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"Antrieb mit Sperreinrichtung"
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Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit Sperreinrichtung mit einem
drehbaren Antriebsglied und einem getriebemäßig damit verbundenen Abtriebsglied,
wobei der Antrieb nur durch Bewegungseinleitung vom Antriebsglied her betätigbar
ist, während bei Bewegungseinleitung am Abtriebsglied die Sperreinrichtung wirksam
ist.
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Es ist bekannt, für bestimmte Antriebsarten eine Sperreinrichtung
einzubauen, die eine Selbsthemmung ergibt.
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So sind beispielsweise Motoren bekannt, die mit einer Bremse kombiniert
sind, wobei die Bremse bei abgeschaltetem Motor wirksam wird. Bei abgeschaltetem
Motor hält die Bremse die Antriebswelle fest, so daß sie von der Abtriebsseite aus
nicht mehr gedreht werden kann, es sei denn, es wird das Bremsmoment der Bremse
überwunden.
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Auch Schneckengetriebe können eine Selbsthemmung aufweisen, vorausgesetzt,
daß die Schneckenspindel eine hinreichend geringe Steigung besitzt. Ein Schneckengetriebe
kann dann nur über die Schneckenspindel gedreht werden, nicht dagegen am Schneckenrad.
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Antriebe der beschriebenen Bauweise sind in der Technik vielfältig
erforderlich, z. B. als Sicherheitseinrichtung gegen eine unbeabsichtigte Bewegung,
um einen Unfallschutz zu erhalten oder auch, um eine unbefugte Verstellung auszuschließen.
Bei anderen Antrieben soll eine bestimmte Stellung des Antriebes fixiert werden,
so daß ihn äußere Einflüsse nicht verstellen können.
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Die bisher bekannten Antriebe mit Sperreinrichtung der beschriebenen
Art besitzen verschiedene Nachteile. Ein Bremsmotor besitzt eine Sperreinrichtung,
die von der Größe des Bremsmoments begrenzt ist. Große Bremsmomente bedingen einen
entsprechenden aufwendigen Antrieb für die Bremse. Eine derartige Bremse besteht
nach aus einer Vielzahl von Teilen, so daß Störungen oder Verschleiß nicht ausgeschlossen
sind.
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Das richtige Zusammenwirken des Antriebs, nämlich des Motors mit der
Bremse, ist schwierig zu erreichen und zwar in dem Sinne, daß oft ein Nachlauf zugelassen
sein soll, die Bremse aber bei abgestelltem Antrieb in der Regel schon eingreift.
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Bei einem Handantrieb stellt die zusätzliche Anordnung und Betätigung
einer Bremse einen beträchtlichen Aufwand dar.
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Ein Schneckengetriebe arbeitet an sich ohne besondere Betätigung.
Es ist aber ebenfalls verhältnismäßig aufwendig. Von besonderem Nachteil ist bei
einem Schneckengetriebe, daß eine verhältnismäßig große Übersetzung praktisch unvermeidbar
ist, was oft nicht erwünscht ist, und außerdem entsteht in einem Schneckengetriebe
eine erhebliche Reibung mit den damit verbunden Nachteilen, wie Energieverlust und
Probleme bei der Wärmeabführung.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb mit einer Sperreinrichtung
zu schaffen, der einfach aufgebaut ist, der aber auch in der Lage ist, verhältnismäßig
große Drehmomente und zwar insbesondere in beiden Richtungen zu übertragen, und
wobei von der Abtriebsseite her in beiden Drehrichtungen eine Hemmung gegeben sein
soll. Ein weiteres wesentliches Ziel der Erfindung besteht darin, den Antrieb ohne
Über- oder Untersetzung auszubilden, um eine universelle Einsetzbarkeit zu erreichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Antrieb
der eingangs beschiebenen Gattung und schlägt vor,
daß sich zwischen
dem Antriebsglied und dem Abtriebsglied eine Schraubenfeder erstreckt, die unter
Vorspannung an einem relativ ortsfesten Tragglied angeordnet ist und auf deren beiden
Enden sowohl das Antriebsglied als auch das Abtriebsglied einwirken, wobei die Einwirkung
des Antriebsgliedes jeweils gegen die Vorspannung und diejenige des Abtriebsgliedes
in Richtung der Vorspannung gerichtet ist.
