DE4344151A1

DE4344151A1 - Überlastsicherung für ein Betätigungsglied

Info

Publication number: DE4344151A1
Application number: DE19934344151
Authority: DE
Inventors: Heinz Hirsch; Guenter Faust
Original assignee: Friedrich Grohe Armaturenfabrik GmbH and Co; Friedrich Grohe AG
Current assignee: Grohe Water Technology AG and Co KG
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 1995-06-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung für die Verbindung eines Betätigungsglieds, insbesondere eines Betätigungshebels, mit einer Ventilspindel, wobei die Drehmitnahme zwischen Ventilspindel und Betätigungs glied von radial federnd angeordneten Zahnelementen er folgt, die ab einem bestimmten Drehmoment aus ihrer Eingriffstellung herausdrückbar sind und die Übertra gung eines größeren Drehmoments verhindern.

Eine derartige Überlastsicherung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 04 656 A1 bekannt. Bei dieser Einrichtung sind radial federnde Zahnsegmente vorgese hen, die von einem bestimmten Drehmoment an durch eine radial wirkende Kraftkomponente aus dem Eingriff der Innenverzahnung des Betätigungsglieds herausgeschwenkt werden. Beim Schwenkvorgang gelangen jedoch die vom Schwenkdrehpunkt entfernten Zahnbereiche zuerst außer Eingriff, so daß eine ungleichmäßige Belastung der Zähne auftreten und zu einem vorzeitigen Verschleiß führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs aufgeführte Überlastsicherung weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den An sprüchen 3 bis 10 angegeben.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung wird insbesondere erreicht, daß die einzelnen Zahnelemente gleichmäßiger belastet werden, so daß eine erhebliche Erhöhung der Standfestigkeit der Zähne und somit über einen relativ langen Gebrauchszeitraum eine etwa gleichbleibende Durchrutschgrenze der Überlastsicherung erreicht werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich nung dargestellt und werden im folgenden näher be schrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein mit einem Hebel betätigbares Absperrventil in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 2 das Absperrventil gemäß Fig. 1 in der Schnittebene II;

Fig. 3 die in Fig. 1 gezeigte Nabe im Längs schnitt in vergrößerter Darstellung;

Fig. 4 die in Fig. 3 gezeigte Nabe in Draufsicht;

Fig. 5 die in Fig. 1 gezeigte Hülse in Drauf sicht in vergrößerter Darstellung;

Fig. 6 die in Fig. 5 gezeigte Hülse in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 7 eine andere, in einem zum Teil gezeigten Absperrventil eingebaute Überlastsicherung im Längsschnitt;

Fig. 8 die in Fig. 7 gezeigte Überlast sicherung in der Schnittebene VIII;

Fig. 9 die in Fig. 7 gezeigte Nabe im Längsschnitt;

Fig. 10 die in Fig. 9 gezeigte Nabe in Draufsicht;

Fig. 11 die in Fig. 7 gezeigte Hülse in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 12 die in Fig. 11 gezeigte Hülse in Draufsicht;

Fig. 13 eine weitere in einem zum Teil gezeigten Absperrventil eingebaute Überlastsicherung im Längsschnitt;

Fig. 14 die in Fig. 3 gezeigte Überlast sicherung in der Schnittebene XIV;

Fig. 15 die in Fig. 13 gezeigte Nabe im Längsschnitt;

Fig. 16 die in Fig. 15 gezeigte Nabe in Draufsicht;

Fig. 17 die in Fig. 13 gezeigte Hülse in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 18 die in Fig. 17 gezeigte Hülse in Draufsicht;

Fig. 19 eine weitere, in einem zum Teil gezeigten Absperrventil eingebaute Überlastsicherung im Längsschnitt;

Fig. 20 die in Fig. 19 gezeigte Überlast sicherung in der Schnittebene XX;

Fig. 21 die in Fig. 19 gezeigte Nabe im Längsschnitt;

Fig. 22 die in Fig. 21 gezeigte Nabe in Draufsicht;

Fig. 23 die in Fig. 19 gezeigte Hülse in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 24 die in Fig. 23 gezeigte Hülse in Draufsicht.

