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Die
Erfindung betrifft eine Bremseinheit für ein mit einem Antrieb in
Drehung versetzbares Antriebselement sowie eine Antriebseinheit,
die einen Elektromotor sowie eine derartige Bremseinheit aufweist.
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Aus
der
DE 200 13 672
U1 ist ein Möbelantrieb
mit einem Antriebsmotor bekannt, wobei der Antriebsmotor über eine
Schnecke ein Schneckenrad antreibt, über welches mittels einer Abtriebswelle z.B.
eine Höhenverstellung
oder ein Verschwenken eines Möbelteils
erzielt wird. Da aus unterschiedlichen Gründen der Schneckenantrieb in
der Regel nicht selbsthemmend ausgeführt ist, kann es in unerwünschter
Weise dazu kommen, daß das
motorisch verstellbare Möbelteil
bei stromlos geschaltetem Antriebsmotor im Gebrauch unbeabsichtigt
verstellt wird, so daß die
Antriebsanordnung durch eine geeignete Bremse ergänzt werden
muß. In
dem genannten Stand der Technik ist hierfür eine Bremseinrichtung zum
Halten der Last bei abgeschaltetem Antriebsmotor vorgesehen, die
eine mit dem Schneckenrad in Eingriff stehende, in Richtung ihrer
Drehachse verschiebbare Schnecke aufweist. Eine Drehung des Schneckenrades
in einer der Antriebsrichtung entgegengesetzten Richtung hat eine
Verschiebung der Schnecke zur Folge, wodurch die Bremseinrichtung
betätigt
wird.
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Obwohl
sich diese Bremseinrichtung in der Praxis bewährt hat, weist sie doch noch
relativ viele Bauteile auf und hat ferner die nicht immer gewünschte Eigenschaft,
daß sie
nur bei Belastung in einer Richtung eine Bremswirkung entfaltet.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Bremseinheit für ein mit
einem Antrieb in Drehung versetzbares Antriebselement zu schaffen, die
insbesondere bei Möbelantrieben
Verwendung findet und einfach und platzsparend aufgebaut ist, kostengünstig herzustellen
ist und praktisch wartungsfrei arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Bremseinheit für
ein mit einem Antrieb in Drehung versetzbares Antriebselement gelöst, mit
einem mit dem Antriebselement drehfest verbundenen Schneckenrad
und mindestens einer mit dem Schneckenrad nicht selbsthemmend in
Eingriff stehenden Bremsschnecke, die in beiden Drehrichtungen frei mitlaufend
mit dem Schneckenrad in Eingriff steht.
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Während die
aus dem Stand der Technik bekannte Bremsschnecke erst durch Zusammenwirken mit
einer separat davon ausgebildeten Bremseinrichtung ihre eigentliche
Bremswirkung entfaltet und als solche und in umgekehrter Drehrichtung
reibungsarm, d.h. praktisch ohne wesentliche Bremswirkung, mitläuft, was
durch eine relativ große
Steigung von Bremsschnecke und Schneckenrad erreicht wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß die
erforderliche Brems- bzw. Haltewirkung allein durch das (ggf. stark)
reibungsbehaftete Zusammen wirken zwischen Schneckenrad und Bremsschnecke
erreicht wird, d.h. durch eine relativ kleine, stärker in
Richtung einer Selbsthemmung tendierenden Steigung von Bremsschnecke
und Schneckenrad.
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Die
Bremsschnecke läuft
somit in beiden Drehrichtungen lose, d.h. antriebslos, aber reibungsbehaftet
mit, so daß in
beiden Drehrichtungen eine gewünschte
Bremswirkung vorliegt.
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Das
Antriebselement kann durch einen Abschnitt des Schneckenrads, beispielsweise
durch dessen Nabe, gebildet sein, oder es kann als separates Teil
ausgebildet sein, welches drehfest mit dem Schneckenrad verbunden
ist.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, daß Bremsschnecke(n)
und Schneckenrad eine Steigung aufweisen, die zur Erzielung einer
vorgegebenen Bremswirkung vorgegeben ist. Selbstverständlich darf
die Steigung nicht so klein gewählt
werden, daß eine
Selbsthemmung eintritt.
