DE2617784C3

DE2617784C3 - Abrollsicherung für eine antreibbare Wickeltrommel

Info

Publication number: DE2617784C3
Application number: DE19762617784
Authority: DE
Inventors: Josef 7312 Kirchheim Pradler
Original assignee: ELERO AG DAELLIKON (SCHWEIZ)
Current assignee: Elero Antriebstechnik GmbH
Priority date: 1976-04-23
Filing date: 1976-04-23
Publication date: 1979-09-13
Also published as: AT370846B; CH619293A5; DE2617784A1; BE853928A; ATA286077A; DE2617784B2; FR2349024A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abrollsicherung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Abrollsicherung dieser Art (DE-Gm 19 47 276) ist die Rastenscheibe axial zwischen der Gegenfläche der Wickeltrommel und einer Antriebsscheibe angeordnet. Die Antriebsscheibe ist mit einer zentralen Gewindebohrung auf einem Gewinde der Wickeltrommel angeordnet; die Rastenscheibe ist auf der Nabe der Antriebsscheibe axial beweglich gelagert. Bei der Aufrolldrehbewegung bewegt sich die Antriebsscheibe axial auf die Rastenscheibe zu und nimmt diese durch stirnflächige Reibung mit; die Antriebsscheibe und die Rastenscheibe bewegen sich dann gemeinsam durch Schraubbewegung auf dem Gewinde auf die Gegenflächc zu und nehmen die Wickcltrommel au'^rund stirnseitiger Reibung zwischen der Rastenscheibe und der Gegenfläche in Aufrolldrehsinn mit. Wenn die Antriebsscheibe im Abrolldrehsinn gedreht wird, wird die Rastenscheibe stets durch eine Rastenklinke drehfest gehalten; da die Antriebsscheibe aufgrund des Gewindes axial in einen größeren Abstand von der Haltefläche gebracht ist, ist der Reibeingriff zwischen der Antriebsscheibe und der Rastenscheibe und zwischen der Rastenscheibe und der Gegenfläche gelöst, so daß sich die Wickeltrommel im Abrolldrehsinn drehen kann. Wenn die Antriebsscheibe aufgrund eines Defektes stehen bleibt, also eine unbeabsichtigte Abrolldrehbewegung der Wickeltrommel beginnt, läuft die Gegenfläche gegen die stillstehende Rastenscheibe, wodurch die Wickeltrommel zum Stillstand kommt.

Bei dieser Konstruktion findet also bei jeder Aufrolldrehbewegung und jeder Abrolldrehbewegung am Gewinde eine Relativbewegung statt. Außerdem werden die Reibflachen zwischen der Gegenfläche und der Rastenscheibe sowie zwischen der Rastenscheibe und der Antriebsscheibe bei jeder Aufrolldrehbewegung und jeder Abrolldrehbewegung beansprucht. Infolgedessen unterliegen diese funktionswesentlichen Eingriffsbereiche zwischen den einzelnen Bauteilen der bekannten Abrolisicherung einem laufenden Verschleiß, so daß die Sicherheit ;«>egen unbeabsichtigte Abrolldrehbewegung der Wickeltrommel in Frage gestellt ist oder zumindest die beschriebenen Eingriffsbereiche zwischen den verschiedenen Bauteilen sehr stark dimensioniert werden müssen. Außerdem ergibt sich ein bei zunehmendem Verschleiß immer größer werdender »toter Gang« in der Abrollsicherung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weniger verschleißgefährdete Abrollsicherung mit günstiger Abführung der im Sicherungsfall frei werdenden Energie zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Abrollsicherung erfindungsgemäß so ausgebildet, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruchs I angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Abrollsicherung rotiert also die Rastenscheibe sowohl bei der Aufrolldrehbewegung als auch bei der Abrolldrehbewegung zusammen mit der Wickeltrommel. Weder am zwischen der Wickeltrommel und der Rastenscheibe liegenden Axialgewinde noch zwischen der Rastenscheibe und der Gegenfläche entsteht bei den normalen Aufrolldrehbewegungen und Abrolldrehbewegungen der Wickeltrommel eine Relativbewegung, so daß hier keinerlei Verschleiß auftritt. Erst bei einer unbeabsichtigten Abrolldrehbewegung, also im Sicherungsfall, fällt die zweiarmige Rastklinke ein und hält die Rastenscheibe fest. Das zwischen der Rastenscheibe und der Gegenfläche der Wickeltrommel angeordnete Verformungselement wandelt die beim Anhalten der Wickeltrommel aus unbeabsichtigter Rotation freiwerdende Energie mindestens teilweise, im Extremfall nahezu vollständig, in Formänderungsenergie um und dämpft dadurch den Haltestoß und verringert die im Sicherungsfall auf die Sicherungsbauteile kommenden Belastungen erheblich.

