeben sein. Es versteht sich, dass sich aufgrund der Veränderung des Achsabstands die Eingriffslinie zwischen der Mitnahmeverzahnung und der Antriebsverzahnung ändert.
Ferner schließt die obige Ausgestaltung nicht aus, dass sich das Stellrad in einem weiteren Zustand befinden kann, in dem weder ein Eingriff mit den Rastelementen, noch ein Eingriff mit der Antriebsverzahnung besteht. Dieser Zustand kann auch als Freilaufzustand bezeichnet werden. Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausgestaltungen wird der Freilaufzustand nicht unmittelbar über eine Bewegung des Stellrades gegenüber seiner Lage im zweiten Zustand, sondern primär über eine gezielte axiale Verlagerung des Antriebsrades herbeigeführt, die ein Ausrücken der Antriebsverzahnung und der Mitnahmeverzahnung aus dem Eingriff umfasst.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Spanneinrichtung bewirkt eine Verdrehung des Antriebsrades in zumindest einer Drehrichtung ein radiales Ausrücken des Stellrades aus den Rastelementen und eine Verdrehung des Stellrades. Mit anderen Worten ist es nicht erforderlich, das Stellrad über ein separates Element auszurücken bzw. für die Verdrehung freizugeben. Dies führt zu wesentlichen Vereinfachungen bei der Bedienung sowie bei der Herstellung und der Montage der Spanneinrichtung.
Mit anderen Worten wirken Zähne der Antriebsverzahnung und diesen zugeordnete Zähne der Mitnahmeverzahnung derart zusammen, dass sowohl eine Drehkomponente entsteht, die auf das Stellrad wirkt, als auch eine Radialkomponente, die eben das Ausrücken des Stellrades aus den Rastelementen und ggf. gegen die Kraft des Vorspannelements bewirkt.
Insgesamt kann die Spanneinrichtung somit etwa ähnlich einem Sperrklinkenmechanismus gestaltet sein. Dies kann insbesondere eine Gestaltung umfassen, die im ersten Zustand des Stellrades ein selbsttätiges Ausrücken sicher verhindert. Mit anderen Worten liegt im ersten Zustand des Stellrades bei der Spanneinrichtung eine Selbsthemmung vor, die ein unbeabsichtigtes Lösen des Stellrades und des daran aufgenommenen strangförmigen oder bandförmigen Zugmittels verhindert.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Spanneinrichtung ist die Mitnahmeverzahnung als Innenverzahnung und die Rastverzahnung als Außenverzahnung ausgebildet. Auf diese Weise kann das Stellrad eine geringe axiale Erstreckung aufweisen. Insgesamt kann die Spanneinrichtung auch bei einem geringen axialen Bauraum realisiert werden. Vorzugsweise ist das Stellrad im Hinblick auf seine Axiallage definiert am Gehäuse aufgenommen. Insbesondere kann dies etwa eine Aufnahme zwischen zwei Stirnwänden des Gehäuses umfassen, die die Axialposition des Stellrades definieren.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung können sich die Mitnahmeverzahnung und die Rastverzahnung gewissermaßen im gleichen axialen Bauraum erstrecken, da eine von beiden als Innenverzahnung und eine von beiden als Außenverzahnung ausgeführt ist. Auf diese Weise gibt es keine nachteilige Behinderung oder Beeinträchtigung zwischen den beiden Verzahnungen.
Gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung ist die Mitnahmeverzahnung als Evolventenverzahnung ausgeführt. Demgemäß ist zumindest gemäß diesem Ausführungsbeispiel auch die Antriebsverzahnung des Antriebsrades als Evolventenverzahnung ausgeführt. Es versteht sich, dass andere Verzahnungsarten ohne weiteres vorstellbar sind, um etwa fertigungstechnischen oder funktionellen Randbedingungen genügen zu können.
Die Veränderung des Achsabstands zwischen dem Antriebsrad und dem Stellrad bei der Verlagerung des Stellrades zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand bedingt entsprechende Änderungen beim tatsächlichen Zahneingriff zwischen der Mitnahmeverzahnung und der Antriebsverzahnung. Zwischen der Mitnahmeverzahnung und der Antriebsverzahnung findet eine Wälzgleitbewegung statt, bei der sich die Eingriffslinie bzw. der Eingriffswinkel abhängig vom tatsächlichen Achsabstand verändern.
Diese bewusste Abkehr von der üblichen Gestaltung konventioneller Zahnräder mit festen Achsabstand erlaubt eben das Ausrücken des Stellrades aus seiner Sperrstellung bzw. Raststellung auf Basis radialer Kräfte, die zumindest teilweise durch den Wälzvorgang (Gleitwälzvorgang) zwischen der Mitnahmeverzahnung und der Antriebsverzahnung erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist die Rastverzahnung als Zykloidenverzahnung oder Hybridverzahnung ausgeführt. Vorzugsweise ist am Gehäuse eine Mehrzahl von zahnförmigen Rastelementen ausgebildet, die an die gegebene Zykloidenverzahnung oder Hybridverzahnung der Rastverzahnung angepasst sind. Eine Hybridverzahnung kann beispielhaft eine Mischung aus verschiedenen Zahnformen umfassen. Mit einer Hybridverzahnung kann beispielhaft eine kunststoffgerechte Gestaltung der beteiligten Zähne bzw. Verzahnungen bewirkt werden.
Die am Gehäuse ausgebildeten Rastelemente müssen nicht unbedingt vollständig zahnförmig gestaltet sein. Andere Elemente, die ein definiertes Einrasten der Rastverzahnung ermöglichen, sind vorstellbar.
Vorzugsweise sind die Rastelemente am Gehäuse in einem Gehäuseabschnitt angeordnet, der dem Vorspannelement gegenüberliegt. Mit anderen Worten ist das Vorspannelement an einem (radialen) Ende des Gehäuses aufgenommen, wogegen die Rastelemente an einem davon abgewandten Ende des Gehäuses ausgebildet sind. Zwischen dem Vorspannelement und den Rastelementen erstreckt sich die durch das Gehäuse definierte Lagerung, an der das Antriebsrad aufgenommen ist, das mit dem Stellrad zusammenwirkt.
Somit können das Stellrad, das Vorspannelement und die Rastelemente den gleichen axialen Bauraum beanspruchen, wodurch das Gehäuse sehr kompakt gestaltet sein kann.
Vorzugsweise sind die Rastverzahnung und die dieser zugeordneten Rastelemente derart gestaltet, dass einerseits im ersten Zustand des Stellrades eine sichere Verrastung ermöglicht ist. Hingegen soll auch ein definiertes Lösen oder Ausrücken der Rastverzahnung aus den gehäuseseitigen Rastelementen ermöglicht sein, welches allein durch das Zusammenwirken des Antriebsrades mit dem Stellrad ermöglicht ist. Mit anderen Worten können die Verzahnungsparameter der Zykloidenverzahnung oder Hybridverzahnung auf die beiden Zustände des Stellrades optimiert werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Spanneinrichtung weisen die Rastverzahnung und die Rastelemente drehrichtungsabhängig gestaltete Flanken auf. Auf diese Weise kann, den Betrieb der Spanneinrichtung betreffend, eine Sperrrichtung und eine dieser entgegen gerichtete Spannrichtung definiert werden. Eine Bewegung des Stellrades in der Spannrichtung bewirkt vorzugsweise ein Festziehen oder Nachspannen des strangförmigen oder bandförmigen Zugmittels. Es ist von Vorteil, wenn in der Spannrichtung kein hohes Lösemoment bzw. keine hohe Lösekraft für das Ausrücken des Stellrades aus der Sperrstellung erforderlich ist. Umgekehrt muss die Paarung aus Rastverzahnung und Rastelementen in der Sperrstellung auch die Vorspannung des gespannten strangförmigen oder bandförmigen Zugmittels aufnehmen bzw. halten. Es ist daher von Vorteil, Zahnflanken für die Sperrrichtung grundsätzlich steiler als Zahnflanken für die entgegengesetzte Spannrichtung auszuführen.
Es versteht sich, dass gleichwohl auch Gestaltungen der Spanneinrichtung vorstellbar sind, die symmetrisch gestaltete Flanken aufweisen. Dies kann für bestimmte Anwendungen und Einsatzgebiete durchaus bevorzugt sein.
Allgemein sind die erzielbaren Haltekräfte der Spanneinrichtung sowohl von der Gestaltung der Antriebsverzahnung und der Mitnahmeverzahnung als auch von der Gestaltung der Rastverzahnung und der Rastelemente abhängig. Spannkräfte, die über das Zugmittel auf die Spanneinrichtung einwirken, wirken etwa als Umfangskräfte auf das Stellrad.
Vorzugsweise sind die beteiligten Verzahnungen derart ausgeführt, dass eine maximale Vorspannkraft, die über das Zugmittel auf das Stellrad aufgebracht werden kann, nicht in einer Radialkomponente resultiert, die eben ein Ausrücken des Stellrades aus der Sperrstellung bewirken kann. Somit ist das Stellrad und somit auch die Spanneinrichtung im zweiten Zustand sicher verrastet, wobei die Selbsthemmung, die durch den jeweiligen Zahneingriff zwischen dem Antriebsrad und dem Stellrad sowie zwischen dem Stellrad und den gehäuseseitigen Rastelementen bedingt ist, ein unerwünschtes Ausrücken wirksam verhindert. Dieser Zustand kann mit einer sehr geringen Teilezahl bewirkt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Spanneinrichtung weist das Stellrad einen konischen Abschnitt auf, wobei auch das Antriebsrad einen konischen Abschnitt aufweist, wobei der konische Abschnitt des Stellrades und der konische Abschnitt des Antriebsrades gegensinnig orientiert sind, und wobei eine axiale Relativbewegung zwischen dem Antriebsrad und dem Stellrad eine radiale Verlagerung des Stellrades bewirkt.
