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Seiltrommel für den Seilantrieb eines Fensterhebers
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(Ausscheidung aus P 31 44 498.9-23) Die Erfindung betrifft eine Seiltrommel
für den Seilantrieb eines Fensterhebers, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Bekannte Seiltrommeln dieser Art sind mit zylindrischem Aufwickelbereich
ausgebildet. Bei einer Betätigung des manuell-oder motorgetriebenen Seilantriebs
ist daher bei konstantem an die Seiltrommel angreifendem Drehmoment auch die von
der Seiltrommel auf das Zugseil ausgeübte Zugkraft stets gleich groß, unabhängig
von der jeweiligen Position der Fensterscheibe. Die zur Verschiebung der Fensterscheibe
erforderliche und vom Zugseil zu übertragende Kraft ist jedoch längs des Hubwegs
des Fensterhebers keinesfalls konstant. So erhöht sich die Reibung zwischen der
Fensterscheibe und der Fensterscheibenführung bei Schließen des Fensters sobald
der obere Rand der Fensterscheibe in die obere Abdichtung eintaucht. Diese erhöhte
Reibung muß natürlich auch beim Wiederöffnen des Fensters überwunden werden. Beim
Öffnen eines geschlossenen Fensters können noch zusätzliche Kräfte erforderlich
sein, dann nämlich, wenn es gilt die in ihren Abdichtungen festgefrorene Scheibe
loszureissen. Bei dem bekannten Fensterheber
mit zylindrischer Seiltrommel
muß die Elektromotor-Antriebseinheit bzw. die Handkurbel-Antriebseinheit des Seilantriebs
für diesen ungünstigsten Fall ausgelegt sein. Im Falle einer Elektromotor-Antriebseinheit
wird ein relativ groß dimensionierter und damit schwerer und leistungszehrender
Elektromotor benötigt, da der Seiltrommeldurchmesser zur Erhöhung der Zugkraft nicht
verringert werden kann, weil sonst die Schließ- bzw. Öffnungszeit des Fensterhebers
zu lang wird.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Seiltrommel derart
auszubilden, daß der Seilantrieb bei konstanter Antriebsleistung von der Position
der Fensterscheibe abhängig unterschiedliche Seil-Zugkräfte ausübt.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Seiltrommel wenigstens
zwei Aufwickelbereiche unterschiedlichen Durchmessers aufweist. Da der Anlaufpunkt,
an dem das Zugseil die Seiltrommmel berührt, beim Auf- bzw. Abwickeln des Zugseils
während der Betätigung des Fensterhebers in Richtung parallel zur Trommelachse wandert,
liegt der Anlaufpunkt dementsprechend abwechselnd in den Aufwickelbereichen unterschiedlichen
Durchmessers. Da die Zugkraft bei vorgegebenem Antriebsdrehmoment der Seiltrommel
zum Durchmesser umgekehrt proportional ist, variiert dementsprechend auch die Seil-Zugkraft.
Das Zugseil kann nun derartig um die Seiltrommel geschlungen sein, daß in der Schließstellung
der Scheibe der Seilanlaufpunkt im Aufwickelbereich mit dem geringeren Durchmesser
liegt. Die zum Schließen bzw. öffnen der Fensterscheibe erforderliche erhöhte Kraft
steht daher zur Verfügung. Von Vorteil ist auch, daß sich die Fensterscheibe im
Bereich ihrer Schließstellung beim Betätigen des Fensterhebers relativ langsam bewegt,
was die Einstellung eines Lüftungsspaltes wesentlich erleichtert. Aufgrund des Aufwickelbereichs
größeren Durchmessers ist die Schließ- bzw. öffnungszeit des Fensterhebers kurz.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Seil-
trommel erhöht den Bedienungskomfort
des Handkurbelbetriebenen Seilantriebs; im Falle eines Elektromotorbetriebenen Seilantriebs
kann ein leichter Elektromotor mit niedrigen Anschlußwerten eingesetzt werden.
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Um eine ruckartige Änderung der Seil-Zugkraft während der Fensterheber-Betätigung
auszuschließen und um Abknickungen des Zugseils zu verhindern, wird vorgeschlagen,
daß die Seiltrommel wenigstens einen, vorzugsweise konischen, Aufwickelabschnitt
mit längs der Trommelachse stetig variierendem Aufwickelradius aufweist.