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Durch die Erfindung wird ein Antrieb mit einer Sperreinrichtung erreicht,
der in beiden Drehrichtungen gleichartig wirksam ist. Bei der Betätigung von der
Antriebsseite her, also bei Betätigung des Antriebsgliedes, wird die Schraubenfeder
entgegen der Vorspannung verspannt, so daß sie sich von ihrem Tragglied abhebt.
Die Hemmung, die die Feder auf dem Tragglied ergibt, wird beseitigt und das Antriebsglied
kann das Abtriebsglied mitnehmen. Wenn umgekehrt vom Abtriebsglied her eine Drehbewegung
eingeleitet wird, wird auf die Feder in Richtung der Vorspannung eingewirkt und
die Feder verkeilt sich auf dem Tragglied.
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Da sich die Feder dann nicht mehr drehen läßt, ergibt sich eine Sperre
mit solch großem Sperrmoment, daß dieses nur durch Zerstörung der Vorrichtung überwunden
werden kann.
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Von besonderem Vorteil ist bei der Erfindung, daß diese mit sehr wenig
Elementen auskommt. Sie ist daher einfach herzustellen. Auch die Herstellungsgenauigkeit
kann gering bleiben.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die besonders günstige Eigenschaften
hat, ist vorgesehen, daß das Antriebsglied und das Abtriebsglied mit geringem Spiel
durch momentübertragende Mitnahmeglieder verbunden sind, und daß die Schraubenfeder
bei Betätigung des Antriebsgliedes auf dem Tragglied schleift. Durch geeignete Wahl
der Vorspannung läßt sich der Reibungsverlust durch das Schleifen sehr gering halten.
Insbesondere ist dieser Energieverlust beim Schleifen unabhängig vom übertragenen
Drehmoment. Die Ableitung der beim Schleifen entstehenden Wärmeenergie ist daher
ohne Schwierigkeiten zu erreichen. Ein solcher Antrieb kann daher auch im Dauerbetrieb
verwendet werden. Günstig ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung ferner, daß
die Feder selbst bei der Antriebsverbindung nur wenig belastet ist. Die Weiterleitung
des Drehmomentes erfolgt über Mitnahmeglieder, die im wesentlichen verschleißfrei
arbeiten. Es wird daher eine lange Lebensdauer erreicht.
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Die erfindungsgemäße Anordnung bevorzugt eine koaxiale Ausrichtung
des Antriebs- und des Abtriebsgliedes.
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Eine einfache Bauform der Erfindung kann dadurch geschaffen werden,
(daß die Schraubenfederenden Abbiegungen aufweisen, die mit den entsprechenden Elementen
der Antriebsglieder bzw. Abtriebsglieder oder der Mitnahmeglieder zusammenwirken.
Eine präzisere und besser wirkende Bauform wird jedoch dann erhalten, wenn auf die
Schraubenfederenden Schuhe aufgesetzt sind.
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Die Schuhe weisen insbesondere Nasen auf, die radial von den Schraubenfederenden
weggerichtet sind und je zwischen Teile des Antriebs- und des Abtriebsgliedes bzw.
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der Mitnahmeglieder eingreifen. Diese Schuhe sind auf diese Weise
selbst Mitnahmeglieder.
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Eine bewährte Bauform wird dann erhalten, wenn das eine Glied des
Antriebs- bzw. Abtriebsgliedes mit einem, eine Feder tragenden Zapfen versehen ist,
der von einer Teilhülse des anderen Glieds teilweise und mit Aussparung der Feder
umfaßt ist. Bei einer solchen Bauform können sich beispielsweise die Teilhülse und
der Zapfen auch gegenseitig führen, falls dies gewünscht wird. Es läßt sich hierdurch
eine sehr stabile Konstruktion erreichen.
