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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine selbstsperrende Untersetzungsvorrichtung,
in welcher die Rotationskraft einer Antriebswelle sicher auf ein
Abtriebsmittel übertragen
wird, während
Rotationskraft, die vom Abtriebsmittel kommt, daran gehindert wird, auf
die Antriebswelle übertragen
zu werden.
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In
einer bekannten stirnradgetriebeartigen Untersetzungsvorrichtung,
welche in einer Winde Anwendung findet, ist es unmöglich zu
verhindern, dass Rotationskraft auf eine Antriebswelle ohne zusätzliche
Bremsmittel übertragen
wird.
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In
einer schneckengetriebeartigen Untersetzungsvorrichtung kann durch
Festlegen eines Steigungswinkels als kleiner als ein Reibungswinkel
einer Zahnfläche
bis zu einem gewissen Grad Selbstsperrung erzielt werden. Aber der
Reibungskoeffizient kann geringer ausfallen als der erwartete Wert auf
Grund von Gleitgeschwindigkeit, Vibration, Laufmerkmalen und Schmierung,
um Ziehstoßvorfälle und
unverlässliche
Selbstsperrung zu verursachen.
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Andere
Vorrichtungen sind bekannt, welche Kupplungsmechanismen bereitstellen.
DE 3149108 , zum Beispiel,
offenbart ein exzentrisches Planetengetriebe mit einem Kupplungsmechanismus,
welcher einen Freilauf gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 erlaubt.
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Der
Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat bereits früher eine
verlässliche
selbstsperrende Untersetzungsvorrichtung erfunden, welche eine zusammengesetzte
Hypozykloide mit Mikrozahnanzahlunterschied verwendet, die einen
zweistufigen internen Getriebemechanismus aufweist, und sie als
Japanische Patentanmeldung Nr. 11-210793 (Pub.-Nr. 2001-41293) eingereicht.
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Diese
Untersetzungsvorrichtung wurde entwickelt, um ein hohes Untersetzungsverhältnis von mehr
als 40:1 aufzuwei sen. Aber es ist erforderlich, eine verlässliche,
vereinfachte, selbstsperrende Untersetzungsvorrichtung bereit zu
stellen, welche ein geringes Untersetzungsverhältnis von 8:1 bis 40:1 aufweist.
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Es
ist ein Ziel der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, wenigstens teilweise die oben angesprochenen
Probleme zu mildern.
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Es
ist ein Ziel der Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, eine verlässliche, selbstsperrende, kleine,
hoch funktionale Untersetzungsvorrichtung und ein Windewerk bereit
zu stellen, in welchem sie eingesetzt wird.
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Gemäß eines
ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine selbstsperrende
Untersetzungsvorrichtung bereitgestellt, welche umfasst:
eine
Tragevorrichtung;
eine Antriebswelle, die von einem Antriebsmittel
angetrieben wird, das drehbar auf der Tragevorrichtung montiert
ist und einen exzentrischen Wellenabschnitt hat;
ein externes
Zahnrad, das drehbar auf dem exzentrischen Wellenabschnitt montiert
ist; und
Abtriebsmittel, die drehbar auf der Tragevorrichtung und
koaxial zur Antriebswelle montiert sind, wobei das Abtriebsmittel
ein internes Zahnrad hat, das in das externe Zahnrad eingreift,
dadurch gekennzeichnet, dass:
drei Bolzen oder Bohrungen in
regelmäßigen Abständen auf
dem externen Zahnrad auf einem Umfang um einen Mittelpunkt des exzentrischen
Wellenabschnitts ausgebildet sind und drei Bohrungen oder Bolzen
in regelmäßigen Abständen auf
der Tragevorrichtung ausgebildet sind, dem externen Zahn rad auf einem
Umfang um den Mittelpunkt der Antriebswelle zugewandt, wobei die
ersteren Bolzen oder Bohrungen in die letzteren Bohrungen oder Bolzen
eingreifen, so dass das externe Zahnrad exzentrisch bewegt werden
kann, wobei die Zahl der internen Zähne des internen Zahnrads,
die in die externen Zähne
des externen Zahnrads eingreift, geringfügig größer ist als die Zahl der externen
Zähne des
externen Zahnrads.
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Die
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung
mit Bezugnahme auf Ausführungsformen
offensichtlicher, wie sie in den angeschlossenen Zeichnungen gezeigt sind,
wobei:
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1 eine
zentrale vertikale Schnittaufrissansicht eines Windewerks ist, welches
eine Untersetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2 eine
Schnittansicht ist, welche entlang der Linie II-II in 1 aufgenommen
wurde;
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3 eine
Schnittansicht ist, welche entlang der Linie III-III in 1 aufgenommen
wurde;
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4 eine
Schnittansicht ist, welche entlang der Linie IV-IV in 1 aufgenommen
wurde;
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5 eine
Ansicht ist, welche die Funktion der Erfindung zeigt; und
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6 eine
zentrale vertikale Schnittaufrissansicht einer anderen Ausführungsform
einer Untersetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist.