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In einer besonders einfach herzlistellenden ersten Ausführungsform
ist die Seiltrommel über ihre gesamte Aufwickellänge konisch ausgebildet.
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Für den Fall, daß in bestimmten Verstellbereichen des Fensterhebers
konstante Seil-Zugkraft und konstante Fensterscheibengeschwindigkeit erwünscht ist,
insbesondere bei Fensterhebern mit großem Hub, wird eine weitere Ausführungsform
der Erfindung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sich an wenigstens
einem Ende des Aufwickelabschnitts mit stetig variierendem Aufwickeldurchmesser
ein zylindrischer Aufwickelabschnitt anschließt.
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Es ist denkbar, daß das Zugseil mit dicht aneinanderliegenden Windungen
auf die-glatte Seiltrommel auf gewickelt ist, so daß der erwähnte Anlaufpunkt in
der gewünschten Weise bei der Drehung der Seiltrommel wandert. Um jedoch unter sämtlichen
Betriebsbedingungen sicherzustellen, daß die Windungen ihre vorgesehene Lage einnehmen
und beibehalten, wird vorgeschlagen, daß der bzw. die Aufwickelabschnitte mit spiralig
verlaufenden Seilaufnahmenuten versehen sind.
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Um den Reibungskraftschluß zwischen dem Zugseil und der Seiltrommel
Weiter zu erhöhen kann vorgesehen sein, daß die Seilaufnahmenuten geriffelt sind.
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Als für den praktischen Betrieb hat es sich als besonders vorteilhafterwiesen,
wenn der Konuswinkel a 10 bis 400, vorzugsweise 20 bis 300, am besten etwa 250,
beträgt.
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Die Erfindung betrifft auch einen Fensterheber mit einem eine Fensterscheibe
tragenden Mitnehmer und einem an den Mitnehmer angreifenden Seilantrieb, wobei ein
von einer hand- oder motorgetriebenen Seiltrommel mit dem Mitnehmer verbundenes
Zugseil längs einer Schleife geführt ist.
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In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Fensterhebers
ist vorgesehen, daß die beiden Zugseilenden im Bereich der beiden axialen Enden
der Seiltrommel an dieser befestigt sind und daß von den Zugseilenden ausgehend
Seilwindungen nebeneinander auf die Seiltrommel gelegt sind.
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Da die Zugseilenden an der Seiltrommel fixiert sind, ist ein Schlupf
oder Durchrutschen des Seils an der Seiltrommel von vorneherein ausgeschlossen.
Die gewünschte Verlagerung des Anlauf- bzw. Ablaufpunktes der beiden von der Seiltrommel
ausgehenden Zugseilabschnitte während des Betriebes ist gewährleistet, da bei einer
Drehung der Seiltrommel der eine Seilabschnitt spiralig aufgewickelt und der andere
Seilabschnitt spiralig abgewickelt wird.
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Im Falle eines konischen Aufwickelabschnittes bleibt auch die Länge
der Seilschleife im wesentlichen konstant, da sich die Gesamtlänge der Seilwindungen
auf der Seiltrommel im wesentlichen nicht ändert.
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In einer hierzu alternativen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Zugseilenden nicht an der Seiltrommel sondern aneinander befestigt sind
und daß auf die mit spiralig verlaufenden Seilaufnahmenuten versehene Seiltrommel
wenigstens eine Seilwindung des endlosen Zugseils gegelegt ist. Auch hier verschiebt
sich der Anlauf- bzw.
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Ablaufpunkt der beiden von der Seiltrommel ausgehenden Seilabschnitte,
da bei einer Drehung der Seiltrommel die
wenigstens eine Seilwindung
in Richtung parallel zur Trommelachse längs des konischen Aufwickelabschnitts wandert.
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Da es hierbei zu einer Änderung der Länge der Schleife kommt, ist
bevorzugt eine Seillängenausgleichseinrichtung vorgesehen. Diese kann beispielsweise
aus Druckfedern bestehen, die in eine Bowdenzugführung für das Zugseil eingesetzt
sind. Es können aber auch verschiebbar oder verschwenkbar gelagerte SeilumXenkrollen
eingesetzt werden, die unter der Wirkung von Federelementen für einen Seillängenausgleich
sorgen.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an mehreren Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Es zeigt: Fig.. 1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Seiltrommel; Fig. 2 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 3 eine Ansicht der Seiltrommel gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeils III mit
aufgewickeltem Zugseil; Fig. 4 eine Ansicht gemäß Fig. 3 jedoch mit in anderer Weise
aufgewickeltem Zugseil; und Fig. 5 eine Schemaansicht eines Fensterhebers.