Der Einfachheit halber sind bei den Ausführungsbeispie len in der Zeichnung gleiche oder entsprechende Ele mente mit jeweils gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem in Fig. 1 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Absperrventil gezeigt, welches ein drehbares Betätigungsglied 2 mit einem Hebelarm 21 aufweist. Das Absperrventil ist in einem T-förmigen Ventilgehäuse 1 angeordnet, wobei an der einen Seite eine drehbare Ventilspindel 11 aus dem Ventilgehäuse 1 herausgeführt ist. Der vorstehende Bereich der Ventilspindel 11 weist eine Riefenverzahnung 111 auf, mit der eine Nabe 3 aus Kunststoff drehfest verbunden ist. Zur Axialsicherung der Nabe 3 ist koaxial in der Ventilspindel 11 von der äußeren Stirnseite ein Gewinde ausgebildet, in das eine Befestigungsschraube 12 eindrehbar ist.

Das Betätigungsglied 2 umgreift mit einer Schürze 24 einen zylindrisch ausgebildeten Bereich des Ventilge häuses 1. In einer Bohrung 22 der Schürze 24 ist eine Hülse 4 aus Kunststoff mit einer Riefenverzahnung 221 drehfest angeordnet. Zur Axialsicherung der Hülse 4 kann in der Bohrung 22 ein Sprengring 23 eingesetzt sein. Alternativ kann die Hülse 4 aber auch mit einem Preßsitz in die Bohrung 22 eingepreßt sein oder mit Klebstoff in der Stecklage gehalten werden.

Zur Axialsicherung des Betätigungsglieds 2 auf der Ven tilspindel 11 weist die Nabe 3 an der vorstehenden Stirnseite federnde Zungen 34 auf, die in der Stecklage in eine Ringnut 25 des Betätigungsglieds 2 einfassen, wie es insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist. Das Betätigungsglied 2 mit der Hülse 4 kann somit axial auf die Nabe 3 bis zur Verrastung der Zungen 34 aufgescho ben werden. Die Zungen 34 sind dabei so ausgelegt, daß ein unbeabsichtigtes Abziehen des Betätigungsglieds 2 von der Nabe 3 ausgeschlossen wird, andererseits aber die Zusammenmontage und die Demontage ermöglicht ist.

Zur Überlastsicherung weist die Nabe 3 einen konzen trisch angeordneten Reifen 32 auf, wie es insbesondere aus Fig. 2 und 4 zu entnehmen ist. Zur Halterung des Reifens 32 sind vier symmetrisch angeformte Speichen 31 vorgesehen. Am Außenmantel, symmetrisch zwischen den Speichen 31, ist jeweils ein Zahnelement 5 mit drei Zähnen 51 ausgebildet. In der Hülse 4 ist im Innenman tel eine entsprechende Verzahnung 41 ausgebildet, wie es insbesondere aus Fig. 5 und 2 zu entnehmen ist. Die Zähne 51 und die Verzahnung 41 weisen im Querschnitt ein dreieckiges Zahnprofil auf. Die vorstehenden Spit zen der Zähne 51 haben etwa einen Zahnflankenwinkel von 90°. Der Reifen 32 ist dabei so dimensioniert, daß er ab einer bestimmten Kraftkomponente federnd nach innen elastisch verformt wird, so daß dann die Zähne 51 aus der Verzahnung 41 herausgelenkt werden und die Hülse 4 gegenüber der Nabe 3 durchrutschen kann. Hierbei er folgt die Auslenkung der Zähne 51 über ihre gesamte Länge gleichmäßig, so daß die Belastung der einzelnen Zähne 51 so ausgelegt werden kann, daß bei einem Durch rutschen der Überlastsicherung lediglich eine unschäd liche, elastische Verformung erfolgt. Die beiden wesentlichen Teile der Überlastsicherung, nämlich die Nabe 3 und die Hülse 4, sind hierbei vor teilhaft im Spritzgußverfahren aus Kunststoff herge stellt, wobei als Kunststoffwerkstoff vorzugsweise Polyoximethylen (POM) eingesetzt werden kann.