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Als
Bremswirkung kann ein statisches Haltemoment bzw. ein Bremsmoment
des Antriebselements vorgegeben sein, bis zu dem sich das Antriebselement
nicht dreht, bzw. nicht zu drehen beginnt.
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Es
kann vorteilhaft sein, wenn mehrere Bremsschnecken auf dem Umfang
des Schneckenrades verteilt angeordnet sind, sei es aus Material- oder
sonstigen konstruktiven Gründen.
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Es
kann vorgesehen sein, daß der
Antrieb eine mit dem Schneckenrad in Eingriff stehende Antriebsschnecke
aufweist. In diesem Fall kann die Antriebsschnecke um z.B. 90° oder 180° gegenüber der (den)
Bremsschnecke(n) versetzt angeordnet sein.
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Die
Antriebsschnecke kann manuell, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch
angetrieben sein.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß die
Bremsschnecke(n) (jeweils) an beiden Enden gelagert ist (sind).
Hierfür
können
Gleit- und/oder Wälzlager
vorgesehen sein.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, daß die Bremsschnecke(n)
schwimmend gelagert ist (sind), so daß eine axiale Einstellung und/oder
eine gewisse Bewegung in axialer Richtung möglich ist.
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Die
Bremseinheit kann in einem mit Anbringungsmitteln, insbesondere
einem Befestigungsflansch, versehenen Getriebegehäuse aufgenommen
sein.
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Bevorzugt
sieht die Erfindung vor, daß das Antriebselement
zur Aufnahme einer Abtriebswelle ausgebildet ist und die gesamte
Bremseinheit innerhalb eines Getriebegehäuses aufgenommen ist.
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Die
Abtriebswelle kann als Gewindespindel ausgebildet sein und mit einem
Ende in dem Antriebselement fixiert sein. In diesem Fall kann das
Getriebegehäuse
auf einer Seite des Antriebselements geschlossen ausgebildet sein.
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Bei
einer alternativen Ausbildung der Abtriebswelle kann vorgesehen
sein, daß das
Antriebselement ein Innengewinde aufweist, wobei die Abtriebswelle
als Gewindespindel ausgebildet ist und durch das Antriebselement
und das Getriebegehäuse
hindurch bewegbar angeordnet ist.
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Als
weitere Alternative kann vorgesehen sein, daß das Antriebselement eine
profilierte Innenbohrung aufweist, wobei die Abtriebswelle einen dazu
komplementären
Querschnitt aufweist, insbesondere Mehrkantquerschnitt, bspw. Sechskantquerschnitt.
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Insbesondere
kann vorgesehen sein, daß das
Antriebselement durch eine Abtriebswelle gebildet ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner eine Antriebseinheit mit einem Antriebsmotor
und einer erfindungsgemäßen Bremseinheit,
wobei der Antriebsmotor in Antriebsverbindung mit dem Antriebselement
steht. Es kann vorgesehen sein, daß der Antriebsmotor in Antriebsverbindung
mit einer mit einem Antriebsschneckenrad in Eingriff stehenden Antriebsschnecke steht,
wobei der Antriebsmotor in Antriebsverbindung mit einer mit einem
Antriebsschneckenrad in Eingriff stehenden Antriebsschnecke steht,
wobei das Antriebsschneckenrad drehfest mit dem Schneckenrad verbunden
ist. Zweckmäßigerweise
ist hierbei ein Elektromotor vorgesehen.
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Es
besteht die Möglichkeit
daß das
Antriebsschneckenrad und das Schneckenrad gleiche oder unterschiedliche
Zahngeometrien, Werkstoffpaarungen und/oder Übersetzungsverhältnisse
aufweisen. Ferner kann die Antriebsschnecke ein- oder mehrgängig sein.