Daß bei der erfindungsgemäßen Abrollsicherung die Rastklinke bei Überschreiten einer bestimmten Rastenscheibendrehzahl der Rastenscheibe schlagartig stillsetzt, wirkt sich wegen der Dämpfungswirkung des Verformungselementes nicht negativ aus. Mitrotierende Rastenscheiben, die durch eine erst bei Überschreiten einer bestimmten Rastenscheibendrehzahl einfallende Rastklinke stillsetzbar sind, sind an sich bekannt. Ihr Einsatz bei der gattungsgemäßen Abrollsichcrung

ergibt jedoch im Zusammenwirken mit dem Verformungselement eine neuartige Abrollsicherungskonzeption.

Die erfindungsgemäße Abrollsicherung ist besonders einfach im Aufbau und daher kostengünstig herstellbar und äußerst zuverlässig. Ein als Verformungselement einsetzbarer Dämpfungsring kann durch seine geometrische Formgebung axial nachgiebig gestaltet sein, wobei die Formänderung reversibel oder irreversibel sein kann. Der Dämpfungsring kann jedoch auch aus einem nachgiebigen rückfederungsfähigen Material bestehen, da hierbei trotz reversibler Formänderung eine relativ große Formänderungsenergie aufgenommen wird. Gummi, gegebenenfalls mit einer Einlage, beispielsweise aus Nylonfäden, Stahldrähten oder irgendwelchen Geweben, oder in genügendem Ausmaß nachgiebige Kunststoffe sind besonders geeignete Materialien. Da der Verformungswiderstand nachgiebiger Materialien im allgemeinen n;ii zunehmender Verformung zunimmt, ergibt sich im Verlauf des Anhaltevorgangs aus unbeabsichtigter Rotation ein Selbstverstärkungseffekt.

Die Formänderung eines als Verformungselement einsetzbaren Dämpfungsrings kann in einer Zusammendrückung, einer Dehnung oder einer Scherung liegen. Zwischen der einen Stirnfläche der Rastenscheibe und der gegenüberliegenden Gegenfläche der Wickeltrommel können einer oder mehrere Dämpfungsringe angeordnet sein, wobei im letztgenannten Fall mehrere Ringe unterschiedlichen Durchmessers oder auch mehrere Ringe axial nebeneinander vorhanden sein können. Man kann auch zwischen einer ersten Stirnfläche der Rastenscheibe und der gegenüberliegenden Gegenfläche der Wickeltrommel einen zusammenzudrückenden Dämpfungsring und zwischen einer zweiten Stirnfläche der Rastenscheibe und einer dieser gegenüberliegenden Gegenfläche der Wickeltrommel einen zu dehnenden Dämpfungsring anordnen.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Verformungselement lose zwischen die Stirnfläche der Rastenscheibe und die Gegenfläche der Wickeltrommel eingelegt. Hierdurch werden Herstellung und Montage wesentlich vereinfacht. »Lose« soll in diesem Zusammenhang nicht »mit axialrm Spiel« bedeuten, sondern es soll zum Ausdruck gebracht werden, daß das Verformungselement nicht an der Wickeltrommel bzw. der Gegenfläche oder der Stirnfläche der Rastenscheibe befestigt ist. Bei manchen Ausführungsformen kann es jedoch von Vorteil sein, das Verformungselement an der Welle bzw. der Gegenfläche und/od?r an der Stirnfläche der Rastenscheibe zu befestigen, beispielsweise anzukleben, anzunieten, anzuschrauben oder irr. Fall von Gummi als Material anzuvulkanisieren. Wenn das Verformungselement lose eingelegt ist, wird beim Anhalten der Wickeltrommel aus unbeabsichtigter Rotation ein gewisser Teil der Energie auch durch Reibung abgeführt. Da es sich nur um einen Teil, im allgemeinen einen kleinen Teil, der insgesamt abzuführenden Energie handelt, wirken sich Änderungen, insbesondere Verminderungen, des Reibungskoeffizienten an den Reibflächenpaaren nur geringfügig aus.