Auf diese Weise kann das Antriebsrad durch eine axiale Verlagerung das Stellrad entgegen der Kraft der Feder und entsprechender radial wirksamer Komponenten der Haltekraft des Zugmittels verlagern, wenn die konischen Abschnitte des Antriebsrades und des Stellrades zusammenwirken. Durch diese Maßnahme kann das Stellrad in einen Freilauf überführt werden, bei dem einerseits die Rastverzahnung des Stellrades aus den gehäuseseitigen Rastelementen ausgerückt ist. Ein solcher Freilaufzustand des Stellrades kann auch als dritter Zustand bezeichnet werden, zumindest in funktioneller Hinsicht. Im Hinblick auf die Lage des Stellrades entspricht der Freilaufzustand grundsätzlich dem zweiten Zustand. Jedoch bewirkt die axiale Verlagerung des Antriebsrades zusätzlich ein Ausrücken der Antriebsverzahnung aus der Mitnahmeverzahnung des Stellrades. Diese Gestaltung kann auch als Quick-Release Funktion oder Schnelllösefunktion bezeichnet werden.
Demgemäß ist in diesem Zustand keine Verdrehung des Stellrades durch das Antriebsrad ermöglicht. Vielmehr kann sich das Stellrad im Freilaufzustand ohne großen Widerstand von selbst relativ zum Gehäuse und ohne einen Zahneingriff mit dem Antriebsrad verdrehen. Der Freilaufzustand des Stellrades erlaubt beispielhaft ein schnelles Lösen des strangförmigen oder bandförmigen Zugmittels, indem am Zugmittel gezogen wird und über das Zugmittel die Verdrehung des sich im Freilaufzustand befindlichen Stellrades bewirkt wird.
Die konischen Abschnitte am Stellrad und am Antriebsrad können als Ausrückkontur bezeichnet werden. Nach Art einer Kupplung bewirkt eine axiale Verlagerung über die zusammenwirkenden konischen Abschnitte des Stellrades und des Antriebsrades ein Ausrücken der Rastverzahnung aus den Rastelementen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Spanneinrichtung ist das Antriebsrad relativ zum Gehäuse axial verschiebbar, wobei das Stellrad axial am Gehäuse gehalten ist, und wobei das Antriebsrad zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verlagerbar ist, wobei in der ersten Stellung ein Eingriff zwischen der Mitnahmeverzahnung und der Antriebsverzahnung gewährleistet ist, und wobei in der zweiten Stellung die Mitnahmeverzahnung und die Antriebsverzahnung nicht miteinander im Eingriff stehen. Ferner bewirkt die Bewegung des Antriebsrades zwischen der ersten und der zweiten Stellung eine radiale Verlagerung des Stellrades in Bezug auf das Gehäuse.
Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung wirkt das Vorspannelement, insbesondere das Federelement, der axialen Bewegung des Antriebsrades und somit der hieraus resultierenden Verlagerung des Stellrades in den Freilaufzustand entgegen. Dies hat den Vorteil, dass ein einziges Vorspannelement sowohl das Stellrad als auch das Antriebsrad in eine Ursprungskonfiguration bzw. Basiskonfiguration drängen kann. Dies kann die erforderliche Teileanzahl weiter minimieren.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung weist das Antriebsrad ferner einen umlaufenden Ringabschnitt auf, der dem konischen Abschnitt benachbart ist. Vorzugsweise dient der Ringabschnitt im Freilaufzustand der Spanneinrichtung als Kontaktfläche oder Gleitfläche für die Mitnahmeverzahnung des Stellrades, die ja im Freilaufzustand nicht mehr mit der Antriebsverzahnung zusammenwirkt. Der Ringabschnitt hält das Stellrad im Freilaufzustand in seinem ausgerückten Zustand. Im Freilaufzustand kann das Stellrad nicht durch die Kraft des Vorspannelements zurück in die Raststellung verbracht werden. Dies wird erst dann ermöglicht, wenn das Antriebsrad gegensinnig axial verlagert wird, so dass die Mitnahmeverzahnung nicht mehr den Ringabschnitt kontaktiert, dafür aber wieder in einen Eingriff mit der Antriebsverzahnung des Antriebsrades einrückt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Spanneinrichtung weist das Stellrad eine Aufnahme für ein strangförmiges oder bandförmiges Zugmittel auf, insbesondere eine umlaufende Nut, wobei im Gehäuse zumindest eine Öffnung für das Zugmittel ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Zugmittel auf das Stellrad aufgewickelt bzw. vom Stellrad abgewickelt werden, um durch das Stellrad gespannt bzw. gelöst zu werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung ist die umlaufende Nut für das Zugmittel mittig in der Rastverzahnung am Stellrad ausgebildet, wobei die Nut zumindest eine erhabene Seitenwand aufweist, die vom Vorspannelement kontaktiert wird. Diese Ausgestaltung macht sich zunutze, dass die Rastverzahnung zweigeteilt, von der Nut unterbrochen, ausgeführt sein kann. Eine entsprechende Gegenverzahnung, die zahnförmigen Rastelemente am Gehäuse, kann ebenso zweiteilig ausgeführt sein. Somit kann zwischen den axial voneinander versetzten Abschnitten zumindest eine erhabene Seitenwand, vorzugsweise zwei erhabene Seitenwände, vorgesehen sein, deren Außendurchmesser größer als ein Außendurchmesser (Kopfkreisdurchmesser) der Rastverzahnung ist. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Vorspannelement kontinuierlich an das Stellrad angreifen kann, indem die Seitenwand (und nicht die Zähne der Rastverzahnung) vom Vorspannelement kontaktiert wird.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung der Spanneinrichtung sind zumindest das Gehäuse, das Stellrad und das Antriebsrad aus Kunststoffwerkstoffen gefertigt. Vorzugsweise ist auch das Vorspannelement aus einem Kunststoffwerkstoff gefertigt. Dies kann insbesondere eine urformende Fertigung mittels Spritzguss umfassen. Auf diese Weise ist eine wirtschaftliche Fertigung auch großer Stückzahlen ermöglicht. Es hat sich gezeigt, dass die Funktionsanforderungen durch die Spanneinrichtung auch dann erfüllt werden können, wenn die besagten Komponenten aus Kunststoffwerkstoffen gefertigt sind. Vorzugsweise ist das Vorspannelement mit zumindest einem Teil des Gehäuses integral gefertigt. Vorzugsweise sind zumindest einige der beteiligten Verzahnungen, vorzugsweise sämtliche beteiligten Verzahnungen, aus Kunststoffwerkstoffen gefertigt.
Das Verschlusssystem betreffend wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verschlusssystem mit zumindest einer Spanneinrichtung gelöst, die gemäß zumindest einer der hier beschriebenen Ausführungsformen gestaltet ist, wobei das Verschlusssystem ferner zumindest ein strangförmiges oder bandförmiges Zugmittel aufweist, das durch die Spanneinrichtung in definierter Weise spannbar und lösbar gehalten ist.
Ein Spannen (Anziehen) und Lösen (Freigeben) des Zugmittels kann beispielhaft abhängig von einer Drehrichtung des Antriebsrades definiert sein. Am Antriebsrad der Spanneinrichtung kann beispielhaft ein Antrieb zu dessen Betätigung vorgesehen sein. Bei dem Antrieb kann es sich etwa um einen Mehrkantantrieb, einen Rändelantrieb oder um ein ähnliches Gestaltelement handeln.
Vorteilhafte Verwendungen des Verschlusssystems betreffen die Verwendung als Schuhverschluss, Stiefelverschluss, Kopfbedeckungsverschluss, Bekleidungsverschluss, Helmverschluss, Orthesenverschluss, Taschenverschluss, Rucksackverschluss, Kofferverschluss oder Behälterverschluss. Dies schließt weitere vorteilhafte Verwendungen in einem ähnlichen Umfeld nicht aus.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird die Aufgabe der Erfindung ferner gelöst durch eine digitale Datenverkörperung, insbesondere eine CAD-Datenverkörperung zumindest einer Komponente einer Spanneinrichtung, vorzugsweise der gesamten Spanneinrichtung, gemäß zumindest einem der hierin genannten Aspekte, wobei die Datenverkörperung dazu geeignet ist, mittels eines CAD-basierten Verfahrens, insbesondere mittels eines Rapid Prototyping Verfahrens, zumindest eine Komponente für die Spanneinrichtung herzustellen.
Die digitale Datenverkörperung kann Teile der Spanneinrichtung betreffen, wobei die Datenverkörperung vorzugsweise die gesamte Spanneirichtung abbildet. Die digitale Datenverkörperung kann Bestandteil oder Basis eines Programmcodes eines Computerprogramms sein, das, wenn es einer numerisch gesteuerten Fertigungsanlage zugeführt und dort ausgeführt wird, eine Reproduktion bzw. Herstellung der Komponente oder der gesamten Spanneinrichtung ermöglicht.
Das CAD-basierte Verfahren kann allgemein auch als numerisch gestütztes Verfahren bezeichnet werden. Übliche Rapid Prototyping Verfahren können auch als generative oder additive Fertigungsverfahren bezeichnet werden. Eine umgangssprachliche Bezeichnung ist 3D-Druck.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird die Aufgabe der Erfindung ferner gelöst durch eine Datensignal, das zur Erzeugung einer Widergabe einer Datenverkörperung geeignet ist, wobei das Datensignal Daten enthält, die zur Herstellung einer Spanneinrichtung, gemäß zumindest einem der hierin genannten Aspekte geeignet ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird die Aufgabe der Erfindung ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer Spanneinrichtung, umfassend die folgenden Schritte:

– Bereitstellung einer digitalen Datenverkörperung, insbesondere einer CAD-Datenverkörperung, zumindest einer Komponente einer Spanneinrichtung, vorzugsweise der gesamten Spanneinrichtung, gemäß zumindest einem hierin genannten Aspekt, und
– Herstellung zumindest einer Komponente einer Spanneinrichtung, vorzugsweise der gesamten Spanneinrichtung, mittels eines CAD-basierten Verfahrens, insbesondere mittels eines Rapid Prototyping Verfahrens oder eines Verfahrens zur generative Fertigung, auf Basis der digitalen Datenverkörperung.