Das in den Fig. 7 bis 12 angegebene Ausführungsbei spiel unterscheidet sich zu dem vorstehenden Ausfüh rungsbeispiel im wesentlichen dadurch, daß die Nabe 3 am Mantelbereich eine Verzahnung 33 aufweist, während bei der Hülse 4 am inneren Mantelbereich an Speichen 42 bogenförmige Verbindungsstücke 52 ausgebildet sind, an denen symmetrisch zwischen jeweils zwei Speichen 42 ein Zahn 51 angeformt ist, wie es insbesondere aus Fig. 12 und 8 der Zeichnung zu entnehmen ist. Das Verbindungs stück 52 ist dabei federnd ausgelegt, so daß ab einer bestimmten Kraftkomponente der Zahn 51 radial nach au ßen ausgelenkt wird und die Überlastsicherung durchrut schen kann. Hierbei erfolgt wiederum eine gleichmäßige Auslenkung der einzelnen Zähne 51 über ihre gesamte Länge, so daß ein verschleißarmes Durchrutschen im Überlastfall ermöglicht wird.

Das in den Fig. 13 bis 18 dargestellte Ausführungs beispiel unterscheidet sich zu dem vorstehenden insbe sondere dadurch, daß anstatt der Verbindungsstücke die Zahnelemente 5 unmittelbar am freien Ende der einzelnen Speichen 42 angeformt sind, wie es insbesondere aus Fig. 18 und 14 zu entnehmen ist. Hierbei weist ein Zahnelement 5 jeweils zwei Zähne 51 auf, die wiederum jeweils mit der auf der Mantelfläche ausgebildeten Ver zahnung 33 der Nabe 3 in Eingriff stehen. Die Speichen 42 sind hierbei paarweise angeordnet, wobei an den di vergierend verlaufenden Endbereichen jeweils ein Zahn element 5 angeformt ist. Die Hülse 4 weist acht Spei chen 42 auf, so daß insgesamt sechzehn Zähne 51 mit der Verzahnung 33 in Eingriff stehen. Ab einer bestimmten Kraftkomponente werden die Zahnelemente 5 durch eine Biegung der Speichen 42 radial nach außen ausgelenkt, so daß wiederum ein verschleißarmes Durchrutschen der Überlastsicherung bei dem vorgegebenen Drehmoment er folgen kann.

Das in den Fig. 19 bis 24 gezeigte Ausführungsbei spiel unterscheidet sich zu dem vorstehenden Ausfüh rungsbeispiel insbesondere dadurch, daß die Speichen 31 auf dem Durchmesser gerade angeordnet ausgebildet sind und am inneren Endbereich eine Verrundung 511 aufwei sen, wie es insbesondere aus Fig. 24 zu entnehmen ist. Die Nabe 3 weist dabei an der Mantelfläche entsprechend rinnenförmig ausgebildete Ausnehmungen 331 auf, in die die Verrundungen 511 der Speichen 42 in der Stecklage eingepreßt werden, wie es insbesondere aus Fig. 19 und 20 zu entnehmen ist. Bei einem Erreichen des vorgegebe nen Drehmoments werden hierbei die Speichen 42 seitlich ausgelenkt, so daß ein verschleißarmes Durchrutschen der Nabe 3 ermöglicht ist. Bei dem Ausführungsbeispiel sind zehn Speichen 42 symmetrisch am inneren Mantel der Hülse 4 angeformt. Der Querschnitt der Speichen 42 ist dabei so festgelegt, daß eine federnd elastische Aus lenkung bei dem vorgegebenen Drehmoment erfolgt.