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In Fig. 5 ist grobschematisch ein Fensterheber zum Einbau in Kraftfahrzeugtüren
gezeigt, der allgemein mit 10 bezeichnet ist. Ein an einer vertikalen Führungsschiene
12 verschiebbar gelagerter Mitnehmer 14 trägt eine Halteschiene 16, die den unteren
Querrand einer Fensterscheibe 18 umgreift. Der Mitnehmer 14 kann mittels eines Seilan-
triebs
20 in vertikaler Richtung längs der Führungsschiene 12 hin- und her verschoben werden.
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Der Seilantrieb 20 wird von einem Zugseil 22 gebildet, welches in
einer geschlossenen Schleife, von einer Elektromotor-Antriebseinheit 24 ausgehend,
über Umlenkrollen 26 und 28 am unteren bzw. oberen Ende der Führungsschiene 12 geführt
ist. Die Zugseilabschnitte 30 und 32 zwischen der Antriebseinheit 24 und der unteren
bzw. oberen Umlenkrolle 26, 28 können entweder frei liegen oder in Bowdenzughüllenlaufen.
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Der Zugseilabschnitt 34 zwischen den Umlenkrollen 26 und 28 ist am
Mitnehmer 14 befestigt, beispielsweise über einen am Mitnehmer 14 angebrachten,
in Fig. 5 angedeuteten Seilnippel 36.
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Die Antriebseinheit 24 beherbergt neben einem Elektromotor und einem
Getriebe (jeweils nicht dargestellt) eine schematisch angedeutete Seiltrommel 40.
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Fig. 1 zeigt in vergrößerter Ansicht die erfindungsgemäß ausgebildete
Seiltrommel 40. Rein schematisch ist in Fig. 1 ein Gehäuse 42 der Antriebseinheit
24 mit unterbrochenen Linien angedeutet. Ebenfalls angedeutet ist ein Schneckenrad
44, welches mit einer Schnecke 46 kämmt. Die Schnecke 46 kann beispielsweise unmittelbar
auf die Motorwelle des Elektromotors der Antriebseinheit 24 angeflanscht sein.
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Schneckenrad 44 und Seiltrommel 40 sind auf einer gemeinsamen, am
Gehäuse befestigten Lagerwelle 48 drehbar gelagert.
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An der in Fig. 1 linken Stirnseite der Seiltrommel 40 sind vier Mitnahmevorsprünge
50 auf den Umfang verteilt, die in entsprechende Ausnehmungen des Schneckenrades
44 eingreifen und auf diese Weise eine drehfeste Verbindung zwischen beiden Teilen
40 und 44 herstellen.
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An einem die Mitnahmevorsprünge 50 tragenden durchmesservergrößerten
Bund 52 schließt sich ein sich konisch verjüngender Aufwickelabschnitt 54 an, der
bis zur in Fig. 1
rechten Stirnfläche 56 (siehe auch Fig. 3) reicht.
Der Aufwickelabschnitt 54 ist mit im Querschnitt teilkreisförmigen Seilaufnahmenuten
58 ausgebildet, die den Aufwickelabschnitt 54 nach Art einer durchgehenden Spirale
vollständig abdecken. Anstelle einer einzigen Spirale können jedoch auch mehrere
derartige Spiralen,den Aufwickelabschnitt 54 abdeckend,nebeneinander laufen. Der
in Fig. 1 eingetragene Konuswinkel a beträgt etwa 250.
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Der Radius r1 am schmalen Konusende beträgt ca. zwei Drittel des Radius
r2 am breiten:Konusende.