Dem Schritt der Bereitstellung kann ein Schritt vorgeschaltet sein, der eine Modellierung der Datenverkörperung umfasst. Dies kann mit einem Scan bzw. einer Vermessung eines realen Modells einhergehen. Ferner kann die Modellierung eine Eingabe entsprechender Parameter in einem CAD-Programm beinhalten.
Dem Schritt der Modellierung und dem Schritt der Bereitstellung kann ein Upload oder Transfer der Datenverkörperung bzw. eines ausführbaren Computerprogramms bzw. einer Datei in einer Interpretersprache, die die Datenverkörperung enthält, zwischengeschaltet sein. Auf diese Weise kann ein Transfer von einem Rechner-Arbeitsplatz hin zu einem Server oder einer Plattform erfolgen.
Der Schritt der Bereitstellung der Datenverkörperung kann beispielsweise die Bereitstellung in einem Portal oder einer Datenbank umfassen, wobei das Portal oder die Datenbank über das Internet oder einen vergleichbaren Kanal zugänglich sind. Die Datenverkörperung kann zum Download bereitstehen und auf diese Weise verteilt werden.
Der Schritt der Herstellung kann eine Umwandlung oder Compilierung der Datenverkörperung in ein Datenformat umfassen, das für eine aktuell genutzte Fertigungseinrichtung interpretierbar und verarbeitbar ist.
Der Schritt der Herstellung kann eine Fertigung in einem montierten oder vormontierten Zustand umfassen, wobei zumindest einige Komponenten in einer Relativausrichtung gefertigt werden, die ihrer Zuordnung im fertig gefügten betriebsfähigen Zustand entspricht. Alternativ können die Komponenten (räumlich oder zeitlich) separat gefertigt und miteinander gefügt werden.
Es versteht sich, dass die Fertigung der Spanneinrichtung auch im Rahmen einer konventionellen Herstellung erfolgen kann, die etwa urformende Fertigungsschritte wie Spritzguss oder dergleichen umfasst.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
1 eine perspektivische, schematische frontale Ansicht eines Schuhs mit einer ersten Ausführungsform eines Verschlusssystems;
2 eine perspektivische schematische frontale Ansicht eines Stiefels mit einer weiteren Ausführungsform eines Verschlusssystems;
3 eine perspektivische schematische rückwärtige Ansicht eines Schuhs mit einer weiteren Ausführungsform eines Verschlusssystems;
4 eine perspektivische frontale Ansicht eines Schuhs mit einer weiteren Ausführungsform eines Verschlusssystems;
5 eine schematische Seitenansicht eines Helms mit einer weiteren Ausführungsform eines Verschlusssystems;
6 eine perspektivische explodierte frontale Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Spanneinrichtung zur Verwendung bei einem Verschlusssystem;
7 eine perspektivische explodierte rückwärtige Ansicht der Anordnung gemäß 6;
8 eine perspektivische Schnittansicht der Anordnung gemäß 7 im nicht explodierten Zustand;
9 eine frontale Schnittansicht einer Spanneinrichtung entlang der Linie IX-IX in 8, wobei sich die Spanneinrichtung in einer ersten Konfiguration befindet;
10 einen seitlichen Schnitt durch die Anordnung gemäß 9 entlang der Linien X-X in 9;
11 eine perspektivische Schnittansicht der Anordnung gemäß 10;
12 eine weitere perspektivische Schnittansicht der Anordnung gemäß den 10 und 11, wobei aus Veranschaulichungsgründen nicht sämtliche Komponenten geschnitten sind;
13 eine weitere frontale Schnittansicht der Anordnung gemäß 9, wobei sich die Spanneinrichtung in einer zweiten Konfiguration befindet;
14 einen weiteren seitlichen Schnitt auf Basis der Darstellungen in 10 und 13, entsprechend einem Zwischenzustand der Spanneinrichtung beim Übergang in die Konfiguration gemäß 16, wobei ein Antriebsrad teileweise axial ausgerückt ist;
15 eine perspektivische Schnittansicht der Anordnung gemäß 14 in einer Orientierung gemäß 12;
16 eine weitere frontale Schnittansicht der Anordnung gemäß 9, wobei sich die Spanneinrichtung in einer dritten Konfiguration befindet;
17 einen seitlichen Schnitt, entsprechend der Darstellung in 10, durch die Konfiguration gemäß 16;
18 eine perspektivische Schnittansicht der Anordnung gemäß den 16 und 17, wobei aus Veranschaulichungsgründen nicht sämtliche Komponenten geschnitten sind; und
19 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung von Schritten einer beispielhaften Ausgestaltung eines Verfahrens zur Herstellung einer Spanneinrichtung für eine Verschlusssystem.
Mit Bezugnahme auf die 1 bis 5 werden verschiedene Produkte veranschaulicht, bei denen Spanneinrichtungen mit Verschlusssystemen im Sinne der vorliegenden Offenbarung nutzbar sind. Es versteht sich, dass die in den 1 bis 5 gezeigten Produkte lediglich beispielhafter Natur sind und für eine Vielzahl weiterer Produkte bzw. Anwendungsfelder stehen können. In den 1, 2, 3 und 4 werden Schuhe bzw. Stiefel beschrieben, insbesondere solche für sportliche Aktivitäten. Auch dies soll jedoch nicht als Einschränkung verstanden werden. In 5 wird insbesondere eine Kopfbedeckung in Form eines Helms beschrieben.
Andere Anwendungsfelder für Spanneinrichtungen und Spannsysteme können beispielhaft Bandagen, Orthesen und ähnliche medizinische Hilfsmittel, Sportgeräte im Allgemeinen, Behälter, umfassend Taschen und Rucksäcke, Gürtel und weitere Bekleidungsstücke und Ähnliches betreffen.
1 zeigt einen insgesamt mit 10 bezeichneten Schuh, der auch als Sportschuh oder Laufschuh bezeichnet werden kann. Der Schuh weist ein Verschlusssystem 12 auf, das zumindest eine Spanneinrichtung 14 umfasst. Die Spanneinrichtung 14 ist dazu ausgebildet, ein strangförmiges Zugmittel 16 definiert zu spannen bzw. freizugeben, um den Schuh 10 zu verschließen bzw. enger zu stellen oder zu öffnen bzw. weiter zu stellen. Die in der 1 gezeigte Ausgestaltung des Schuhs 10 zeigt eine Konfiguration, die grundsätzlich einer klassischen Schnürkonfiguration entspricht. Demgemäß sind beispielhaft im Bereich einer Lasche des Schuhs Ösen für ein strangförmiges Zugmittel in Form eines Schnürsenkels ausgebildet. Üblicherweise kann ein derartiger Schnürsenkel von Hand gebunden werden. Mit Hilfe der Spanneinrichtung 14 kann das Schließen und Lösen bzw. ein Engerstellen oder Weiterstellen des Schuhs 10 deutlich vereinfacht werden. Die in 1 gezeigte Spanneinrichtung eignet sich insbesondere zur Nachrüstung konventionell gestalteter Schnürsysteme für Schuhe. Die Spanneinrichtung 14 kann nachträglich an den Schuh 10 angebracht werden.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Stiefels 20, der etwa auch als Soft-Boot bezeichnet werden kann. Der Stiefel 20 wird insbesondere im Bereich des Wintersports genutzt. Derartige Soft-Boots können etwa für Snowboards oder dergleichen verwendbar sein. Der Stiefel 20 steht stellvertretend auch für Skistiefel und weitere spezielle Schuhformen. Hierbei handelt es sich etwa um Reitstiefel, Wanderstiefel, Bergsteigerstiefel, Arbeitssicherheitsstiefel und dergleichen.
Am Stiefel 20 ist ein mit einer Spanneinrichtung 14 versehenes Verschlusssystem 12 vorgesehen, das einem Zungenteil des Stiefels 20 zugeordnet ist. Die Spanneinrichtung 14 weist beispielhaft zur Betätigung ein Betätigungsrad 18 in Form eines Rändelrades auf. Wiederum ist ein strangförmiges Zugmittel 16 versehen, das in definierter Anordnung und Orientierung über Ösen und Schlaufen am Stiefel 20 geführt ist und durch die Spanneinrichtung 14 definiert spannbar oder freigebbar bzw. lösbar ist.
3 zeigt eine perspektivische rückartige Darstellung eines weiteren Schuhs 22. 4 zeigt eine perspektivische frontale Ansicht eines weiteren Schuhs 24. Die in den 3 und 4 veranschaulichten Schuhe 22, 24 weisen Verschlusssysteme 12 mit Spanneinrichtungen 14 für strangförmige Zugmittel 16 auf, die sich vor allem im Hinblick auf die Anordnung der Spanneinrichtung 14 voneinander unterscheiden. In 3 ist die Spanneinrichtung 14 im rückwärtigen Bereich oder Fersenbereich des Schuhs 22 angeordnet. Diese Anordnung kann auch ein Betätigungsrad bzw. Betätigungsrändel betreffen.