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Die Schuhe sind vorzugsweise im Bereich der Aussparung angeordnet.
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Insbesondere schlägt die Erfindung vor, daß das ortsfeste Tragglied
als Hülse ausgebildet ist, an deren Innenseite die Schraubenfeder mit Vorspannung
anliegt und die die Teilhülse umgibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Antrieb,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Darstellung der Fig. 1 entsprechend der Schnittlinie
II - II und
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Darstellung der
Fig. 1, entsprechend der Schnittlinie III - III in einer anderen Betriebsstellung.
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Der gezeigte Antrieb trägt in einem ortsfesten Gehäuse 15 die beiden
Wälzlager 16 und 17, wobei das Wälzlager 17 zur Führung des wellenförmigen Antriebsgliedes
1 dient, während das Wälzlager 16 das ebenfalls wellenförmige Abtriebsglied 2 abstützt.
Das Antriebsglied kann beispielsweise ein Handrad 18 tragen, und der gezeigte Antrieb
soll beispielsweise dazu dienen, mittels des Handrades 18 und des Abtriebsgliedes
2 irgendeine Einrichtung anzutreiben, wobei jedoch die Bewegung ausschließlich über
das Handrad 18 eingeleitet werden kann, und nicht umgekehrt über das Abtriebsglied
2 das Handrad 18 verstellbar sein soll. Ein solcher Antrieb kann beispielsweise,
wenn auch nicht ausschließlich, für den Antrieb von schwenkbaren Fensterläden benützt
werden, wobei es erwünscht ist, die Fensterläden von der Innenseite der Wand zu
bewegen, während eine Bewegung der Fensterläden von der Wandaußenseite her unerwünscht
ist.
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Dadurch läßt sich zum Beispiel eine gut funktionierende Einbruchssicherung
erreichen.
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Die Erfindung ist aber auch für beliebige andere Antriebszwecke einsetzbar,
beispielsweise zur Verstellung von Klappen od.dergl. in Rohrleitungen oder anderer,
ähnlicher Steuerelemente, bei denen sichergestellt sein soll, daß keine unbeabsichtigte
Verdrehung der Stellung des angetriebenen Elements eintritt.
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Aus den zeichnerischen Darstellungen ergibt sich,
daß
im Inneren des Gehäuses 15 zwischen den Lagern 16 und 17 ein Tragglied 4 in Form
einer Hülse angeordnet ist, wobei dieses Tragglied in das Gehäuse 15 eingepreßt
und daher unverdrehbar ist.
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Auf der Innenseite der Hülse 4 ist eine Schraubenfeder 3 angeordnet.
Diese steht derart unter Vorspannung, daß die Vorspannung die Feder 3 aufzuweiten
versucht. Es ist klar, daß eine solche Schraubenfeder fest am Tragglied 4 anliegen
wird und sich nur drehen läßt, wenn auf die Schraubenfederenden 5 bzw. 6 ein Zug
ausgeübt wird.
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Dieser Zug wirkt entgegen der Vorspannung und würde den Durchmesser
der Schraubenfeder verkleinern, so daß die Schraubenfeder unter entsprechender mehr
oder weniger starker Reibung auf der Innenfläche der Hülse 4 gleiten würde.
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Wenn dagegen auf die Enden 5 oder 6 ein Druck ausgeübt wird, wird
dieser Druck in Richtung der Vorspannung wirksam und versucht, die Schraubenfeder
aufzuweiten.
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Die Schraubenfeder klemmt sich an der Innenwandung der Hülse 4 fest
und ist undrehbar.
