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Kabeltrommel mit Rückzugvorrichtung
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Die Erfindung betrifft eine Kabeltrommel zum selbsttätigen Aufwickeln
eines Kabels für ein elektrisch betriebenes Gerät auf einem um eine Achse drehbar
gelagerten Trommelkörper mit einer sich beim Abwickeln des Kabels spannenden Triebfeder,
mit einer entriegelbaren die Rückdrehung des Trommelkörpers sperrenden Vorrichtung
und zwischen feststebenden Anschlußkontakten an der Achse und sich mit dem Prommelkörper
drehenden Leitungsanschlüssen angeordneten stromübertragenden Vorrichtungen.
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Kabeltrommeln dieser Art sind bereits in verschiedenen Ansführungen
bekannt und werden zur vorteilhaften Unterbringung von nur zeitweise oder in unterschiedlichen
Längen benötigten elektrischen Kabeln an Haushalts- oder Werkstattgeräten gebraucht.
Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf Kabeltrommeln kleiner Ausführung in
Kunststoff für höhere Übertragungsleistungen und kurze Kabellängen.
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Sie ist im Prinzip aber auch auf große Trommeln übertragbar.
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In der DE-PS 25 01 945, der DE-PS 26 20 924, dem DE-GM 73 43 498 und
dem DE-GM 76 13 643 sind z. B. solche Kabeltrommeln beschrieben. Allen gemeinsam
ist die Verwendung einer Rollfeder als Rückholfeder, um durch die Änderung des Kabelwickeldurchmessers
hervorgerufenen Zugkraftschwankungen wenigstens teilweise auszugleichen. Der hierfür
erforderliche konstruktive Anfwand und die verminderte Lebensdauer einer Rollfeder
werden in Kauf genommen. Die beschriebenen Rückzugssperren werden entweder von Hand
entsperrt (DE-GM 73 43 498), sperren nicht in jeder Position (DE-GM 76 13 643) oder
sind bei stark begrenztem Bauraum durch den fliegend gelagerten Rasthehel in ihrem
mechanischen Aufbau nicht besonders robust (DF-PS 26 20 924). Ferner werden zur
Stromübertragung ausnahmslos Wätzkörper verwendet, die genau wie Schleifringe (DE-GM
74 13 354) keinen gleichmäßigen Stromübergang gewährleisten können und empfindlich
auf Verschmutzung reagieren. Bei diesen Übertragungssystemen gehen die Reihungsverluste
zu Lasten der Federrückzugskraft.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine preisgünstige Kabeltrommel der
beschriebenen Art zu schaffen, die bei guter Lebensdauer einen gleichmäßigen Kabelzung,
ein automatisch arbeitendes Gesperre und eine dauerhafte und wartungsfreie Stromübertragung
gewährleistet.
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Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen Achse und Trommelkörper
eine die Rückzugskraft erzeugende gegengerollte Triebfeder mit flacher Kraftanstiegskurve
angeordnet ist.
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Für die Erzielung der Rückzugskraft wird eine gegengerollte Triebfeder,
wie im Automobilbau / um Autrollen der Automatik-Sicherheitsgurte, verwendet. Dieser
Federtyp hat in seinem Arbeitsbereich je Umdrchung nur einen geringen Kraftunterschied
und
führt daher zu einem weichell gleichmäßigen Aufwickeln. Konstruktiv wird diese Eigenschaft
dadurch gefördert, daß der das Kabel aufnehmende Tromme lkö.rper so groß und breit
gewählt wurde, daß sowohl die Triebfeder darin Platz hat als auch olas Kabel mit
wenigen, auf ahnähernd gleichem Durchmesser liegenden Umdrehungen aufgewickelt ist.