Demgemäß ist es erforderlich, das strangförmige Zugmittel 16, das üblicherweise in einem mittleren Bereich entlang der Längserstreckung des Schuhs 22, etwa nahe der Zunge, angeordnet ist, seitlich in Richtung auf den Fersenbereich des Schuhs und dort in Richtung auf die Spanneinrichtung 14 zu führen. Die Spanneinrichtung 14 wird üblicherweise durch ein definiertes Verdrehen bzw. Drücken oder Ziehen eines Betätigungsrades/Betätigungsrändels und/oder von zugehörigen Druckelementen betätigt. Dies kann grundsätzlich ohne direkten Sichtkontakt bzw. mit eingeschränkter Sicht erfolgen. Eine Einhandbedienung ist üblicherweise ermöglicht. Somit stellt die in 3 gezeigte rückwärtige Anordnung der Spanneinrichtung 14 aus Sicht des Bedieners keinen wesentlichen Nachteil dar.
Die in 4 gezeigte Spanneinrichtung ist der Zunge des Schuhs 24 zugeordnet. Die Spanneinrichtung 14 gemäß 4 eignet sich demgemäß insbesondere als Nachrüstlösung für existierende Schuhe 24. Es sind keine wesentlichen strukturellen Eingriffe am Schuh 24 erforderlich. Beispielhaft kann die Spanneinrichtung 14 mit einem Schild gekoppelt sein, das flächig mit der Zunge des Schuhs 24 verbindbar ist. Für das strangförmige Zugmittel 16 können grundsätzlich vorhandene Ösen bzw. Laschen am Schuh 24 genutzt werden.
5 zeigt eine seitliche Ansicht eines Helms 26. Der Helm 26 ist beispielhaft als Fahrradhelm oder Skating-Helm für Inline-Skates, Rollschuhe oder dergleichen ausgestaltet. Helme werden beispielsweise ferner im Reitsport, im Klettersport, und bei Ballsportarten wie Baseball oder dergleichen genutzt. Zur Fixierung des Helms 26 bzw. zur Anpassung des Helms 26 an die Kopfform eines Benutzers ist üblicherweise ein Schließsystem bzw. Haltersystem vorgesehen, das mit einem Verschlusssystem 12 gekoppelt ist, das eine Spanneinrichtung 14 nutzt. Die Spanneinrichtung 14 für den Helm 26 ist beispielhaft dazu ausgestaltet, ein bandförmiges Zugmittel 28 definiert zu spannen oder zu lösen. Dies kann beispielhaft eine Ausgestaltung beinhalten, bei der durch die Spanneinrichtung 14 zwei Laschen oder Riemen relativ zueinander spannbar bzw. bewegbar sind. Derartige Spanneinrichtungen 14 sind üblicherweise im rückwärtigen Bereich des Helms 26 angeordnet, um die Passform des Helms zu optimieren und für einen festen und sicheren Halt zu sorgen. Vorzugsweise ist daher die Spanneinrichtung 14 mit nur einer Hand betätigbar, und zwar ohne direkten Sichtkontakt für den Benutzer.
Mit Bezugnahme auf die 6 bis 18 wird eine beispielhafte Ausgestaltung einer Spanneinrichtung 14 näher veranschaulicht, die bei den in den 1 bis 5 gezeigten Verschlusssystemen 12 zur Anwendung kommen kann.
6 zeigt eine perspektivische frontale Explosionsansicht der insgesamt mit 14 bezeichneten Spanneinrichtung. 7 zeigt eine perspektivische rückwärtige Explosionsansicht der Spanneinrichtung 14. Die Bezeichnung frontale Seite bzw. frontale Ansicht soll sich auf diejenige Seite oder Ansicht der Spanneinrichtung 14 beziehen, die Betätigungselemente und dergleichen enthält, also von außen zugänglich ist. Die gegenüberliegende Rückseite, die von der Frontalseite oder Vorderseite abgewandt ist, weist üblicherweise keine Betätigungselemente und dergleichen auf. Die Rückseite oder rückwärtige Seite ist daher üblicherweise mit einem Schuh oder einem ähnlichen Produkt verbunden, an dem ein Verschlusssystem 12 mit einer solchen Spanneinrichtung 14 aufgenommen ist.
Es versteht sich, dass die Bezeichnung frontale Seite und rückwärtige Seite vorrangig zur Veranschaulichung nutzbar sind. Dies soll nicht mit einer Einschränkung des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung einhergehen. Der Fachmann kann vielmehr die genannten Bezeichnungen und Zuordnungen ohne weiteres gedanklich transformieren, wenn er sich mit Ausführungsbeispielen konfrontiert sieht, die abweichende Gestaltungen, Bezeichnungen und Zuordnungen aufweisen.
Die Spanneinrichtung 14 weist ein Gehäuse 30 auf. Das Gehäuse 30 kann zumindest einige Komponenten der Spanneinrichtung 14 in beherbergen. Es versteht sich, dass das Gehäuse 30 grundsätzlich auch zumindest teilweise offen gestaltet sein kann, auch wenn dies nicht bevorzugt ist. Insgesamt ist das Gehäuse 30 etwa scheibenartig gestaltet. Die Basis 32 und der Deckel 34 sind jeweils tellerartig oder napfartig gestaltet.
In der beispielhaften Ausführungsform, die anhand der 6 bis 18 veranschaulicht wird, weist das Gehäuse 30 eine Basis 32 und einen Deckel 34 auf, die einen Innenraum des Gehäuses 30 einschließen. Beispielhaft ist eine axiale Teilungsebene zwischen der Basis 32 und dem Gehäuse 34 vorgesehen, die sich senkrecht zu einer Hauptachse des Gehäuses 30 erstreckt. Andere Gestaltungen und Teilungsarten für Komponenten des Gehäuses 30 sind ohne weiteres vorstellbar.
Die Spanneinrichtung 14 umfasst ferner ein Vorspannelement 36, das etwa als Federelement gestaltet ist. Beispielhaft ist das Vorspannelement 36 als Blattfeder gestaltet. Gemäß zumindest einigen Ausführungsformen ist das Vorspannelement 36 als integraler Bestandteil des Gehäuses 30, beispielsweise als integraler Bestandteil der Gehäusebasis 32 oder des Gehäusedeckels 34 ausgeführt. Gleichwohl sind auch Ausgestaltungen vorstellbar, bei denen das Vorspannelement 36 als separates Teil ausgeführt ist und am Gehäuse 30 aufnehmbar ist.
Ferner weist die Spanneinrichtung 14 ein Stellrad 38 auf, das auch als Stellring bezeichnet werden kann. Daneben ist ein Antriebsrad 40 vorgesehen, das in definierter Weise mit dem Stellrad 38 zusammenwirkt. In einer Minimalkonfiguration weist die Spanneinrichtung 14 lediglich drei Komponenten auf, nämlich das Gehäuse 30, das Stellrad 38 und das Antriebsrad 40. Ferner kann ein Vorspannelement 36 vorgesehen sein.
Ergänzend können Befestigungselemente oder Halteelemente wie etwa eine Schraube 42 vorgesehen sein. Das Halteelement 42 ist beispielhaft dazu ausgebildet, das Antriebsrad 40 in definierter Weise am Gehäuse 30 und in Bezug auf das Stellrad 38 festzulegen. Es versteht sich, dass das Halteelement 42 nicht unbedingt als Schraube ausgeführt sein muss. Alternative Ausführungsformen umfassen verrastbare Halteelemente, wie etwa Schnapphaken, Spreiznägel oder dergleichen. Auf eine Formschlüssige Lagesicherung des Antriebsrad 40 am Gehäuse 30 ist vorstellbar, etwa über einen Bajonettverschluss oder dgl.
Die Basis 32 und der Deckel 34 des Gehäuses 30 können beispielhaft stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander gefügt werden. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Basis 32 und dem Deckel 34 kann etwa eine Klebestelle umfassen. Die Basis 32 und der Deckel 34 können jedoch auch verschweißt sein, etwa mittels Ultraschallschweißen, Laserschweißen oder dergleichen.
Vorzugsweise sind die in den 6 und 7 gezeigten Komponenten, zumindest einige davon, aus Kunststoffwerkstoffen gestaltet. Gleichwohl kann etwa das Halteelement 42 aus Metall bestehen. Jedoch können das Gehäuse 30 mit der Basis 32 und dem Deckel 34, das Vorspannelement 36, das Stellrad 38 und das Antriebsrad 40 als Spritzgussteile gefertigt sein. Es versteht sich, dass alternative Ausführungsformen und Herstellverfahren vorstellbar sind, insbesondere für zumindest das Stellrad 38 und das Antriebsrad 40. Dies kann auch eine Fertigung aus Metallwerkstoffen beinhalten, obwohl Kunststoffwerkstoffe bevorzugt sind.
Am Gehäuse 30 ist ein Dom 46 ausgebildet, der beispielhaft der Basis 32 zugeordnet ist. Ferner ist ein Kragen 38 vorgesehen, der beispielhaft am Deckel 34 ausgebildet ist. Der Dom 46 und der Kragen 48 sind konzentrisch zueinander orientiert. Insbesondere der Dom 46, vorzugsweise auch der Kragen 48, definiert eine Lagerung 50 für das Antriebsrad 40. Das Antriebsrad 40 ist an der Lagerung 50 drehbar und axial verschieblich gehalten. Eine gemeinsame Längsachse durch die Lagerung 50 und das Antriebsrad 40 ist in den 6 und 7 mit 52 bezeichnet. Insbesondere der Darstellung in 9 ist entnehmbar, dass der Dom 46 nicht zentral oder zentrisch am Gehäuse 30 angeordnet, sondern von einem (gedachten) Mittelpunkt versetzt ausgebildet ist
Am Gehäuse 30 sind Rastelemente 56 ausgebildet. Die Rastelemente 56 können einen ersten Abschnitt 58 und einen zweiten Abschnitt 60 umfassen, die axial voneinander beabstandet sind. Beispielhaft ist der erste Abschnitt 58 der Basis 32 zugeordnet. Der zweite Abschnitt 60 ist dem Deckel 34 zugeordnet. Die Rastelemente 56 sind an einem Umfang des Gehäuses 30 verteilt, jedoch nicht vollumfänglich um den gesamten Umfang. Vielmehr decken die Rastelemente 56 lediglich einen Teilbereich des Umfangs des Gehäuses 30 ab.