Auch kann vorgesehen sein, daß der Antriebsmotor
mit einer mit dem Schneckenrad in Eingriff stehenden Antriebsschnecke
in Antriebsverbindung steht.
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Die
Erfindung sieht weiter vor, daß die
Antriebsschnecke auf einer Motorwelle des Antriebsmotors angeordnet
ist und der Antriebsmotor an dem Getriebegehäuse gehalten ist.
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Zweckmäßigerweise
ist die Antriebsschnecke einteilig mit der Motorwelle ausgebildet
oder auf dieser drehfest gehalten.
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In
bevorzugter Weise ist vorgesehen, daß das Getriebegehäuse einen
Aufnahmeflansch zur Anbringung des Antriebsmotors aufweist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels,
wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
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1 eine perspektivische Ansicht
einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit
zeigt,
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2 bis 4 eine Stirn- und Seitenansicht und eine
Draufsicht der Antriebseinheit nach 1 zeigen,
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5 eine teilweise schematische
Längsschnittansicht
entlang der Linie V-V in 2 zeigt, und
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6 eine Explosionsdarstellung
der wesentlichen Komponenten der Antriebseinheit nach 1 bis 5 zeigt.
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Die
in 1 bis 4 dargestellten und von außen erkennbaren
Komponenten einer im Ganzen mit 1 bezeichneten Antriebseinheit sind
ein als Elektromotor ausgebildeter Antriebsmotor 2, der
stirnseitig an einem Aufnahmeflansch 4 eines Getriebegehäuses 6 angeschraubt
ist. Das bevorzugt als Spitzgußteil
(Kunststoff, Metall) gefertigte Getriebegehäuse 6 ist auf einer
Seite mit einem Deckel 8 verschlossen und weist auf einer
gegenüberliegenden
Seite einen zylindrischen Befestigungsflansch 10 auf, mit
dem die gesamte Antriebseinheit 1 bspw. an einem geeigneten
Beschlag eines elektrisch verstellbaren Möbels angebracht werden kann.
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1 zeigt ferner einen sacklochartig
ausgebildeten Aufnahmebereich 12 des Getriebegehäuses 6,
der mit einem weiteren Deckel 11 verschlossen ist.
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5 zeigt in einer Längsschnittansicht
die wesentlichen innenliegenden Komponenten der Antriebseinheit,
und zwar zunächst
eine einteilig mit einer Motorwelle 14 des Antriebsmotors 2 ausgebildete Antriebsschnecke 16,
die mit einem Schneckenrad 18 in Antriebseingriff steht.
Die Motorwelle 14 bzw. die Antriebsschnecke 16 ist
an ihrem freien Ende in einem Lager 20 innerhalb des Getriebegehäuses 6 gelagert.
Weiter zeigt 5 eine
Bremsschnecke 22, deren Drehachse 24 unter 90° zur Drehachse 26 der Motorwelle 14 angeordnet
ist und die frei mitlaufend mit dem Schneckenrad 18 in
Eingriff steht. Die Bremsschnecke 22 ist beidenends in
Gleitlagern 28 gelagert, die in dem Aufnahmebereich 12 des
Getriebegehäuses 6 aufgenommen
sind, und ist durch den Deckel 11 in ihrer Lage gesichert
darin gehalten. Anstelle der Gleitlager 28 könnten selbstverständlich auch
Wälzlager
vorgesehen sein.
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Zur
Erläuterung
weiterer Einzelheiten sei nunmehr auf die Explosionsdarstellung
nach 6 Bezug genommen.
Der Antriebsmotor 2 ist mit einem Motorflansch 30 an
dem Aufnahmeflansch 4 des Getriebegehäuses 6 mittels Befestigungsschrauben 31 zu
befestigen. Deutlich zu erkennen ist die Anbringung und Sicherung
der Bremsschnecke 22 mit ihren Gleitlagern 28 innerhalb
des Aufnahmebereichs 12 mit Hilfe des Deckels 11,
der mit Befestigungsschrauben 33 zu fixieren ist.