Ein weiterer Vorteil dieser Bauart ist der zentrale Drehmomentenangriff der Triebfeder,
der im Gegensatz zur Rollfeder zu keiner zusätzlichen und einseitigen Lagerbelastung
führt.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung weist die die Rückdrchung des
Trommelkörpers sperrende Vorrichtung ein durch kurzen Zug am Kabel entriegelbares
Gesperre auf, bestehend aus Sperrad und abgefederter in ihrem Drehpunkt verschiebbarer
Klinke. Weiterhin ist die Klinke des Gesperres, beim Ausziehen des Kabels durch
die Aushebeschräge selbsttätig in die Ausgangsstellung gleitend, auf einem Bolzen
verschiebbar angeordnet. Die Klinke ist gegenüber dem Bolzen in der Ve ise verschiebbar,
clafl der Kl inkenfederangriffspunkt von einer Seite des Schwenkpunktes zu der anderen
zu liegen kommt und die Klinke ladurch in beiden Drehrichtungen federnd angedrückt
werden kann. Beim Abzieben des Kables gleitet die Klinke in Abrollrichtung über
die Nuten des Sperrades. Wird das Kabel nach Erreichen der gewünschten Auszugslänge
losgelassen, so zieht die Rückzugsfeder das Kabel solange ein, bis die Klinke in
der Nut des Sperrades einrastet. Durch diese Rückzugskraft wird nun die Klinke gegenüber
ihrem Drehpunkt so verschoben, daß die Klinkenfeder ihre Andrückwirkung umkehrt.
Durch eine Hinterschneidung zwischen Sperradnut und Klinkenspitze ist eine einwandfreie
Sperrwirkung gewährleistet. Die Größe und Formgebung dieser Hinterschneidung bestimmt
die Länge des Entlastungsweges, der zur Entriegelung der Sperre notwendig ist. Soll
das Kabel wieder eingezogen werden, so genügt
die erwähnte Entlastung
durch Zug am Kabel. Die Klinke wird durch die Klinkenfeder aus der Sperradnut ausgerastet
und die Rückzugsfeder kann nun ungehindert das Kabel einrollen. Die Klinke gleitet
dabei in Einrollrichtung über die Nuten des Sperrades. Beim erneuten Abziehen des
Kabels wird automatisch die Klinke durch kurzes Einrasten in die Nut des Sperrades
wieder in ihre Ausgangsstellung geschoben.
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Die Aushebeschräge an der Nutflanke verhindert, daß es hier zu einem
Blockieren kommt. Die Klinkenfeder bringt dann die Klinke wieder in die endgültige
zum Blockieren notwendige Lage.
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Die beschriebene Lösung hat den Vorteil einer einfachen, sehr platzsparenden
Bauweise, einer unmittelbar und sicher funktionierenden Blockierung und einer auf
Leitungszug ansprechenden Rückzugsautomatik. Ein Blockieren bei nicht mehr entriegelbarer
Sperre in der Endlage bei ganz abgezogenem Kabel ist nicht möglich.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bestehen die stromübertragenden
Vorrichtungen aus zwischen Achse und Trommelkörper angeordneten Federbandspiralen.
Diese Federbandspiralen sind einerseits mechanisch fest mit der feststehenden Achse
und elektrisch leitend fest mit den stillstehenden Anschlußkontakten der Achse vonbunden.
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Andererseits besteht eine mechanisch feste Verbindung mit dem drehbar
auf der Achse gelagerten Trommelkörper zur Aufnahme des Kabels und eine feste elektrische
Verbindung mit den mit dem Trommelkörper sich drehenden Leitungsanschlüssen. Die
Federbandspiralen sind so angeordnet, daß sie sich vorzugsweise beim Abwickeln des
Kabels aufwickeln bzw. spannen. Dies führt vorteilhaft zu einer Unterstützung der
Federrückzugskraft beim Rückspulen des Kabels. Obwohl sich der Trommelkörper um
eine festgesetzte
Anzahl Drehungen um die feste Achse frei bewegen
kann, ist durch die neuerungsgemäße Stromübertragung eine feste Leitungsverbindung
zwischen dem Anschlußkabel und den achsseitigen Anschlußkontakten hergestellt. Die
Federbandspiralen gewährleisten über die gesamte Lebensdauer der kabeltrommel einen
gleichbleibenden Stromübergangswiderstand, der bei entsprechender Wahl des Querschnitts
und des Materials äußerst gering gehalten werden kann.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bestehen die stromführenden
Federbandspiralen aus einer elektrisch gut leitenden Kupferlegierung. Dadurch ist
dieses Leitungsstück dem üblicherweise bei Kabeln und Drähten für die Elektrotechnik
verwendeten Leitermaterial angepaßt. Durch die gute Leitfähigkeit des Materials
wird bei entsprechendem Querschnitt ein sehr niedriger Leitungswiderstand erzielt,
wodurch eine zu starke Erwärmung vermieden wird. Weiterhin kann der Querschnitt
bei akzeptabler Erwärmung klein gehalten werden, wodurch sehr kleine Federkräfte
bewirkt werden können und die gesamte Anordnung auf kleinstem Raum untergebracht
werden kann.