Ferner ist am Gehäuse 30 eine Öffnung 64 ausgebildet, vgl. auch 8 und 9. Die Öffnung 64 kann gemeinsam durch die Basis 32 und den Deckel 34 bereitgestellt werden. Am Gehäuse 30 ist beispielhaft ferner eine Aufnahme 66 für das Vorspannelement 36 ausgebildet, die etwa als Federaufnahme bezeichnet werden kann. Die Aufnahme 66 ist in einem Bereich am Umfang des Gehäuses 30 ausgebildet, der (in Bezug auf die Achse 52) dem Bereich gegenüberliegt, in dem die Rastelemente 56 angeordnet sind. Die Aufnahme 66 ist beispielhaft als Tasche oder radial nach außen versetzte Nut am Gehäuse 30 ausgebildet. Auch die Aufnahme 66 kann gemeinsam durch die Basis 32 und den Deckel 34 bereitgestellt werden.
Vorzugsweise sind die Basis 32 und der Deckel 34 derart gestaltet, dass eine Formgebung in einfacher Weise mittels eines Auf-Zu-Werkzeugs ermöglicht ist. Es versteht sich, dass andere Ausgestaltungen vorstellbar sind.
Die Öffnung 64 im Gehäuse 30 ist an einem Umfangsabschnitt des Gehäuses 30 ausgebildet, der dem Umfangsabschnitt benachbart ist, in dem die Rastelemente 56 angeordnet sind und der von dem Umfangsabschnitt beabstandet ist, in dem die Aufnahme 66 für das Vorspannelement 36 ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine günstige Anlenkung des Zugmittels 16 (vgl. etwa 1 und 9).
Gemäß der anhand der 6 bis 18 veranschaulichten beispielhaften Ausgestaltung ist das Stellrad 38 ringartig gestaltet und demgemäß mit einer Öffnung 38 versehen. Im gefügten Zustand, vgl. etwa die 8 und 9, erstrecken sich etwa der Dom 46 des Gehäuses 30 und zumindest abschnittsweise das Antriebsrad 40 durch die Öffnung 38. Mit anderen Worten ist das Stellrad 38 insbesondere als Hohlrad gestaltet. Dies kann sich vorteilhaft auf die Baugröße der Spanneinrichtung 14 auswirken.
Ein Blick auf 8 und 9 zeigt, dass die Spanneinrichtung 14 insgesamt sehr kompakt gestaltet sein kann und insbesondere sowohl eine axiale Erstreckung als auch eine radiale Erstreckung nicht wesentlich über die Abmessungen des Stellrades 38 hinausgehen.
Sämtliche oder nahezu sämtliche Komponenten der Spanneinrichtung 14 sind miteinander räumlich verschachtelt bzw. räumlich nahe beieinander angeordnet. Somit kann die Spanneinrichtung äußerst kompakt gestaltet sein.
Das Stellrad 38 weist an seinem Außenumfang eine Rastverzahnung 72 auf, die dazu ausgebildet ist, mit den Rastelementen 56 zusammenzuwirken, die am Gehäuse 30 ausgebildet sind, vgl. beispielhaft auch den in 9 gezeigten Zustand der Spanneinrichtung 14. Die Rastverzahnung 72 erstreckt sich über den gesamten Außenumfang (also über 360°) des Stellrades 38. Demgemäß kann das Stellrad 38 unabhängig von seiner aktuellen (groben) Drehorientierung in einer Vielzahl von Positionen relativ zum Gehäuse 30 festgelegt werden.
Die Rastverzahnung 72 umfasst beispielhaft einen ersten Abschnitt 74 und einen zweiten Abschnitt 76, die axial voneinander beabstandet am Stellrad 38 ausgebildet sind. Der erste Abschnitt 74 ist dem ersten Abschnitt 58 der Rastelemente 56 zugeordnet, der an der Basis 32 ausgebildet ist. Der zweite Abschnitt 76 ist dem zweiten Abschnitt 60 der Rastelemente 56 zugeordnet, der am Deckel 34 ausgebildet ist. Zwischen den Abschnitten 74, 76 der Rastverzahnung 72 ist eine Aufnahme in Form einer umlaufenden Nut 80 am Stellrad 38 ausgebildet.
An die Aufnahme 80 schließen sich Seitenwände 82 an, vgl. auch 8 und 9. Die Seitenwände 82, zumindest eine Seitenwand, ragen radial etwas über Spitzen von Zähnen der Rastverzahnung 72 hinaus, vgl. auch die frontale Ansicht in 9. Dies führt dazu, dass das Vorspannelement 36 die Zähne der Rastverzahnung 72 nicht unmittelbar kontaktieren kann, vielmehr kontaktiert das Vorspannelement 36 eben die zumindest eine Seitenwand 82, die der Aufnahme 80 zugeordnet ist. Dasselbe gilt auch für einen Umfangsabschnitt des Gehäuses 30, in dem keine Rastelemente 56 angeordnet sind. Auch dort erfolgt ein eventueller Kontakt direkt mit der zumindest einen Seitenwand 82 und nicht mit Zähnen der Rastverzahnung 72. Dies kann die Reibverhältnisse bei einer Gleitbewegung zwischen dem Stellrad 38 und dem Federelement 36 bzw. dem Gehäuse 30 verbessern und eine Verstellbewegung der Spanneinrichtung 14 vereinfachen.
Die Aufnahme 80 dient als Reservoir für das Zugmittel 16, welches in der Aufnahme 80 des Stellrades 38 aufgewickelt bzw. von dieser abgewickelt werden kann. Zur Befestigung des Zugmittels 16 am Stellrad 38 ist beispielhaft zumindest ein Halteelement 84 am Stellrad 38 ausgebildet. Es kann sich dabei etwa um Ausnehmungen in Form von Nuten, Löchern, Langlöchern oder dergleichen handeln. Andere Gestaltungen sind vorstellbar.
Gemäß der in 9 gezeigten Orientierung wird das Zugmittel 16 bei einer Drehung des Stellrades 38 im Uhrzeigersinn aufgewickelt und bei einer Drehung des Stellrades 38 im Gegenuhrzeigersinn abgewickelt. Es versteht sich, dass auch eine umgekehrte Zuordnung vorstellbar ist, wenn Gestaltelemente oder Ansichten entsprechend vertauscht/modifiziert werden. Daher sind die Begriffe Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn nicht einschränkend zu verstehen. Vielmehr gibt es eine erste Richtung, die auch als Spannrichtung bezeichnet werden kann und eine zweite Richtung, die auch als Löserichtung bezeichnet werden kann und die zur ersten Richtung gegensinnig orientiert ist.
Es sind alternative Ausgestaltungen der Spanneinrichtung vorstellbar, bei denen das Stellrad 38 nicht zumindest teilweise formschlüssig über die Rastverzahnung 72 sowie die Rastelemente 56 am Gehäuse 30 festlegbar und gehalten ist. Stattdessen ist eine kraftschlüssige oder reibschlüssige Fixierung vorstellbar. Demgemäß können am Gehäuse 30 bzw. am Stellrad 38 z.B. geneigte Flächen ausgebildet sein, die in gewünschter Weise eine Kraftverstärkung bewirken, so dass sich die Reibung in zumindest einem Betriebszustand bzw. in zumindest einer Lage des Stellrades 38 in Bezug auf das Gehäuse 30 derart erhöht, dass das Stellrad 38 am Gehäuse 30 festgelegt oder zumindest temporär fixiert wird. Demgemäß kann zumindest das Stellrad 38 oder das Gehäuse 30 in zumindest einem Umfangsabschnitt davon einen V-förmigen Querschnitt aufweisen, um entsprechende Flächenpaarungen bereitzustellen.
Gemäß der anhand der 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsform weist das Stellrad 38 ferner eine Mitnahmeverzahnung 86 auf, die beispielhaft als Innenverzahnung ausgebildet ist und die Öffnung 70 umläuft. Die Innenverzahnung 72 ist vorzugsweise als Evolventenverzahnung bzw. Involutverzahnung gestaltet. An die Innenverzahnung 86 schließt sich ein konischer Abschnitt 88 an, der beispielhaft jeweils geneigte Stirnflächen der Zähne der Mitnahmeverzahnung 72 umfasst. Der konische Abschnitt 88 ist an der Seite des Stellrades 38 ausgebildet, der der Basis 32 des Gehäuses 30 zugewandt ist. Der konische Abschnitt 88 ist in Richtung auf den Deckel 34 verjüngt.
Ferner schließt sich eine Ringfläche 90 an die Verzahnung 86 bzw. an den konischen Abschnitt 88 an. Die Ringfläche 90 ist als Ring ausgebildet und an einer der Basis 32 zugewandten Seite des Stellrades 38 ausgebildet.
Das Antriebsrad 40 ist mit einer Antriebsverzahnung 92 versehen, die dazu ausgebildet ist, in die Mitnahmeverzahnung 86 des Stellrades 38 einzugreifen. Demgemäß kann auch die Antriebsverzahnung 92 als Evolventenverzahnung bzw. Involutverzahnung gestaltet sein, vgl. die Darstellung in 9 im montierten Zustand.