Vorzugsweise ist das Verformungselement spielfrei /wischen der Stirnfläche der Rastenscheibe und der Gegenfläche der Wickeltrommel angeordnet, um einen »toten Gang« bis zum Finsetzcn der Dämpfungswirknng zu vermeiden. Zur Erhöhung der Dämpfungswirkung kann man das Verfoimuiu'selement in einem F.inbauzustand vorseher bei dem c bereits L^-1Ci ,icht angehaltener Rastenscheibe vorgespannt, d. h. beispielsweise zusammengedrückt, gedehnt oder geschert, ist.

Wenn ein Sichern bzw. Anhalten der Wickeltrommel nur bei einer Drehrichtung beabsichtigt ist, kann man in Weiterbildung der Erfindung an der Wickeltrommel einen Axialanschlag vorsehen, durch den der Axialweg der Rastenscheibe in Richtung von der Gegenfläche fort begrenzt ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Rastenscheibe nicht versehentlich in zu großem Axialabstand von der Gegenfläche montiert oder nach einem Anhaltevorgang aus unbeabsichtigter Rotation zu weit zurückgedreht wird, sondern daß der für den spielfreien oder den beabsichtigten vorgespannten Einbau des Verformungselementes richtige Axialabstand zwischen der Rastenscheibe und der Gegenfläche sicher eingehalten wird. Man kann jedoch die axiale Lage des Axialanschlages einstellbar machen, um eine Einstellmöglichkeit bzw. Nachstellmöglichkeit zu haben, wodurch sich beispielsweise das .ovialspiel oder die Vorspannung des Verformungselements einstellen läßt.

In Weiterbildung der Erfindung ist ein im Freigabesinn auf die Rastklinke wirkendes Drehmoment zur Einstellung der Einfalldrehzahl einstellbar. Beispiele hierfür werden im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen der Erfindung nachfolgend gegeben.

Die Härte der Dämpfung beim Anhalten der Wickeltrommel aus unbeabsichtigter Rotation kann man durch geeignete Wahl der folgenden Parameter bequem beeinflussen: Nachgiebigkeitscharakteristik des Verformungselements bzw. Nachgiebigkeit des Materials des Verformungselements, Größe und axiale Ausdehnung des Verformungselements, Steigung des Gewindes, axiale Vorspannung des Verformungseiements.

Die Erfindung wird im folgenden anhand teilweiser schematischer Darstellungen zweier Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine als Hohlwelle ausgebildete Wickeltrommel mit Abrollsicherung;

F i g. 2 einen Querschnitt längs 11-11 in F i g. 1;

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Wickeltrommel mit einer Abrollsicherung ähnlich gemäß Fig. 1, wobei der die Rastenscheibe tragende Bereich der Wickeltrommel etwas abweichend gestaltet ist.

In F i g. I ist eine Hohlwelle 2 zu erkennen. In die Hohlwelle 2 ist mit Hilfe zweier, im axialen Abstand angeordneter Scheiben 4 und 6 eine massive Achse 8 eingeschweißt, die in Form eines Wellenstummels 10, der einen kleineren Außendurchmesser als die restliche Hohlwelle 2 hat, auf der in F i g. I rechten Seite aus der restlichen Hohlwelle hervorsteht. Der Wellenstummel 10 is. mittels eines Wälzlagers 12 an einer stationären Unterstützung 14 gelagert.