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In Fig. 3 ist schematisch dargestellt, wie das Zugseil 22 an der Seiltrommel
40 zu befestigen ist. Der in Fig. 3 von rechts kommende Seilabschnitt wird beispielsweise
vom in Fig. 5 oberen Seilabschnitt 32 gebildet. Dieser Abschnitt ist durch eine
Strich-Punkt-Punkt-Linie gekennzeichnet. Dieser Seilabschnitt 32 setzt sich in einer
Reihe von Windungen auf der Seiltrommel 40 fort, die von einem im mittleren Bereich
des Aufwickelabschnitts 54 liegenden Anlauf- bzw. Ablaufpunkt A in Richtung zum
breiteren Konusende hin spiralig aufgewickelt sind. Das nachfolgende Seilende verläßt
den Aufwickelabschnitt 54 durch eine Radialnut 60 des Bundes 52 und ist an der in
Fig. 1 linken Stirnseite an der Seiltrommel 40 befestigt, beispielsweise dadurch,
daß ein entsprechender Seilnippel in eine in Fig. 1 angedeutete Nippelaufnahme 64
eingesetzt ist.
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An den von unten kommenden Seilabschnitt 30 schließen sich an dessen
Anlauf- bzw. Ablaufpunkt B einige Seilwindungen an, die zum schmäleren Konusende
hin auf die Seiltrommel 40 gewickelt sind, wobei diese Windungen ebenso wie die
bereits erwähnten Windungen, in die entsprechenden Seilaufnahmenuten 58 eingelegt
sind. Am schmalen Konusende schließt sich an die auf den Seilabschnitt 30 folgenden
Windungen das andere Seilende an, welches wiederum an der Seiltrommel 40 befestigt
ist. Dies kann wiederum dadurch
erreicht werden, daß ein Seilnippel
66 am Zugseilende in eine entsprechende Nippelaufnahme 68 in der Stirnfläche 56
eingesetzt wird.
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Bei einer Drehung der Seiltrommel 40, beispielsweise im Uhrzeigersinn
(Richtung A) der Fig. 3, wird der Zugseilabschnitt 32 in Fig. 3 nach rechts bewegt
unter zunehmender Abwicklung entsprechender Seilwindungen.
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Dies führt dazu, daß sich der Punkt A (in diesem Falle Ablaufpunkt)
zunehmend in Richtung zum breiteren Konusende verschiebt. Dementsprechend vergrößert
sich auch der dem jeweiligen Ablaufpunkt A zugehörige Radius r bis dieser schließlich
bei vollständiger Abwicklung der Windungen gleich dem Radius r2 gemäß Fig. 1 ist.
Der andere Abschnitt 30 wird bei dieser Seiltrommeldrehung zunehmend auf die Seiltrommel
40 gewickelt, was dazu führt, daß sich der Punkt B (in diesem Falle:Anlaufpunkt)
in der gleichen Richtung, nämlich zum breiteren Konusende verschiebt. Bei vorgegebenem,
von der Schnecke 46 über das Schneckenrad 44 auf die Seiltrommel 40 ausgeübten Drehmoment,
wächst daher die durch den jeweiligen Radius des Anlaufpunkts B definierte Hebelarmlänge.
Dementsprechend verringert sich die auf den Abschnitt 30 des Zugseils 22 ausgeübte
Zugkraft. Andererseits erhöht sich bei dieser Aufwickelbewegung die Transportgeschwindigkeit
des Zugseils 22, konstante Rotationsgeschwindigkeit der Seiltrommel 40 voraussetzend.
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Aus vorstehendem ergibt sich, daß dann, wenn die Seiltrommel in zur
Richtung A entgegengesetzter Richtung verdreht wird, die auf den Abschnitt 32 des
Zugseils ausgeübte Zugkraft kontinuierlich anwächst, unter Verringerung der Transportgeschwindigkeit
des Seiles.
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In der in Fig. 5 mit unterbrochener Umrißlinie angedeuteten, mit 18'
bezeichneten Schließstellung der Fensterscheibe 18 befinden sich die An- bzw. Ablaufpunkte
A und B in ihrer
dem schmalen Konusende nächstgelegenen Lage. Entsprechend
dem Radius r1 ist hier die Zugkraft am größten und beträgt bei dem angegebenen Radiusverhältnis
das etwa 1,5-fache der Zugkraft bei vollständig geöffnetem Fenster (Punkte A und
B am breiten Konusende). Aufgrund der hohen Zugkraft bei geschlossenem oder fast
geschlossenem Fenster bereitet es keine Schwierigkeiten selbst bei schwach dimensioniertem
Elektromotor die Fensterscheibe 18 zu bewegen, obwohl die zusätzliche Reibungskraft
zwischen der Scheibe und der oberen Dichtung zu überwinden ist. Selbst ein Losreissen
der vereisten Scheibe von den Dichtungen verkra-ftet der Fensterheber 10. Da die
Transportgeschwindigkeit des Zugseils in der oberen Einstellung 18' des Fensters
18 relativ gering ist, kann die Fensterscheibe 18 genau positioniert werden, insbesondere
zur Einstellung eines Lüftungsspalts.