An die Antriebsverzahnung 92 schließt sich ein konischer Abschnitt 94 an, der zum Zusammenwirken mit dem konischen Abschnitt 88 des Stellrades 38 ausgebildet ist. Der konische Abschnitt 94 ist in einem Abschnitt des Antriebsrades 40 angeordnet, der der Basis 32 zugewandt ist. Der konische Abschnitt 94 verjüngt sich in Richtung auf den Deckel 34. Der konische Abschnitt 94 des Antriebsrades 40 ist radial nach außen orientiert bzw. als Außenfläche gestaltet. Der konische Abschnitt 88 des Stellrades 38 ist radial nach innen orientiert bzw. als Innenfläche gestaltet. Die konischen Abschnitte 88, 94 können in zumindest einer Konfiguration der Spanneinrichtung 14 relativ zueinander verschoben werden, um ein definiertes Ausrücken des Stellrades 38 zu bewirken.
An den konischen Abschnitt 94 schließt sich in Richtung auf das der Basis 32 zugewandte Ende des Antriebsrades 40 ein Gleitring 96 an. Der Gleitring 96 umfasst eine Außenfläche. In zumindest einem Betriebszustand der Spanneinrichtung 14 kontaktiert der Gleitring 96 des Antriebsrades 40 die Ringfläche 90 des Stellrades 38, vgl. etwa auch die Darstellung in den 11 und 12. In der dort gezeigten Konfiguration definiert der Kontakt zwischen der Ringfläche 90 und dem Gleitring 96 einen Achsabstand zwischen dem Stellrad 38 und dem Antriebsrad 40 und somit einen Zahneingriff zwischen der Antriebsverzahnung 92 und der Mitnahmeverzahnung 86.
Am Antriebsrad 40 ist ferner ein Führungsring 98 ausgebildet, der sich an das dem Gleitring 96 gegenüberliegende Ende der Antriebsverzahnung 92 anschließt. Der Führungsring 98 ist beispielhaft drehbar am Kragen 48 aufgenommen (vgl. 12), um gemeinsam mit dem Dorn 46 die Lagerung 50 für das Antriebsrad 40 zu definieren.
Mit Verweis auf 9 werden beispielhafte Abmessungen von Komponenten der Spanneinrichtung 14 veranschaulicht. Ein maximaler Durchmesser des Gehäuses 30 beträgt beispielhaft etwa 30 bis 35 mm (Millimeter). Eine maximale axiale Erstreckung des Gehäuses 30 beträgt beispielhaft etwa 12 bis 15 mm. Ein Teilkreisdurchmesser der Rastverzahnung 72 beträgt etwa 20 bis 25 mm. Ein Teilkreisdurchmesser der Mitnahmeverzahnung 92 beträgt etwa 12 bis 15 mm. Eine axiale Gesamterstreckung (Dicke) des Stellrades 38 beträgt etwa 5 bis 7 mm. Weitere Abmessungen, Zähnezahlen und sonstige Parameter zur Gestaltung der Spanneinrichtung 14 können auf Basis dieser Werte mit Bezugnahme auf 9 ermittelt werden. Es versteht sich, dass diese Werte vorrangig zur Veranschaulichung dienen. Andere Abmessungen sind vorstellbar und können z.B. abhängig vom gewünschten Einsatzprofil bzw. Verwendungszweck abweichend definiert sein.
Das Antriebsrad 40 ist in definierter Weise axial verschiebbar am Gehäuse 30 aufgenommen, vgl. hierzu auch 8 und 10. In 10 veranschaulicht ein mit 100 bezeichneter Doppelpfeil die axiale Verschiebbarkeit des Antriebsrades 40. Ein axiales Verlagern des Antriebsrades 40 bewirkt in zumindest einer Konfiguration der Spanneinrichtung 14 eine radiale Verlagerung des Stellrades 38, vgl. einen mit 102 bezeichneten Doppelpfeil in 10. Dies wird durch eine Bewegungsumlenkung durch den Kontakt des konischen Abschnitts 88 des Stellrades 38 mit dem konischen Abschnitt 94 des Antriebsrades 40 bewirkt, vgl. hierzu auch die 12 und 15. Das Vorspannelement 36 drängt das Stellrad 38 in Richtung auf eine Rastlage, bei der die Rastverzahnung 72 in die Rastelemente 56 am Gehäuse 30 einrückt. Diese Vorspannung drängt mittelbar über die Paarung der konischen Abschnitte 88 und 94 auch das Antriebsrad 40 in seine in 10 gezeigte axial vollständig eingerückte Stellung. Mit anderen Worten braucht hierfür kein separates Vorspannelement/Federelement vorgesehen zu sein. Auch dies trägt dazu bei, dass die Spanneinrichtung 14 mit einer überschaubaren Mindestanzahl von Komponenten realisierbar ist.
Das Antriebsrad 40 ist durch das Halteelement 42 verliersicher am Gehäuse 30 gehalten. Der Verbund aus dem Antriebsrad 40 und dem Halteelement 42 ist axial verschieblich am Dom 46 bzw. am Kragen 48 aufgenommen. Beispielhaft weist das Halteelement 42 einen Kopf 106 mit einem Antrieb auf, der einem ersten Ende zugeordnet ist. An einem vom ersten Ende abgewandten zweiten Ende ist beispielhaft ein Antrieb 108 ausgebildet. Es versteht sich, dass andere Ausgestaltungen vorstellbar sind, insbesondere solche mit Halteelementen 42, die nicht als Schraube mit entsprechenden Antrieben 106, 108 ausgeführt sind.
Am Antriebsrad 40 selbst ist ein Antrieb 110 ausgebildet, vgl. etwa 6 und 12. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Antrieb 110 als Fünfflach gestaltet. Es versteht sich, dass auch andere Ausgestaltungen denkbar sind, insbesondere eine Rändelung oder dergleichen. Gemäß zumindest einigen Ausführungsformen ist der Antrieb 110 als Werkzeugantrieb ausgestaltet, an den ein Werkzeug, etwa ein Schraubenschlüssel oder dergleichen, angreifen kann.
Am Gehäuse 30 ist eine rückwärtige Ausnehmung 112 ausgebildet, die von einer Umfangswand des Doms 46 sowie von einer Stirnwand 114 begrenzt ist. In der Ausnehmung 112 ist ein Kragen 116 des Antriebsrades 40 aufgenommen. Der Kragen 116 erstreckt sich ausgehend von einem antriebsseitigen Ende des Antriebsrades 40 in Richtung auf die Basis 32. Der Kopf 106 des Halteelements 42 kontaktiert den Kragen 116. Auf diese Weise ist ein axialer Bewegungsbereich für das Antriebsrad 40 definiert. Das Antriebsrad 40 ist gleichsam verliersicher am Gehäuse 30, insbesondere am Dom 46 der Basis 32, aufgenommen.
Der Darstellung in 10 ist ferner entnehmbar, dass zumindest das Stellrad 38 axial zwischen einer Wand 118 der Basis 32 und einer gegenüberliegenden Wand 120 des Deckels 34 aufgenommen und mit geringem Spiel geführt ist. Die Wände 118, 120 können auch als Stirnwände bezeichnet werden. Die Wände 118, 120 definieren eine axiale Lagerung des Stellrades 38. Ferner ist in zumindest einigen Ausführungsformen auch das Vorspannelement 36 zwischen den Wänden 118, 120 axial geführt aufgenommen.
An die Wand 118 der Basis 32 schließt sich eine Umfangswand 122 an. An die Wand 120 des Deckels 34 schließt sich eine Umfangswand 124 an, vgl. auch 10 und 11. In zumindest einem definierten Abschnitt der Umfangswand 122 und der Umfangswand 124 sind die Rastelemente 56 ausgeformt. Der Umfangsabschnitt 122 beherbergt den Abschnitt 58 der Rastelemente 56, der der Basis 32 zugeordnet ist. Die Umfangswand 124 beherbergt einen Abschnitt 60 der Rastelemente 56, der dem Deckel 34 zugeordnet ist.
Insbesondere der Darstellung in 9 ist entnehmbar, dass in zumindest einigen Ausführungsbeispielen Zähne der Rastverzahnung 72 sowie diesen zugeordnete Rastelemente 56 Flanken mit einer unsymmetrischen Gestaltung aufweisen können. Dies betrifft insbesondere die Gestaltung einer rechten und linken Flanke eines jeweiligen Zahns. In 9 sind entsprechende Flanken eines zahnartigen Rastelements 56 mit 126, 128 bezeichnet. Ferner sind korrespondierende Flanken eines Zahns der Rastverzahnung 72 mit 130, 132 bezeichnet.
Die Flanken 126, 130 sind beispielhaft steiler als die Flanken 128, 132 gestaltet. Umgedreht sind die Flanken 128, 132 flacher als die Flanken 126, 130 gestaltet. Die Flanken 126, 130 können auch als Sperrflanken bezeichnet werden. Die Flanken 128, 132 können auch als Freigabeflanken bezeichnet werden. Aus Veranschaulichungsgründen wird erneut auf die in 9 gezeigte Orientierung verwiesen. Demgemäß bezeichnet eine Bewegung des Stellrades 38 entgegen dem Uhrzeigersinn eine Lösebewegung für das Zugmittel 16. Eine Bewegung des Stellrades 38 im Uhrzeigersinn bezeichnet eine Spannbewegung für das Zugmittel. Bei einer Lösebewegung des Stellrades 38 kämmen die Sperrflanken 126, 130 der Rastverzahnung 72 und der Rastelemente 56 miteinander. Da die Flanken 126, 130 steil gestaltet sind, ist ein ausgeprägtes Haltemoment gegeben. Es müsste eine definierte radial gerichtete Kraft aufgebracht werden, um das Stellrad 38 aus dem Eingriff mit den Rastelementen 56 auszurücken.