Zwischen dem Wälzlager 12 und der Scheibe 6, durch die der Durchmesserübergang von dem Wellenstummel 10 auf die restliche Hohlwelle 2 geschaffen wird, befinden sich in Her folgenden axialen Reihenfolge in F i g. 1 von rechts nach links gesehen: ein Axialanschlag 16, eine Rästenscheibe 18, und als Veffonnungselement ein Dämpfungsring 20. Der Axialanschlag IC ist als mit dem Wellenstummel 10 verschweißter Ring ausgebildet. Die Rastenscheibe 18 ist über ein Gewinde 22 mit dem Wellenstummcl 10 verbunden. Der Dämpfungsring 20 ist in Form einer Scheibe aus Gummi mit ebenen, senkrecht zur Wellenach.se verlaufenden Dämpfungsring-Stirnflächen ausgebildet.

Die senkrecht zur Wellenachse verlaufende, der Scheibe 6 zugewandte Stirnfläche 24 der Rastenscheibe

18 liegt dann, wenn die Kassenscheine· 18 im Gewinde 22 in F i g. I nach rechts bis an ilen Axialanschlag 16 gedreht ist, spielfrei an einer Dämpfiingsring-Stirnfläche an. Die gegenüberliegende Dämpfungsring-Stirnfläche liegt spielfrei an einer ebenfalls senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Stirnfläche 26 der Scheibe 6 an, so daß die Stirnfläche 26 als Gcgcnfläehc dient. Die Scheibe 6 schließt die eigentliche Hohlwelle 2 auf ihrer rechten Seite ab.

Der Dämpfungsring 20 weist einen geringfügig kleineren Außcndurchmesser als die Scheibe 6 und die Hohlwelle 2 auf. Der Innendurchmesser des Dämpfungsrings 20 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des Wellenstummcls 10.

Die Rastenscheibe 18 und cine mil dieser zusammenwirkende Rastklinkc 28 sind besonders deutlich in !·" i". 2 ■/.·.·. erkennen. Die Rasierischeibe !8 weis! :üi ihrem Umfang verteilt eine Vielzahl von Raslzähnen 50 auf. Hei Betrachtung der in I-i g. 2 mit dem Pfeil Λ bezeichneten Drehrichtiing sind die Vorderflanken 32 der Raslzähne JO steiler angeordnet als die mehr tangential angeordneten Rückflanken 34 der Rastzähne 30.

Die Rastklinkc 28 ist oberhalb der Rastcnschcibc 18 angeordnet und in ihrem Mittelbcreich drehbar auf einen Zapfen 36 gelagert. Der Zapfen 36 ist seinerseits an der Unterstützung 14 befestigt. Mittels einer vorgeschraubten Sicherungsscheibe 38 ist die Rastklinke 28 gegen axiales Abrutschen in Richtung von der Unterstützung 14 fort gesichert. F'in entsprechender Bund des Zapfens 36 sichert die Rastklir.ke 28 gegen axiale Verschiebung in Richtung auf die Unterstützung 14 zu.

In F-" i g. 2 gesehen rechts von ihrer l.agerstcllc trägt die Rastklinke 28 eine drehbare Rolle 40. die auf den Spitzen 42 und den Rückflankcn 34 der Zähne 30 abrollen kann. In F- i g. 2 gesehen und der linken Seite der I.agcrstelle der Rastklinke 28 besitzt die Rastklinke 28 ein dem Profil der Zahnlücken 44 etu a angeglichenes F.ingriffsendc 46. Der Abstand zwischen dem Teil des I Jmfangs der Rolle 40, der an den Zähnen 30 anliegt, und dem Eingriffsende 46 sowie deren Abstand von der Wellenachse 48 sind so gewählt, daß dann, wenn der Umfang der Rolle 40 an einer Zahnspitze 42 anliegt, sich das Eingriffsende 46 innerhalb einer Zahnlücke 44 befindet. Dreht sich dann die Rastenscheibe 18 in Pfeilrichtung A ein Stück weiter, dann folgt der Umfang der Rolle ⁴O der geringer geneigten Rückflanke 34 eines Zahns 30. so daß das F.ingriffsende 46 angehoben und in einen größeren Abstand von der Wellenachse 48 bewegt wird. Der neue Abstand des Eingriffsendes 46 von der Wellenachse 48 ist so groß, daß sich die Spitze 42 des nächsten Zahns 30 unter dem Eingriffsende 46 hindurchbewegen kann.