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1 bis 5 stellen
eine Ausführungsform
eines Windewerks dar, welches eine selbstsperrende Untersetzungsvorrichtung
aufweist.
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Eine
Tragevorrichtung 2 im Windewerk 1 umfasst einen
U-förmigen Tragerahmen 3,
ein zylindrisches Lager 5, welches am oberen Teil einer
linken Seite 3a desselben durch eine Schraube 4 befestigt ist,
und ein Lagerrohr 8, welches am oberen Teil einer rechten
Seite 3b befestigt ist, um eine koaxiale horizontale Achse "O" mit dem Lager 5 durch Eingreifen eines äußeren Gewindegangs 7b eines äußeren Rohres 7 in
einen inneren Gewindegang 6a eines inneren Rohres 6,
welches im oberen Abschnitt der Seite 3b des Tragerahmens 3 bereit
gestellt ist, aufzuweisen, wobei ein Kopf 7a des äußeren Rohres 7 außerhalb
der Seite 3b angeordnet ist.
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Am
rechten Ende des Lagers 5 ist ein außen liegender Flansch 5a bereitgestellt
und es sind eine Lagerbohrung 9, welche die Achse "O" aufweist, und eine Bohrung mit vergrößertem Durchmesser 9a ausgebildet.
Am rechten Ende des äußeren Flansches 5a sind
drei Sacklochbohrungen 10 auf dem Umfang um die Achse "O" in regelmäßigen Abständen ausgebildet. Am linken
Ende des inneren Rohres 6 ist ein Außenflansch 6b bereitgestellt.
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Die
horizontale Antriebswelle 11 wird vom Lager 5 und
dem Lagerrohr 8 der Tragevorrichtung 2 getragen.
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Die
Antriebswelle 11 umfasst einen rechteckigen Wellenabschnitt 11a,
einen Wellenabschnitt mittleren Durchmessers 11b, einen
Wellenabschnitt größeren Durchmessers 11c,
einen exzentrischen Wellenabschnitt 11d und einen Wellenabschnitt
kleineren Durchmessers 11e. Der rechteckige Wellenabschnitt 11a ragt
aus dem äußeren Rohr 7 vor.
Der Wellenabschnitt mittleren Durchmessers 11b ist im äußeren Rohr 7 angeordnet.
Der Wellenabschnitt größeren Durchmessers 11c ist
in einer Metallhülse 12 bereit
gestellt, welche in das innere Rohr 6 eingepresst ist.
Der Wellenabschnitt kleineren Durchmessers 11e wird durch
ein Nadellager 13 in der Lagerbohrung 9 des Lagers 5 getragen.
Daher ist die Antriebs welle 11 drehbar um die Achse "O" durch die Tragevorrichtung 2 getragen.
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Auf
dem exzentrischen Wellenabschnitt 11d der Antriebswelle 11 ist
eine Metallhülse 15,
welche in eine axiale Bohrung eines außen befindlichen Zahnrades 14 eingepresst
ist, drehbar bereit gestellt. Drei Stifte 16, welche jeweils
entsprechend in die drei Bohrungen 10 eingreifen, sind
in regelmäßigen Abständen auf
dem Umfang um eine Achse des exzentrischen Wellenabschnitts 11d auf
dem linken Ende des außen
befindlichen Zahnrads 14 gegenüber dem rechten Ende des Lagers 5 bereit
gestellt.
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Wie
in 5 gezeigt, ist der Abstand "r1" zwischen
der Achse "O" und dem Mittelpunkt 101 der Bohrung 10 nahezu
gleich dem Abstand "r2" zwischen dem Mittelpunkt 102 des
exzentrischen Wellenabschnitts 11d und dem Mittelpunkt 103 des
Stifts 16. Der Unterschied "r3–r4" zwischen dem Radius "r3" der Bohrung 10 und
dem Radius "r4" des Stifts 16 ist
nahezu gleich der Exzentrizität "r5" zwischen der Achse "O" und dem Mittelpunkt des exzentrischen
Wellenabschnitts 11d.
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Daher
gleitet, wenn die Antriebswelle 11 gedreht wird, jeder
der Stifte 16 auf der inneren Oberfläche der Bohrung 10 und
bewegt sich exzentrisch darin. Das äußere Zahnrad 14 wird
exzentrisch in Bezug auf die Tragevorrichtung 2, ohne sich
um die Achse "O" zu drehen, bewegt.