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In Fig. 4 ist eine von der Fig. 3 abweichende Art der Belegung der
Seiltrommel 40 mit dem Zugseil 22 dargestellt.
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Das Zugseil 22 ist nunmehr als vollständig geschlossene Schleife ausgeführt,
also mit aneinander befestigten Seilenden, beispielsweise mittels des Seilnippels
36 am Mitnehmer 14 (siehe Fig. 5). Um den Reibungskraftschluß zwischen Zugseil 22
und Seiltrommel 40 herzustellen, ist zumindest eine Seilwindung auf,die Seiltrommel
40 gewickelt (d.h. in die entsprechende Nut 58 eingelegt). Bei einer Verdrehung
der Seiltrommel 40 verschiebt sich diese eine Seilwindung in Richtung parallel zur
Seiltrommelachse 70.
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Während jedoch bei der Wicklungsart gemäß Fig. 3 die Gesamtlänge der
jeweils aufgewickelten Windungen konstant bleibt und damit auch die Länge der über
die Umlenkrollen 26 und 28 geführten Seilschleife, ändert sich bei der Wickelart
gemäß Fig. 4 die Länge der jeweils aufgewickelten einen Seilwindung und damit auch
die Schleifenlänge. Es muß daher für einen Seillängenausgleich gesorgt werden, beispielsweise
dadurch, daß die Umlenkrolle 28 in Richtung des Pfeils C gegen Federkraft verschiebbar
ausgebildet ist. Zur Erhöhung des Reibüngskraftschlusses zwischen
der
einen Windung und den Nuten 58 können die Nuten 58 geriffelt sein.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform der Seiltrommel dargestellt,
wobei Bauelemente, die denen der Seiltrommel 40 entsprechen, mit denselben Bezugsziffern,
jeweils vermehrt um die Zahl 100 versehen sind. Die Seiltrommel 140 gemäß Fig. 2
ist an ihrem linken Ende wiederum mit einem Bund 152 ausgebildet, von dem in axialer
Richtung nach links Mitnahmevorsprünge 150 abstehen. Eine Lagerbohrung für den Bolzen
48 gemäß Fig. 1 durchsetzt die Seiltrommel 140 und ist mit 151 bezeichnet. Im Unterschied
zur Seiltrommel 40 weist die Seiltrommel 140 außer dem konischen Aufwickelabschnitt
154 noch zwei zylindrische Aufwickelabschnitte 170 und 172 auf, die sich in Fig.
2 nach links bzw. nach rechts an den konischen Aufwickelabschnitt 154 unmittelbar
anschließen. Der Abschnitt 170 hat daher den Umfangsradius r2 und der Abschnitt
172 den Umfangsradius r 1 Durch diese Ausgestaltung erreicht man, daß sich an einen
Verstellbereich des Fensterhebers mit variierender Seil-Zugkraft und variierender
Seilgeschwindigkeit in beiden Richtungen Verstellbereiche anschließen mit konstanter
Zugkraft und konstanter Geschwindigkeit. Diese Ausgestaltung erweist sich als besonders
vorteilhaft bei Fensterhebern mit langem Verstellweg. Ggf. kann der Abschnitt 172
auch entfallen, was durch eine unterbrochene Schnittlinie 174 angedeutet ist.
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Der vorstehend beschriebene Fensterheber 10 zeichnet sich dadurch
aus, daß er bei hoher Funktionssicherheit mit einem schwach dimensionierten und
daher entsprechend leichten Elektromotor auskommt. Im Falle eines nicht dargestellten
Handkurbel-Antriebes ergibt sich ein hoher Bedienungskomfort des Fensterhebers,
da die aufzuwendenden Kräfte auch bei geschlossenem oder fast geschlossenem Fenster
klein bleiben und dennoch ein zügiges Fensteröffnen bzw.
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Schließen erreicht wird.
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