Die Summe der in F i g. 2 rechts von der Lagerstelle der Rastklinke 28 angreifenden Gewichts-Drehmomente ist größer als die Summe der links von der Lagerstelle angreifenden Gewichts-Drehmomente, so dab die Rolle 40 bei geringen Drehzahlen der Rastenscheibe 18 in dauerndem Kontakt mit der Rastenscheibe 18 bleibt. Steigt die Drehzahl der Rastenscheibe 18 über einen bestimmten Wert, dann kann infolge der dauernden auf die Rolle wirkenden Stöße mittels der Zahnspitzen 42 und infolge der Massenträgheit der Rastkünke 28 die Rolle 40 nicht mehr der Kontur der Rückflanken 34 der Zähne 30 folgen, so daß die Vorderflanke 32 eines Zahns 30 hinter das Eingriffsende 46 hakt. Auf diese Weise ist die Rastenscheibe 18 gegen Weiterdrehen formschlüssig gesperrt.

Die Rastklinke 28 stellt also eine Wippe dar. die infolge der an ihrer rechten und linken Seite angreifenden Gewichts-Drehmomente die Tendenz hat. sich mit ihrer in F i g. 2 rechten Seite in Richtung auf die Rastenscheibe zu zu bewegen Durch ein im Abstand zur I.agcrstelle der Rastklinkc 28 einstellbares Gewicht kann die Größe dieser Tendenz und damit die Drehzahl eingestellt werden, bei der die Rastklinke 28 die Rastenscheibe 18 gegen Weiterdrehen sperrt. Statt oder zusätzlich zu einer derartigen Gcwichtsauslcgung der Rastklinke kann man auch eine /.. B. einstellbare Feder vorsehen.

Die Ausführungsform nach I'i g. 3 ist bezüglich Rastklinke 28. Rastenscheibe 18. Axialanschlag 16. Dämpfungsring 20 und die Gegenfläche 24 darstellende

iff.hr

ausgebildet. Der Wellenstummcl 10 ist allerdings hohl ausgebildet und dient der Aufnahme eines ».Steckmotors« oder eines »Steckgctricbcs«. dessen Drehmoment an den entsprechend gestalteten Innenumfang des Wellenstummcls 10 abgegeben wird. Der Wcllcnstummel 10 ist seinerseits nicht an seiner Unterstützung gelagert, sondern die Wellenlagerung erfolgt über den Steckinoior bzw. das Steckgetriebe.

Der hol»'-· Wellensliimmel 10 erstreckt sich in F-'i g. 3 gesehen, durch die Scheibe 6 ein Stück in das Innere der restlichen Hohlwelle 2 und ist dort mit einer weiteren, inneren Hohlwelle 50 verschweigt. Diese weitere Hohlwelle 50 erstreckt sich bis z>;r Scheibe 4 in die Hohlwelle 2 hinein.

Die Ausführungsform nach F i g. I ist insbesondere für den nachträglichen Anbau an eine Hohlwelle geeignet, während die Ausführungsform nach F i g. 3 einen besonders günstigen Anbau der Antriebsquelle ermöglicht.

Bei beiden beschriebenen Ausführungsformen, nämlich der Auslührungsform nach F i g. 1 und F i g. 2 sowie der Ausführungsform nach F i g. 3, ist das Gewinde ein Rechtsgewinde, so daß beim Anhalten der Rastenscheibe 18 aus der Drehrichtung A eine Annäherung der Rastenscheibe 18 an die Scheibe 6 und somit ein axiales Zusammendrücken des Dämpfungsrings 20 erfolgt.