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Das
Schneckenrad 18 ist in der hier dargestellten Ausführungsform
auf einem hohlwellenartig ausgebildeten Antriebselement 32 drehfest
fixiert, wobei alternativ eine einteilige Ausbildung des Schneckenrades
bspw. mit einer Nabe möglich
wäre. Schneckenrad 18 bzw.
Antriebselement 32 ist in Kugellagern 34 gelagert,
die innerhalb des Getriebegehäuses 6 aufgenommen
sind. Der mit z.B. selbstschneidenden Schrauben 35 fixierte
Deckel 8 hält
die Lager 34 und das Schneckenrad 18 in der erforderlichen
Position innerhalb des Getriebegehäuses 6 und schließt dieses
gleichzeitig dicht ab.
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Auf
der dem Deckel 8 gegenüberliegenden Seite
des Getriebegehäuses 6 bildet
somit der zylindrische Befestigungsflansch 10 mit einer
zentrischen Bohrung entlang seiner Längsachse die einzige verbleibende Öffnung des
Getriebegehäuses
bzw. der gesamten Antriebseinheit. Durch die genannte Bohrung kann
eine mit 40 angedeutete Abtriebswelle geführt werden.
Hierbei kann es sich um eine Gewindespindel, eine glatte Rundwelle
oder eine profilierte Welle, z.B. eine Sechskantwelle, handeln.
In Abhängigkeit
von der Art der Ausführung
der Abtriebswelle 40 kann eine zentrische Aufnahmeöffnung 36 des Schneckenrades 18,
bzw. in der dargestellten Ausführung
des Antriebselements 32, unterschiedlich ausgeführt sein.
Die Aufnahmeöffnung 36 kann
mit Innengewinde versehen sein, wobei die Abtriebswelle als Gewindespindel
ausgebildet und im Schneckenrad bzw. Antriebselement 32 fixiert
sein kann, z.B. eingeschraubt und/oder über Spannstifte verstiftet.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, daß die
Abtriebswelle 40 als Gewindespindel ausgebildet und relativ
zu dem Schneckenrad bzw. dem Antriebselement drehbar und längsbeweglich
durch dieses hindurch geführt
ist. In diesem Falle ist an einem Ende der Gewindespindel ein Gabelkopf
fest angebracht, der die Bewegungen und Kräfte in ein zu verstellendes
Möbelteil
bzw. einen daran angebrachten Beschlag einleitet. Bei Drehung des
Schneckenrades verlagert sich somit die drehfest gehaltene Gewindespindel
in Längsrichtung
relativ zu dem Schneckenrad bzw. zu der Antriebseinheit 1.
Dabei ist es erforderlich, daß der
Deckel 8 eine Durchlaßöffnung erhält, durch
die die Gewindespindel hindurchläuft.
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Als
weitere Alternative kann die Aufnahmeöffnung 36 profiliert
sein, wobei in der Regel ein Sechskantquerschnitt gewählt wird.
Die Abtriebswelle 40 weist dann einen entsprechenden Querschnitt auf,
z.B. Sechskantquerschnitt, und treibt einen entfernt liegenden Linearantrieb
an. Hierbei kann es erforderlich sein, daß der Deckel 8 eine
Durchlaßöffnung erhält.
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Ergänzend sei
noch auf die Möglichkeit
verwiesen, Schneckenrad und Antriebswelle einteilig als Kunststoffteil
herzustellen.
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Erfindungsgemäß kommt
somit in einfachster Art und Weise ein Schneckengetriebe als Bremseinheit
zum Einsatz, welches zwar nicht selbsthemmend ausgeführt ist,
aber doch eine so große
innere Reibung aufweist, daß ein
gewünschtes
Haltemoment erzielbar ist. Durch Verwendung mehrerer Bremsschnecken
können
Kräfte
und Verschleiß auf geringe
Werte gesenkt werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
könnte der
Antriebsmotor 2 entfallen, wobei das Schneckenrad 18 bzw.
die Abtriebswelle 40 durch einen anderen Antrieb oder auch
unmittelbar manuell (z.B. durch eine Handkurbel) angetrieben sein
könnte
und die Bremseinheit, bestehend aus Schneckenrad und Bremsschnecke,
als eigenständiges
Bauteil angesetzt wäre.