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Eine
Abtriebswickeltrommel 17 ist drehbar auf den äußeren Umfängen des
Lagers 5 und des inneren Rohrs 6 des Lagerrohrs 8 mittels
Nadellager 18, 19 bereitgestellt. Die Wickeltrommel 17 umfasst ein
Rohr 20 und Außenflansche 21, 21 an
den Enden desselben. Das Rohr 20 umfasst zwei rohrförmige Abschnitte 22, 23,
welche mit einander durch Eingriffsabschnitte 22a, 23a in
Eingriff stehen. Auf der inneren Oberfläche des rohrförmigen Abschnitts 22 in der
Mitte des Rohres 20 kämmen
die inneren Zähne eines
Innen zahnrads 24 mit den äußeren Zähnen des Außenzahnrads 14 koaxial
zu einander. Die Anzahl "N2" der inneren Zähne ist
geringfügig
größer als
die Anzahl "N1" der äußeren Zähne.
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Wie
durch die gestrichelten Linien in 1 gezeigt,
ist ein Draht 25 auf der Wickeltrommel 17 gewickelt
und ein Antriebsmittel 26 ist mit dem rechteckigen Wellenabschnitt 11a der
Antriebswelle 11 verbunden. An Stelle des Drahtes 25 kann
ein Seil usw. um die Wickeltrommel 17 gewickelt sein.
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Zum
Beispiel kann das Antriebsmittel 26 ein elektrisches Werkzeug 26A wie
ein Elektrobohrer, dessen Abtriebswelle durch eine Halterung 26A', welche mit
dem rechteckigen Wellenabschnitt 11a der Antriebswelle 11 in
Eingriff steht; ein Elektromotor 26B, welcher an die Antriebswelle 11 angefügt ist; oder
ein handbetriebener Drehgriff 26C sein, welcher auf den
rechteckigen Wellenabschnitt 11a der Antriebswelle 11 aufgesetzt
ist.
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Durch
das Antriebsmittel 26 wird die Antriebswelle 11 in
eine gewünschte
Richtung gedreht und das äußere Zahnrad 14 wird
exzentrisch um die Achse "O" wie oben erwähnt gedreht,
ohne sich in Bezug auf die Tragevorrichtung 2 zu drehen.
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Dann
werden das Innenzahnrad 24, welches mit dem Außenzahnrad 14 in
Eingriff steht, und die Wickeltrommel 17, welche damit
verbunden ist, in die gleiche Richtung wie jene der Antriebswelle 11 mit (N2–N1)/N2,
das ist die Winkelgeschwindigkeit, welche dem Unterschied zwischen
der Anzahl N2 der inneren Zähne
und der Anzahl N1 der äußeren Zähne pro
einer Umdrehung der Antriebswelle 11 entspricht, gedreht,
so dass der Draht 25 um die Wickeltrommel 17 gewickelt
oder von dieser abgewickelt wird.
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Wenn
eine äußere Kraft
an die Wickeltrommel 17 angelegt wird, um sie in eine der
Drehrichtungen zu drehen, während das
Antriebsmittel 26 und die Antriebswelle 11 anhalten,
wie in 3 und 5 gezeigt, wird eine von drei
Kombinationen der Bohrung 10 und des Stifts 16 kontaktiert,
um rechtsläufige
oder linksläufige
Drehungen des äußeren Zahnrads 14 in 3 zu
verhindern, so dass die Drehung der Wickeltrommel 17 verhindert
wird, um so Selbstsperrung zu erzielen, und die Rotationskraft von
der Wickeltrommel 17 wird nicht auf die Antriebswelle 11 und
das Antriebsmittel 26 übertragen.
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Wie
in 1 und 4 gezeigt, ergreifen im Lager 5 ein
Paar von Stäben 27, 27 oder
Blattfedern, welche aus Stahl hergestellt sind, den Abschnitt kleineren
Durchmessers 11e der Antriebswelle 11 elastisch
in der Bohrung vergrößerten Durchmessers 9a. Die
Enden der Stäbe 27, 27 stehen
in der Tragebohrung 28 in Eingriff. Die Stäbe 27, 27 ergreifen
elastisch den Wellenabschnitt kleineren Durchmessers 11e in
dem elastisch verformbaren Mittelabschnitt, um so als Mittel zum
Bremsen der Antriebswelle 11 zu dienen.
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Das
Bremsmittel stellt Selbstsperrung auf verlässlichere Weise und geeigneten
Widerstand für den
Betrieb des Antriebmittels 26 bereit, um die betriebliche
Funktion zu erhöhen.