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Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist in den stromführenden Federt
undspiralen ein die Windungen voneinander elektrisch isolierendes Band angeordnet
oder es befindet sich auf der Oberfläche der stromführenden Federbandspiralen eine
die Windungen voneinander elektrisch isolierende Schicht wie u. a. z. B. eine Oxydschicht.
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Insbesondere wenn die Federbandspiralen hohe Stromstärken zu übertragen
haben, können im Verlauf des Federbandes infolge des grundsätzlich vorhandenen Leitungswiderstandes
Potentialunterschiede auftreten, die bei Berührung benachbarter Windungen zu leichter
Beschädigung der Bandoberfläche im Berührungspunkt führen können. Um dies in den
speziellen Fällen zu vermeiden. sicht die Erfindung eine der vorgeschlagenen Isolationsmaßnahmen
vor. ein
mit einem Ende der Federhandspirale befestigtes und zwischen
die Windungen gelegtes, flexibles, isolierendes Band, beispielsweise aus Kunststoffolie
verhindert in jeder Stellung des Trommelkörpers sicher eine eine elektrische Berührung.
Es ist jedoch auch möglich, schon beschichtetes Federbandmaterial zu verwenden oder
die Oberfläche der fertig gewickelten Feder nach einem Oxidations- oder Floxierverfahren
zu behandeln.
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nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die die Rückdrchung
des Trommelkörpers bewirkende Triebfeder als Schutzleiter führende Verbindung zwischen
Achse und Trommelkörper angeordnet.
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In einer ersten Ausführungsform der Erfindung haben die Federbandspiralen
nur die Aufgabe der Stromführung, sind bezüglich ihres Querschnittes nur nach elektrischen
Erfordernissen bemessen und bezüglich ihrer Federkraft so konstruiert, daß sie sich
bei Drehung des Trommelkörpers um die Achse gerade selbst auf- und abwickeln kann.
Die bei der Aufwicklung des Kabels erforderliche Kraft für die Rückdrehung des Trommelkörpers
wird von einer weiteren speziell für die Aufgabe konstruierten von schon bekannten
Federbandspirale, beispielsweise aus Stahl, erzeugt.
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Diese kann gemäß der Erfindung vorteilhafterweise als Schutzleiterführung
verwendet werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die stromführenden
Federbandspiralen, die Rückdrehung bewirkend zwischen Achse und Trommelkörper angeordnet.
Für Anwendungsfälle, wo es auf kleinste Abmessungen der Kabeltrommel ankommt und/oder
beispielsweise nur zwei oder ein elektrischer Leiter gebraucht werden, können die
Federkräfte der stromführenden Federbandspiralen erhöht werden, so daß sie selbst
die Aufgabe der Rückdrchung des Trommelkörpers übernehmen können. Entsprechende
@erändung des Querschnitts und des Bandmaterials sind hierzu erforderlich.
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Vorteilhafterweise sind die Federbandspiralen und das Gesperre im
Nabenraum des Trommelkörpers angeordnet, der weiterhin eine Sicherung gegen Verdrehen
im gespannten Zustand aufweist.
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Die Gesamtheit der beschriebenen Erfindung gestattet es, eine aus
wenig Teilen kos tengiinstig herzustellende Kabel trommel zu schaffen, tlie in vorgespanntem
Zustand zum Einbau in die verschiedensten Geräte angeliefert werden kann. Nach Anschluß
des Kabels an die Leitungsklemmen kann durch Entfernen einer Transportsicherung
und Lösen der Blockierung das Kabel sofort eingerollt werden. Zur Aufnahme der Kabeltrommel
in einem Gehäuse oder auf einem Montagebock ist die Achse beidseitig durch Vierkantzapfen
verlängert.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
in Verbindung mit den Zeichnungen beschriehen: Es zeigen Fig. 1 Ansicht einer axial
geschnittenen Kabeltrommel mit zwei stromführenden Federbandspiralen und einer Triebfeder
Fig. 2 Querschnitt durch eine Kabeltrommel in Richtung der Pfeile 1 I ... . . 1
in Fig. 1 gesehen mit Blick auf die stromübertragende Federbandspirale und den Leitungsanschluß
Fig.