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In
einer anderen Ausführungsform
können für Antriebs-
und Bremsfunktion zwei getrennte Schneckenräder und Schnecken vorgesehen
sein, wobei ein Antriebsschneckenrad mit einer insbesondere durch
einen Elektromotor angetriebenen Antriebsschnecke in Eingriff steht
und das andere Schneckenrad mit der Bremsschnecke oder den Bremsschnecken
in Eingriff steht. Hierbei besteht der Vorteil, daß für die Bremsschnecke
eine besonders reibungsbehaftete Zahngeometrie und/oder eine besonders
verschleißbeständige Werkstoffpaarung
verwendet werden kann, während
für die
Verzahnung von Antriebsschnecke und Antriebsschneckenrad eine diesbezüglich optimale
Verzahnung und Werkstoffpaarung eingesetzt werden kann, die einen günstigen
Wirkungsgrad und ein optimales, gewünschtes Übersetzungsverhältnis bietet.
Beide Schnecken können
unterschiedliche Steigungen und Gangzahlen aufweisen. Um die Abtriebsdrehzahl
zu vergrößern, kann
eine mehrgängige
Antriebsschnecke eingesetzt werden, während die Bremsschnecke bspw.
eingängig
bleibt. Außerdem
könnte
das Übersetzungsverhältnis zwischen
Bremsschnecke und Schneckenrad auf ein bestimmtes Bremsmoment festgelegt
sein, während
das Übersetzungsverhältnis des
Antriebsschneckengetriebes zum Betrieb in einem bestimmten Drehzahlbereich
abgestimmt ist.
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In
einfachster Weise sind beide Schneckenräder in einem Getriebegehäuse untergebracht
und bestehen auch aus einem gemeinsamen, einstöckigen Formteil. Ein Doppelschneckenrad
kann jedoch auch mehrteilig ausgebildet sein. Beispielsweise kann
das Schneckenrad, das z.B. nur als Zahnkranz ausgebildet sein kann, über eine
rastende Steckverbindung an das Antriebsschneckenrad bzw. das Antriebselement 32 angesteckt
sein.
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Je
nach Anwendungsfall ist eine Kombination aus einem Antriebsmotor,
z.B. Getriebemotor, mit zwei oder mehr erfindungsgemäßen Bremseinheiten denkbar,
wobei bspw. eine durch einen Getriebemotor hindurchgeführte Sechskantwelle
beidenends mittels eines Linearantriebs ein Tischbein antreibt. Eine
Bremseinheit mit Bremsschnecke, Schneckenrad, Lagerungen und Gehäuse ist
entweder unmittelbar an dem Getriebemotor oder jeweils an den Tischbeinen
montiert.
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- 1
- Antriebseinheit
- 2
- Antriebsmotor
(Elektromotor)
- 4
- Aufnahmeflansch
- 6
- Getriebegehäuse
- 8
- Deckel
- 10
- Befestigungsflansch
- 11
- Deckel
- 12
- Aufnahmebereich
- 14
- Motorwelle
- 16
- Antriebsschnecke
- 18
- Schneckenrad
- 20
- Lager
(von 14/16)
- 22
- Bremsschnecke
- 24
- Drehachse
(von 22)
- 26
- Drehachse
(von 14/16)
- 28
- Gleitlager
- 30
- Motorflansch
- 31
- Befestigungsschraube
- 32
- Antriebselement
- 33
- Befestigungsschraube
- 34
- Lager
(von 18/32)
- 35
- selbstschneidende
Schraube
- 36
- Aufnahmeöffnung (von
32)
- 40
- Abtriebswelle