Bei einer gegensinnigen Spannbewegung des Stellrades 38 kämmen die Flanken 128, 132 miteinander, die deutlich flacher gestaltet sind. Bei dieser Bewegung ist die erforderliche Kraft zum Ausrücken des Stellrades 38 aus dem Eingriff mit den Rastelementen 56 deutlich geringer. Demgemäß kann bei einer Bewegung des Stellrades 38 in dieser Richtung ein mit dem Stellrad 38 gekoppeltes Zugmittel 16 nachgespannt werden. Das vorgespannte Zugmittel 16 belastet das Stellrad 38 in Richtung auf eine Bewegung in der Gegenrichtung. In dieser Richtung ist jedoch die Verrastung des Stellrades 38 mit dem Gehäuse 30 durch die Sperrflanken 126, 130 gesichert.
Es versteht sich, dass auch Gestaltungen der Rastelemente 56 und der Rastverzahnung 72 mit symmetrischen rechten und linken Zahnflanken vorstellbar sind. Auch bei derartigen Ausgestaltungen ist eine sichere und definierte Verrastung und ein sicheres und definiertes Lösen bei Bedarf ermöglicht.
Zumindest die Rastverzahnung 72 und vorzugsweise auch die Rastelemente 56 sind beispielhaft als Zykloidenverzahnung ausgeführt. Es sind Verzahnungsformen vorstellbar, bei denen etwa eine Kombination aus Evolventenverzahnung/Involutverzahnung und Zykloidenverzahnung vorstellbar ist. Eine derartige Kombination kann auch als Hybridverzahnung bezeichnet werden.
Mit explizitem Verweis auf die 9 bis 18 werden verschiedene Betriebskonfigurationen der Spanneinrichtung 16 veranschaulicht.
Die in den 9 bis 12 gezeigte Konfiguration kann auch als Sperrkonfiguration bezeichnet werden. Die in den 13 bis 15 gezeigte Konfiguration kann auch als Ausrückkonfiguration bzw. Nachspannkonfiguration bezeichnet werden. Die in den 16 bis 18 gezeigte Konfiguration kann auch als Freilauf- oder Lösekonfiguration bezeichnet werden.
Wie vorstehend bereits angedeutet, kann das Stellrad 38 zumindest zwei Betriebszustände einnehmen, nämlich einen ersten Zustand, der etwa in 9 gezeigt ist, sowie einen zweiten Zustand, der grundsätzlich in den 13 und 16 gezeigt ist. Der erste Zustand kann auch als Rastzustand bezeichnet werden. Der zweite Zustand kann auch als Drehzustand bezeichnet werden. Im ersten Zustand gemäß 9 greift die Rastverzahnung 72 des Stellrades 38 in die Rastelemente 56 des Gehäuses 30 ein. Ferner besteht ein Eingriff zwischen der Antriebsverzahnung 92 des Antriebsrades 40 und der Mitnahmeverzahnung 92 des Stellrades 38. Das Vorspannelement 36 drängt das Stellrad 38 in Richtung auf die Raststellung. In der Rastkonfiguration ist auch unter Zug stehendes Zugmittel 16 sicher gehalten. Dies kann auch bei einer hohen Spannung gewährleistet werden. Es ist kein selbsttätiges Lösen möglich, zumindest innerhalb großer Kraftbereiche.
Bei der anhand der 13 veranschaulichten Spannkonfiguration befindet sich das Stellrad 38 in einem ausgerückten Drehzustand. Es besteht kein Zahneingriff zwischen der Rastverzahnung 72 und den Rastelementen 56. Der Übergang zwischen den Zuständen gemäß den 9 und 13 kann durch ein Verdrehen des Antriebsrades 40 bewirkt werden. Zum Nachspannen des Zugmittels 16 wird das Antriebsrad 40 bei der gegebenen beispielhaften Orientierung im Uhrzeigersinn verdreht, um eine entsprechende Verdrehung im Uhrzeigersinn des Stellrades 38 zu bewirken. Die gleichsinnige Bewegung zwischen dem Antriebsrad 40 und dem Stellrad 38 folgt aus der Gestaltung des Stellrades 38 als Hohlrad.
Das am Antriebsrad 40 eingeleitete Drehmoment bewirkt jedoch nicht nur eine Verdrehung, also ein Drehmoment, das auf das Stellrad 38 einwirkt. Ferner wird auch eine Radialkraftkomponente erzeugt, die eben ein Ausrücken der Rastverzahnung 72 aus dem Eingriff mit den Rastelementen 56 entgegen der durch das Vorspannelement 36 aufgebrachten Kraft und entgegen einer ggfs. anliegenden Komponente der Spannkraft des Zugmittels 16 bewirkt.
Bei der in 9 gezeigten Rastkonfiguration ist zumindest eine Paarung von Zähnen der Antriebsverzahnung 92 bzw. der Mitnahmeverzahnung 86 sowie zumindest eine Paarung von Zähnen der Rastverzahnung 72 und der Rastelemente 56 im Eingriff. Demgemäß gibt es jeweils beim Kontakt zwischen dem Antriebsrad 40 und dem Stellrad 38 sowie beim Kontakt zwischen dem Stellrad 38 und dem Gehäuse 30 einen Kontakt zwischen geneigten Flanken von Zähnen. Dies unterstützt die gewünschte Umwandlung zumindest einer Komponente des eingeleiteten Drehmoments in eine radiale Kraft, die das Ausrücken des Stellrades 38 bewirkt.
Sobald die Rastverzahnung 72 hinreichend weit aus den Rastelementen 56 ausgerückt ist, kann das Stellrad 38 relativ zum Gehäuse 30 bzw. relativ zu den Rastelementen 56 durch das Antriebsrad 40 verdreht werden. Beim Übergang zwischen dem Rastzustand gemäß 9 und dem Drehzustand gemäß 13 wird der aktuelle Achsabstand zwischen der Antriebsverzahnung 92 und der Mitnahmeverzahnung 86 verändert. Dies bedingt auch eine Veränderung der aktuellen Eingriffslinie. Gleichwohl ist auch bei der in 13 gezeigten Spannkonfiguration eine hinreichend große Überdeckung zwischen der Antriebsverzahnung 92 und der Mitnahmeverzahnung 86 gegeben, um die Stellbewegung bzw. Nachspannbewegung des Stellrades 38 zu ermöglichen.
Die Stellbewegung bzw. Nachspannbewegung des Stellrades 38 kann inkremental gemäß der durch die Rastverzahnung 72 bzw. die Rastelemente 56 vorgegebenen Teilung erfolgen. Mit anderen Worten kann jeweils ein Zahn der Rastverzahnung 72 in eine neue, benachbarte Lücke zwischen den Rastelementen 56 einrücken. Gleichwohl können auch mehrere Lücken auf einmal überwunden werden, um große Drehwinkel beim Stellrad 38 zu erzielen.
In der in 13 gezeigten Spannkonfiguration ist grundsätzlich auch ein definiertes und kontrolliertes Lösen oder Nachgeben des Zugmittels 16 ermöglicht. Dies wird durch eine gekoppelte Bewegung des Antriebsrades 40 und des Stellrades 38 im Gegenuhrzeigersinn bewirkt. Da jedoch in zumindest einigen Ausführungsbeispielen die Flanken der Zähne der Rastverzahnung sowie der Rastelemente 56 unsymmetrisch gestaltet und als Sperrflanken 126, 130 sowie als Freigabeflanken 128, 132 gestaltet sind, ist hierfür zumindest zweitweise bzw. abschnittsweise eine höhere Kraft bzw. ein höheres Moment zum Ausrücken und Überwinden der Rastelemente 56 aufzubringen. Gleichwohl kann auch das unter Vorspannung stehende Zugmittel 16 eben zur Aufbringung dieses Moments beitragen.
Sobald das auf das Antriebsrad 40 aufgebrachte Moment unter ein bestimmtes Niveau absinkt, erfolgt ein selbsttätiger Übergang aus der Spannkonfiguration gemäß 13 in die Rastkonfiguration gemäß 9, verbunden mit einem Wechsel des Stellrades 38 aus dem Drehzustand in den Rastzustand.
Mit Bezugnahme auf die 14 bis 18 wird eine Lösekonfiguration oder Freigabekonfiguration der Spanneinrichtung 14 näher veranschaulicht. Wie bereits im Zusammenhang mit 10 ausgeführt, ist das Antriebsrad 40 axial verschieblich mit dem Gehäuse 30 gekoppelt. Diese axiale Verschiebbarkeit kann genutzt werden, um eine Lösekonfiguration bzw. Freigabekonfiguration der Spanneinrichtung 14 herbeizuführen, bei der also ein Zugmittel 16 schnell geöffnet bzw. gelöst werden kann. In diesem Zustand ist kein definiertes Nachspannen möglich, insbesondere besteht kein unmittelbarer Zahneingriff zwischen der Antriebsverzahnung 92 und der Mitnahmeverzahnung 86.
Die 14 und 15 veranschaulichen eine Zwischenposition des Antriebsrades 40 bei einer Verlagerung aus der eingerückten Position gemäß den 10 bis 12 hin zu einer vollständig ausgerückten Position gemäß den 17 und 18.
Eine mit X-X bezeichnete gestrichelte Linie in 9 veranschaulicht einen Schnittverlauf in den 10, 14 und 18, unabhängig von der dort jeweils gezeigten Konfiguration. Eine in 8 mit XI-XI bezeichnete gestrichelte Linie veranschaulicht einen Schnittverlauf bei den in 9, 13 und 16 gezeigten Ansichten, unabhängig von der dort gezeigten Konfiguration.