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Im gezeigten Ausführungsheislpiel besteht die Schraubenfeder aus einer
Mehrzahl von Windungen. Die Zahl der Windungen sind für die Schraubenfeder ohne
Belang. Es kann auch von der exakten, üblichen Form einer Schraubenfeder in Grenzen
abgewichen werden, wenn nur die beschriebene Wirkung erzielt wird, nämlich, daß
bei Beanspruchung der Feder in der einen Richtung eine Verdrehung erreicht wird,
während bei Beanspruchung in der Gegenrichtung jeweils eine Verklemmung eintritt.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Schraubenfeder auf der Innenseite
eines als Hülse ausgebildeten Tragglieds 4 angeordnet. Es ist ohne weiteres möglich,
die Schraubenfeder auch auf der Außenseite einer entsprechend ortsfesten Hülse vorzusehen.
Die gezeigte Bauweise ist jedoch konstruktiv einfacher.
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Die Schraubenfederenden 5 und 6 tragen die Schuhe 8 und 9 und sind
mit diesen Schuhen beispielsweise durch Lötung o.ä. Mittel verbunden. Aus der Darstellung
der Fig. 2 und 3 geht die Ausbildung dieser Schuhe hervor.
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Der Umfang der Schuhe 8 und 9 ist dem Innendurchmesser des Traggliedes
bzw. der Hülse 4 angepaßt. In der Tangentialrichtung besitzen die Schuhe 5 bzw.
6 Druckflächen 19 bzw. 20. Radial nach innen gerichtet sind die Nasen 11 und 12.
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Das Abtriebsglied 2 trägt einen Zapfen 13, in den eine Feder 10 eingelassen
und fixiert ist. Diese Feder 10 kann je mit den Nasen 11 bzw. 12 zusammenwirken.
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Das Antriebsglied 1 ist mit einer Teilhülse 7 versehen, die derart
angeordnet ist, daß sie den Zapfen 13 umgibt.
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Die Teilhülse 7 ist dabei fest mit dem Antriebsglied 1 verbunden.
Durch die Aussparung 14 zwischen den Endflächen 22 und 23 der Teilhülse 7 ist es
möglich, daß die Teilhülse 7 je nach Drehbewegung mit dem einen Schuh 8 oder dem
anderen Schuh 9 zusammenwirken kann.
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Es ist klar, daß durch eine entsprechende Windungsrichtung der Schraubenfeder
3 es sich ohne weiteres erreichen läßt,
daß bei einer Drehrichtung
des Antriebsgliedes 1 die Endfläche 22 der Teilhülse 7 mit der Druckfläche 19 des
Schuhs 8 zusammenwirkt. Der Schuh 8 wirkt dabei auf das Schraubenfederende 5 in
der Richtung, daß diese Schraubenfeder entgegen der Vorspannung einen etwas kleineren
Durchmesser einnimmt, und es läßt sich ohne weiteres eine Drehbewegung erzielen,
wobei die Nase 11 über die Feder 10 den Zapfen 13 und damit das Abtriebsglied 2
mitnimmt.
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Bei der anderen Drehrichtung des Antriebsgliedes 1 wirkt die Endfläche
23 mit der Druckfläche 20 des Schuhs 9 zusammen, und die Nase 12 nimmt wieder die
Feder 10 und damit den Zapfen 13 mit.
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Wenn dagegen eine Drehbewegung am Abtriebsglied 2 eingeleitet wird,
wird die Feder 10 je nach Drehrichtung über die Nase 11 oder die Nase 12 auf den
Schuh 8 oder den Schuh 9 so einwirken, daß die Vorspannungswirkung der Feder 3 verstärkt
und sich die Schraubenfeder 3 am Tragglied 4 festkeilt.
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Es ist klar, daß ein geringes Spiel zwischen den Endflächen 22 bzw.
23 einerseits und den Abmessungen der Schuhe 8 und 9 die gewünschten Wirkungen sicherstellt.
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Dabei genügen je nach angewandter Präzision sehr geringe Maße für
das Spiel.