3 Querschnitt durch eine Kabeltrommel in Richtung der Pfeile II ... I1 in Fig. 1
gesehen mit Blick auf die Triebfeder Fig. 4 Querschnitt durch die Kabeltrommel iin
ichtung der Pfeile III ... III in Fig. 1 gesehen mit Blick auf das automatisch arbeitende
Gesperre während des Abrollvorganges Fig. 4 a Blick auf das automatisch arbeitende
Gesperre während der blockierung Fig. 4 b Blick auf das automatisch arbeitende Gesperre
kurz nach der Entlastung, während des Einrollvorganges.
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Die in Fig. 1 gezeigte Kabeltrommel besteht aus einem Trommelkörper
(1), der auf einer Achse (2) drehbar gelagert ist. Der Trommelkörper (1) weist zwei
kleinere Kammern (3) auf, in denen die stromführenden Federbandspiralen (4), in
diesem Beispiel für zwei elektrische Leiter, untergebracht sind. In einer dritten
größeren Kammer (5) befindet sich eine Triebfeder (6) für die Rückdrchung des Trommelkörpes
(1) zum selbsttätigen Aufwickeln des Kabels (7). In der kleinsten Kammer (8)befindet
sich das automatisch arbeitende Gesperre.
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Die stromführenden Federbandspiralen (4) sind mit dem einen ihrer
Enden an Leitungsklemmen (9) befestigt, die in den Trommelkörper (1) eingelassen
sind und sich mit diesem drehen. Die anderen Enden der stromführenden Federbandspiralen
(4) sind mit den auf der Achse (2) befestigben Anschlußkontakten (10) fest verpreßt.
jede Kammer (3, 5) ist für sich durch Teile des trommelkörpes (1) abgeschlossen,
so daß eine gegenseitige Berührung der Federbandspiralen (4, 6) ausgeschlossen ist.
In dem in
der Zeichnung dargestellten Fall ist das Kabel (7) aufgewickelt
und die Mehrzahl der Federwindungen abgewickelt, so daß diese an der äußeren zylindrischen
Wand der Kammer anliegen. Beim Abwickeln des Kabels (7) werden die Federn gespannt,
so daß die Mehrzahl der Federwindungen am Aclosdurchmesser anliegen.
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In Fig. 4 ist die Ansicht des automatisch arbeitenden Gesperres in
Ausgangsstellung dargestellt. Das Sperrrad (11) ist verdrehfest mit der feststehenden
Achse (2) verbunden. Die Klinke (12) ist um den mit dem Trommelkörper (1) fest verbundenen
Bolzen (13) schwenkbar gelagert und wird mittels der Klinkenfedr (14) federnd an
das Sperrad (11) angedrückt. In de Blockierstellung, Fig. 4 a, rastet die Klinke
(12) mit ihrer Klinkenspitze (13) in die Hinterschneidung (16) der Sperradnut ein
und wird durch die Wirkung der Rückzugskraft gegenüber dem Bolzen (13) verschoben.
Die Blockierung bleibt solange wirksam, bis durch erneuten Zug am Kabel (7) die
Klinkenspitze (15) soweit entlastet wird, daß sie die Hinterschneidung (16) der
Sperradnut frei verlassen kann. Wird ton Kabel (7) jetzt weiterhin gezogen, so rastet
die der Klinkenspitze (15) gegenüberliegene Rückführsitze (17) in die Sperradnut
ein. Deren Aushebeschräge (18) verschiebt die Klinke (12) gegenüber dem Bolzen (13)
in der Weise, daß die Klinkenfeder (14) die Kl tig in die Ausgangsstellung, wie
in Fig. lt dargest(llt, einfedern läßt. Die Aushebschräge (18) an der Sperradnut
verhindert, daß es hierbei zu einem Blockieren kommt.
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ist der Zug am Kabel (7) nur kurz, so kippt die Klinke (12) in die
in Fig. 4 b gezeigte Stellung, und der Trommelkörper (1) kann sich in Einrollrichtung
drehen. Die klinke (12) gleitet dabei mit der Rückführspitze (17) abgefedert über
die Sperradnuten. Beim erneuten Abziehen desKabels (7) wird die Klinke (12) automatisch
auf die oben bereits beschriebene Weise in ihre ausgangsstellung zurückgeführt.
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