Beim Ausfahren des Antriebsrades 40 kommen die konischen Abschnitte 94 und 88 miteinander in Kontakt, vgl. insbesondere 14 und 15. Ähnlich einer schiefen Ebene bewirkt der konische Abschnitt 94 des Antriebsrades 40 bei einer axialen Bewegung (Doppelpfeil 100 in 10) eine radiale Bewegung (Doppelpfeil 102 in 10) Bewegung des konischen Abschnitts 88 und des Stellrades 38, das zwischen den Wänden 118, 120 axial geführt aufgenommen ist. Das Ausrücken des Antriebsrades 40 verlagert das Stellrad 38 weg vom Eingriff mit den Rastelementen 56 in Richtung auf das Vorspannelement 36.
Auch auf diese Weise kann der Drehzustand des Stellrades 38 herbeigeführt werden. In der vollständig ausgefahrenen Stellung des Antriebsrades 40 besteht kein Zahneingriff mehr zwischen der Antriebsverzahnung 92 und der Mitnahmeverzahnung 86, vgl. insbesondere die Darstellung in den 17 und 18. Die Antriebsverzahnung 92 ist vollständig in den Kragen 18 am Deckel 34 eingefahren. Stattdessen kontaktiert in diesem Zustand der Gleitring 96 die Zähne der Mitnahmeverzahnung 86, vgl. wiederum 18 sowie die zugehörige frontale Schnittansicht in 16.
Mit anderen Worten können die Zähne der Mitnahmeverzahnung 86 am Gleitring 96 entlanggleiten. Es gibt im Hinblick auf die Drehlage des Stellrades 38 keine formschlüssige Lagesicherung. Das Stellrad 38 kann mit geringem Kraftaufwand verdreht werden, ohne dass es zu einer erneuten Verrastung kommt. Demgemäß kann das Zugmittel 16 schnell gelöst und herausgezogen werden. Sobald das Antriebsrad 38 axial wieder in das Gehäuse 30 eindrückt, ist die Spanneinrichtung 14 aus der Lösekonfiguration in die Rastkonfiguration gemäß 9 überführt. Die Rastkonfiguration gemäß 9 wie auch die Spannkonfiguration gemäß 13 beinhaltet hingegen einen Zahneingriff zwischen der Antriebsverzahnung 92 und der Mitnahmeverzahnung 86.
Mit Bezugnahme auf 19 wird eine beispielhafte Ausgestaltung eines Verfahrens zur Herstellung einer Spanneinrichtung für ein Verschlusssystem veranschaulicht.
Das Verfahren umfasst einen Schritt S10, der eine Modellierung einer Datenverkörperung der Spanneinrichtung betrifft. Dies kann mit einem Scan bzw. einer Vermessung eines realen Modells einhergehen. Ferner kann die Modellierung eine Eingabe entsprechender Parameter in einem CAD-Programm beinhalten. Bei der Datenverkörperung handelt es sich insbesondere um eine CAD-Datenverkörperung.
Es schließt sich ein Schritt S12 an, der einen Transfer oder Upload der Datenverkörperung betrifft. An den Schritt S12 kann sich eine Speicherung der Datenverkörperung auf einem Server, beispielsweise in einer Internet-Umgebung, anschließen, Schritt S14. Alternativ oder zusätzlich kann sich ein Schritt S16 anschließen, der eine lokale Speicherung der Datenverkörperung umfasst.
Ein weiterer Schritt S18 umfasst die Bereitstellung der digitalen Datenverkörperung. Dies kann etwa über ein Portal geschehen, etwa ein Internetportal, das die Datenverkörperung einer Vielzahl von Nutzern zugänglich macht. Die Spanneinrichtung ist zumindest gemäß einigen Ausführungsformen zur dezentralen Fertigung mittels sog. Rapid Prototyping Verfahren oder 3D-Druck Verfahren geeignet. Somit besteht ein wesentlicher Abschnitt der Werkschöpfungskette in der Bereitstellung und Verbreitung der Datenverkörperung.
An den Bereitstellungsschritt kann sich ein Schritt S20 anschließen, der eine Herstellung zumindest einer Komponente einer Spanneinrichtung, vorzugsweise der gesamten Spanneinrichtung, umfasst. Der Schritt S20 bezieht sich insbesondere auf Rapid Prototyping Verfahren bzw. Verfahren zur generativen Fertigung, die die digitale Datenverkörperung nutzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0139057 A1 [0002, 0005]

Claims

Spanneinrichtung (14), insbesondere Spanneinrichtung für ein Verschlusssystem (12), die Folgendes aufweist: – ein Gehäuse (30), das eine Lagerung (50) definiert, – ein verzahntes Stellrad (38), und – ein verzahntes Antriebsrad (40), wobei das Antriebsrad (40) drehbar an der Lagerung (50) aufgenommen ist, wobei das Stellrad (38) zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand im Gehäuse (30) verlagerbar ist, wobei das Stellrad (38) im ersten Zustand verdrehgesichert am Gehäuse (30) festgelegt ist, und wobei das Stellrad (38) im zweiten Zustand durch das Antriebsrad (40) relativ zum Gehäuse (30) verdrehbar ist.
Spanneinrichtung (14) nach Anspruch 1, ferner aufweisend ein Vorspannelement (36), das das Stellrad (38) in Richtung auf den ersten Zustand vorspannt.
Spanneinrichtung (14) nach Anspruch 2, wobei das Vorspannelement (36) am Gehäuse (30) abgestützt ist und vorzugsweise als integral mit einem Gehäuseteil gefertigte Kunststofffeder oder als umspritzte Metallfeder ausgestaltet ist.
Spanneinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Gehäuse (30) als zweiteiliges Gehäuse (30) mit axialer Teilung ausgeführt ist und eine Gehäusebasis (32) und einen Gehäusedeckel (34) umfasst, wobei die Gehäusebasis (32) einen Dom (46) aufweist, der zur Aufnahme des Antriebsrades (40) ausgebildet ist.
Spanneinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Stellrad (38) eine Mitnahmeverzahnung (86) und eine Rastverzahnung (72) aufweist, wobei die Rastverzahnung (72) im ersten Zustand mit gehäusefesten Rastelementen (56) im Eingriff steht, und wobei die Mitnahmeverzahnung (86) zumindest im zweiten Zustand mit einer Antriebsverzahnung (92) des Antriebsrades (40) im Eingriff steht.
Spanneinrichtung (14) nach Anspruch 5, wobei eine Verdrehung des Antriebsrades (40) in zumindest einer Drehrichtung ein radiales Ausrücken des Stellrades (38) aus den Rastelementen (56) und eine Verdrehung des Stellrades (38) bewirkt.
Spanneinrichtung (14) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Mitnahmeverzahnung (86) als Innenverzahnung und die Rastverzahnung (72) als Außenverzahnung ausgebildet ist.
Spanneinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Rastverzahnung (72) als Zykloidenverzahnung oder Hybridverzahnung ausgeführt ist, und wobei am Gehäuse (30) eine Mehrzahl von zahnförmigen Rastelementen (56) ausgebildet ist.
Spanneinrichtung (14) nach Anspruch 8, wobei die Rastverzahnung und die Rastelemente (56) drehrichtungsabhängig gestaltete Flanken (126, 128, 130, 132) aufweisen.
Spanneinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Stellrad (38) einen konischen Abschnitt (88) aufweist und wobei das Antriebsrad (40) einen konischen Abschnitt (94) aufweist, wobei der konische Abschnitt (88) des Stellrades (38) und der konische Abschnitt (94) des Antriebsrades (40) gegensinnig orientiert sind, und wobei eine axiale Relativbewegung zwischen dem Antriebsrad (40) und dem Stellrad (38) eine radiale Verlagerung des Stellrades (38) bewirkt.
Spanneinrichtung (14) nach Anspruch 10, wobei das Antriebsrad (40) relativ zum Gehäuse (30) axial verschiebbar ist, wobei das Stellrad (38) axial am Gehäuse (30) gehalten ist, und wobei das Antriebsrad (40) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verlagerbar ist, wobei in der ersten Stellung ein Eingriff zwischen der Mitnahmeverzahnung (86) und der Antriebsverzahnung (92) gewährleistet ist, und wobei in der zweiten Stellung die Mitnahmeverzahnung (86) und die Antriebsverzahnung (92) nicht miteinander im Eingriff stehen.
Spanneinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Stellrad (38) eine Aufnahme (80) für ein strangförmiges oder bandförmiges Zugmittel (16, 28) aufweist, insbesondere eine umlaufende Nut, und wobei im Gehäuse (30) zumindest eine Öffnung (64) für das Zugmittel (16, 28) ausgebildet ist.
Spanneinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei zumindest das Gehäuse (30), das Stellrad (38) und das Antriebsrad (40) und vorzugsweise auch das Vorspannelement (36) aus Kunststoffwerkstoffen gefertigt sind.
Verschlusssystem (12) mit zumindest einer Spanneinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Verschlusssystem (12) zumindest ein strangförmiges oder bandförmiges Zugmittel (16, 28) aufweist, das durch die Spanneinrichtung (14) spannbar und lösbar gehalten ist.
Verwendung eines Verschlusssystems (12) nach Anspruch 14 als Schuhverschluss, Stiefelverschluss, Kopfbedeckungsverschluss, Bekleidungsverschluss, Helmverschluss, Orthesenverschluss, Taschenverschluss, Rucksackverschluss, Kofferverschluss, oder Behälterverschluss.
Digitale Datenverkörperung, insbesondere eine CAD-Datenverkörperung einer Spanneinrichtung (14) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Datenverkörperung dazu geeignet ist, mittels eines numerisch gesteuerten Verfahrens, insbesondere mittels eines generativen oder additiven Verfahrens, unter Verwendung der Datenverkörperung zumindest eine Komponente für die Spanneinrichtung (14) herzustellen.