Claims

1. Überlastsicherung für die Verbindung eines Betäti gungsglieds, insbesondere eines Betätigungshebels, mit einer Ventilspindel, wobei die Drehmitnahme zwischen Ventilspindel und Betätigungsglied von radial federnd angeordneten Zahnelementen erfolgt, die ab einem bestimmten Drehmoment aus ihrer Ein griffstellung herausdrückbar sind und die Übertra gung eines größeren Drehmoments verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß im Betätigungsglied (2) in ei ner Bohrung (22) eine felgenartige Hülse (4) dreh fest angeordnet ist, deren Innenseite eine Verzah nung (41) aufweist, und daß auf der Ventilspindel (11) eine drehfest angeordnete Nabe (3) mit einem über Speichen (31) radial distanziert angeordneten Reifen (32), der an seiner Außenmantelseite zwi schen den Speichen (31) ein oder mehrere Zahnele mente (5) trägt, die in die Verzahnung (41) der Hülse (4) eingreifen, wobei die Hülse (4) und die Zahnelemente (5) jeweils aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind.

2. Überlastsicherung für die Verbindung eines Betäti gungsglieds, insbesondere eines Betätigungshebels, mit einer Ventilspindel, wobei die Drehmitnahme zwischen Ventilspindel und Betätigungsglied von ra dial federnd angeordneten Zahnelementen erfolgt, die ab einem bestimmten Drehmoment aus ihrer Ein griffstellung herausdrückbar sind und die Übertra gung eines größeren Drehmoments verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß im Betätigungsglied (2) in ei ner Bohrung (22) eine felgenartige Hülse (4) dreh fest angeordnet ist und nach innen sich erstrec kende federnde Speichen (42) trägt, an deren Endbe reichen Zahnelemente (5) angeformt sind, wobei die Zahnelemente (5) in einer am Außenmantel ausgebil deten Verzahnung (33) einer drehfest auf der Ven tilspindel (11) angeordneten Nabe (3) eingreifen und die Hülse (4) sowie die Zahnelemente (5) je weils aus dem gleichen Werkstoff hergestellt sind.

3. Überlastsicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) und die Nabe (3) aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyoximethylen (POM), hergestellt sind.

4. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (4) in dem Betätigungsglied (2) und die Nabe (3) auf der Ven tilspindel (11) mit Riefenverzahnungen (111, 221) drehfest gehalten sind.

5. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Speichen (42) mit einem Zahnelement (5) verbunden sind, wobei wenig stens ein Zahn (51) auf einem federnd ausgebilde ten, bogenförmigen Verbindungsstück (52) ausgebil det ist.

6. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß symmetrisch zwischen den Speichen (51) je ein Zahnelement (5), vorzugs weise mit drei Zähnen (51), auf dem Reifen (32) an geordnet ist.

7. Überlastsicherung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Speiche (42) fe dernd ausgebildet ist und an ihrem freien Ende ein Zahnelement (5) mit einem oder zwei Zähnen (51) trägt.

8. Überlastsicherung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Speichen (42) paarweise angeord net und an ihren divergierend verlaufenden Endbe reichen jeweils ein Zahnelement (5) tragen.

9. Überlastsicherung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die einzelnen Zahnelemente (5) durch eine Verrundung (511) jeweils am freien Endbereich der Speichen (42) gebildet ist, wobei der Außenman tel der Nabe (3) im Querschnitt ein Polygonprofil zur Verrastung der Verrundungen (511) aufweist.

10. Überlastsicherung nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß zehn symmetrisch angeordnete und ra dial verlaufende Speichen (42) vorgesehen sind, die jeweils mit ihrer Verrundung (511) in eine rinnen förmig ausgebildete Ausnehmung (331) am Mantel der Nabe (3) einfassen.