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Wenn
aber der Drehwiderstand der Antriebswelle 11 in gewisser
Weise hoch ist, kann solch ein Bremsmittel weggelassen werden und
bekannte Bremsmittel können
an Stelle des Bremsmittels, welches ein Paar Stäbe 27, 27 umfasst,
eingesetzt werden.
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Die
Bohrungen 19 können
am unteren Ende des äußeren Zahnrads 14 ausgebildet
sein und die Stifte 16 können am rechten Ende des Lagers 5 bereit
gestellt sein.
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In
der vorangehenden Ausführungsform
bilden die Tragevorrichtung 2, die Antriebswelle 11,
das äußere Zahnrad 14, das
innere Zahnrad 24 und die Wickeltrommel 17 als
Abtriebmittel eine selbstsperrende Untersetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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6 stellt
eine andere Ausführungsform
einer selbstsperrenden Untersetzungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Die Hauptstruktur der Ausführungsform ist ziemlich ähnlich jener
in der vorhergehenden Ausführungsform
und die Beschreibung derselben wird daher ausgelassen.
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Nur
die Unterschiede werden beschrieben.
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In
der Ausführungsform
ist eine Abdeckung 32 auf dem rechten Ende eines Zylinders 1 angebracht,
welcher eine Endwand 31a am linken Ende aufweist, um einen
Träger 33 einer
selbstsperrenden Untersetzungsvorrichtung 30 zu bilden.
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Eine
Abtriebswelle 34 ragt aus der Endwand 31a heraus.
Eine Antriebswelle 39 wird durch die Kugellager 37, 38 gehalten,
welche in den jeweiligen Lagerbohrungen 35, 36 eingesetzt
sind. Ein äußeres Zahnrad 40 steht
mit einem exzentrischen Wellenabschnitt größeren Durchmessers 39a der
Antriebswelle 39 mittels eines Nadellagers 41 zwischen
den Kugellagern 37, 38 in Eingriff. Drei Bohrungen 42 sind am
rechten Ende des äußeren Zahnrads 40 ausgebildet
und drei Stifte 43 sind am linken Ende der Abdeckung 32 bereit
gestellt, um so eine ähnliche
Beziehung aufzuweisen wie jene der Bohrungen 10 und der
Stifte 16 in der vorherigen Ausführungsform. Ein inneres Zahnrad 45,
welches am rechten Ende der Abtriebswelle 34 mittels eines
Federstifts 44 befestigt ist, steht mit dem äußeren Zahnrad 40 in
Eingriff. Am rechten Ende der Abtriebswelle 34 ist ein
Paar Stäbe 46, 46 oder
Blattfedern ähnlich
den Stäben 27, 27 in der
vorherigen Ausführungsform
bereit gestellt, um das linke Ende der Antriebswelle 39 elastisch
zu ergreifen, um eine Bremskraft auf die Antriebswelle 39 aufzubringen.
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Gemäß dem ähnlichen
Prinzip und der Funktion zur vorherigen Ausführungsform dreht die Untersetzungsvorrichtung 30 die
Antriebswelle 39 in eine gewünschte Richtung, wodurch das
Abtriebszahnrad 34, welches einstückig mit dem inneren Zahnrad 45 verbunden
ist, in die gleiche Richtung mit dem Untersetzungsverhältnis (N2–N1)/N2
gedreht wird, wobei N1 für
die Anzahl der äußeren Zähne des äußeren Zahnrads 40 steht
und N2 für
die Anzahl der inneren Zähne
des inneren Zahnrads 45 steht, und verhindert, dass die
Drehkraft der Abtriebswelle 34 auf die Antriebswelle 39 übertragen
wird, wenn die Antriebswelle 39 stoppt, um eine verlässliche
Selbstsperrfunktion zu erzielen.
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In
der Untersetzungsvorrichtung in 6 ragt die
Antriebswelle 39 aus einem Ende der Tragevorrichtung 33 vor
und die Abtriebswelle 34 ragt vom anderen Ende der Tragevorrichtung 33 vor,
um mit der Antriebswelle 39 zu fluchten, so dass Antriebs- und
Abtriebswelle in derselben Linie bereit gestellt sind, wobei sie
in alle Arten von Antriebsmechanismen eingebaut werden kann, um
eine vielfach einsetzbare Untersetzungsvorrichtung bereit zu stellen.
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Das
Vorangehende betrifft bloß Ausführungsformen
der Erfindung. Verschiedene Abänderungen
und Modifikationen können
durch einen Fachmann auf diesem Gebiet der Technik durchgeführt werden,
ohne vom Umfang der Ansprüche
abzuweichen.