Die Konstruktion ist insbesondere für waagerechte Wellen, auf denen Rolltore. Rollgitter, schwere Rolladen oder dgl. aufgewickelt werden, geeignet. Sie dient dann als Absturzsicherung bzw. Abrollsicherung, die ein Herabfallen der aufgerollten Massen verhindert, zugleich durch ihre Dämpfungswirkung jedoch Schä_t;":n an den beim Anhalten beanspruchten Teilen, beispielsweise der VVellenlagerung vermeidet. Diese Abroüsicherung ist auch bei allen Defekten im Antrieb der Welle wirksam, beispielsweise Stromausfall des Antriebsmotors. Getriebebruch. Reißen einer Aniriebskette und dgl. Die angegebene Konstruktion gestattet auch die Erfüllung seh" scharfer Forderungen der Überwachungsbehörden, wonach beispielsweise ein Rolltor, das mehr als 21 wiegen kann, bei Antriebsschäden im Bereich von 20 cm zum Stillstand kommen muß. wobei übliche Senkgeschwindigkeiten bereits im Bereich von 15 bis 20 cm/s liegen.

Die Konstruktion kann — wie z. B. die Ausführungsformen nach F i g. 1 bis 3 zeigen — so gestaltet sein, daß der Dämpfungsring beim Anhalten der weiie aus unbeabsichtigter Rotation nur reversibel verformt wird. Das ist ein großer Vorteil, da bei manchen Einsatzgebieten, beispielsweise bei Rolltoren, die Funktion der Abrollsicherung von den Überwachungsbehörden min-

destens einmal jährlich überprüft wird, indem ein Absturz simuliert wird. Nach dem simulierten Absturz. wird die Welle oder das Ha!teelement auf einfache Weise mittels eines entsprechenden Schlüssels zurück tredreht. woraufhin die Abrollsichening wieder funk· ti'insb»:·cit ist, ohne daß Teile ausgewechselt werden mußten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abrollsicherung für eine antrsibbare Wickeltrommel, mit einer über ein Axialgewinde mit der Wickeltrommel in Verbindung stehenden Rasten- ^ri scheibe, die bei der Aufrolldrehbewegung der Wickeltrommel mit dieser rotiert, jedoch bei unbeabsichtigter Abrolldrehbewegung der Wickeltrommel mittels einer selbsttätig einfallenden Rastklinke drehfest gehalten ist und ihrerseits durch eine aufgrund des Axialgewindes entstehende Axialbewegung in Richtung auf eine Gegenfläche der Wickeltrommel diese anhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastenscheibe (18) auch bei beabsichtigter Abrolldrehbewegung mit der Wickeltrommel (2, 10) rotiert; daß die Rastklinke (28) zweiarmig ausgebildet ist und an ihrem dem Eingriffsenik (46) abgewandten Arm eine derart auf der Rastenscheibe (18) abrollende Rolle (40) trägt, daß die Rastklinke (28) erst bei Überschreiten einer bestimmten Rastenscheibend.rehzahl einfällt; und daß zwischen mindestens einer Stirnfläche (24) der Rastenscheibe (18) und einer gegenüberliegenden Gegenfläche (26) der Wickeltrommel (2,10) ein axial nachgiebiges Verformungselement (20) angeordnet « ist.

2. Abrollsicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement (20) lose zwischen die Stirnfläche (24) und die Gegenfläche (26) eingelegt ist. Jl)

3. Abrollsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dr.ß das Verformungselement (20) spielfrei zwischen der . tirnfläche (24) und der Gegenfläche (26) angeordnet ist.

4. Abrollsicherung nach einem der Ansprüche 1 J5 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verformungselement (20) bei nicht drehfest gehaltener Rastenscheibe (18) vorgespannt ist.

5. Abrollsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Axial weg der w Rastenscheibe (18) auf der der Gegenfläche (26) abgewandten Seite durch einen Axialanschlag (16) begrenzt ist.

6. Abrollsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Freigabe- ■»> sinn auf die Rastklinke (28) wirkendes Drehmoment zur Einstellung der Einfalldrehzahl einstellbar ist.