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Die
Erfindung betrifft eine Rücklauf-Bremseinheit
für ein
drehbares Antriebselement, das über eine
Rücklaufsperre
mit einem Schneckenrad gekoppelt ist, wobei das Schneckenrad mit
einer Bremsschnecke nicht selbsthemmend zusammenwirkt, so daß das Antriebselement
in einer ersten Drehrichtung reibungsarm gegenüber dem Schneckenrad drehbar
ist und in einer dazu entgegengesetzten Sperrichtung drehfest damit
zusammenwirkt und die Bremsschnecke antreibt, insbesondere bei einem Antrieb
für ein
verstellbares Möbel.
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Aus
dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 299 06 081 U1 ist ein Linearantrieb mit
einem nicht selbsthemmenden Antriebszug bekannt, der im wesentlichen
aus einem Antriebsmotor, einem Untersetzungsgetriebe, einer rotierend
antreibbaren Spindel und einer darauf aufgesetzten, gegen Drehung
gesicherten Spindelmutter besteht und dem eine Rücklaufsperre zum Halten der
Last bei abgeschaltetem Motor zugeordnet ist. Bei dieser Konstruktion
weist die Rücklaufsperre
ein Bremselement mit einem nach An eines Freilaufs gestalteten Mitnehmer
auf, der in einer Drehrichtung der Spindel keine wesentlichen Reibungskräfte erzeugt
und in der anderen Drehrichtung (Sperrichtung) bei eingeschaltetem
Antriebsmotor gegen eine Bremskraft das Antriebselement mitnimmt,
d.h. dieses in Drehung versetzt. Der Mitnehmer ist bei diesem Stand
der Technik durch eine schlingfederartige, einenends mit mehreren Windungen
einen zylindrischen Ansatz des Schneckenrades des Untersetzungsgetriebes
umgreifende Feder gebildet, die anderenends mit dem der Bremsschnecke
zugeordneten Schneckenrad gekoppelt ist, so daß ein Antrieb der Bremsschnecke
und damit eine Bremswirkung in Sperrichtung gewährleistet ist.
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Obwohl
sich diese Bauart grundsätzlich
bewährt
hat, besteht dennoch das Bestreben nach einer Rücklaufsperre, die unmittelbar
nach einer Drehrichtungsumkehr des Antriebselements wirksam wird, und
die zur Übertragung
auch von größeren Drehmomenten
sicher in der Lage ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Rücklauf-Bremseinheit erfindungsgemäß gelöst durch
die Maßnahme,
daß die
Rücklaufsperre
durch eine wenigstens teilweise reibschlüssig wirkende Freilaufkupplung
gebildet ist, die ein erstes Freilaufelement mit ersten Sperrflächen und
ein zweites Freilaufelement aufweist, wobei den ersten Sperrflächen Sperrelemente
zugeordnet sind, die in Sperrichtung mit dem zweiten Freilaufelement
wenigstens teilweise reibschlüssig
zusammenwirken.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird alternativ bei einer gattungsgemäßen Rücklauf-Bremseinheit durch
die Maßnahme
gelöst,
daß die
Rücklaufsperre durch
eine formschlüssig
wirkende Freilaufkupplung mit einem ersten und einem zweiten Freilaufelement gebildet
ist, wobei das erste oder zweite Freilaufelement drehfest mit dem
Schneckenrad verbunden ist. Hierbei kann vorgesehen sein, daß an dem
ersten Freilaufelement Sperrelemente gehalten sind, die in Sperrichtung
formschlüssig
in Sperrflächen
des zweiten Freilaufelements eingreifen.
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Es
kann vorgesehen sein, daß die
Sperrelemente durch Klemmrollen gebildet sind. Auch können die
Sperrelemente durch Klemmkörper
gebildet sein.
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Bevorzugt
sieht die Erfindung vor, daß die Sperrelemente
durch bogenförmige
Bremskeile gebildet sind, die jeweils gegen eine in der ersten Drehrichtung
radial ansteigende erste Sperrfläche
anliegen und an dem ersten Freilaufelement in Umfangsrichtung begrenzt
verschieblich gehalten sind.
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Die
Erfindung sieht weiter vor, daß die
ersten Sperrflächen
einen gleichmäßig radial
ansteigenden Abschnitt und einen stufenartigen Übergang zu einer benachbarten
ersten Sperrfläche
aufweisen.
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In
bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, daß das zweite Freilaufelement
eine zylindrische zweite Sperrfläche
aufweist. Hierbei kann jeder Bremskeil eine zylindersektorförmige Außenfläche und
eine relativ dazu exzentrisch angeordnete, zylindersektorförmige Innenfläche aufweisen.
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Zur
Gewährleistung
einer sicheren Sperrwirkung bei Drehrichtungsumkehr kann vorgesehen sein,
daß auf
einer Außenfläche jedes
Bremskeils ein Rastvorsprung und in einer zweiten Sperrfläche des zweiten
Freilaufelements eine Anzahl von Rastausnehmungen angeordnet sind,
in die die Rastvorsprünge
formschlüssig
einrastbar sind. Weiter kann zu dem genannten Zweck vorgesehen sein,
daß die Bremskeile
durch ein mit dem zweiten Freilaufelement verbundenes Reibelement
mit einer Reibungskraft beaufschlagt sind, die einer Bewegung der Bremskeile
relativ zu dem zweiten Freilaufelement entgegenwirkt. Das Reibelement
kann durch ein nachgiebiges, eine Reibungskraft erzeugendes Element
gebildet sein, insbesondere durch einen O-Ring oder eine gewellte
federnde Scheibe. Das Reibelement kann durch eine Aufnahmehülse an dem
zweiten Freilaufelement gehalten sein.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß das
erste Freilaufelement, das Schneckenrad und die Bremsschnecke in
einem gemeinsamen Gehäuse
gelagert sind, welches Anbringungsmittel wie z.B. einen Befestigungsflansch
aufweisen kann. Das erste Freilaufelement kann mit einer abzubremsenden
Antriebsspindel insbesondere eines Möbelantriebs verbunden sein,
wobei das Gehäuse
ortsfest fixiert sein kann. Dabei sieht die Erfindung bevorzugt
vor, daß das
erste Freilaufelement eine zentrische Aufnahmeöffnung für die Antriebsspindel aufweist,
insbesondere mit Innengewinde oder Mehrkantquerschnitt.
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Zweckmäßigerweise
ist vorgesehen, daß das
zweite Freilaufelement formschlüssig
mit dem Schneckenrad verbunden ist. Soweit ein Reibelement vorgesehen
ist, kann das zweite Freilaufelement einen Stützring zum Andrücken der
Bremskeile gegen das Reibelement aufweisen.
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Zur
Erhöhung
des Bedienkomforts kann weiter vorgesehen sein, daß den Sperrelementen
ein Mittel zum manuellen oder motorisch betätigten Lösen aus einer mit dem zweiten
Freilaufelement zusammenwirkenden Sperrstellung zugeordnet ist, bspw.
um das Antriebselement bei Stromausfall oder einer sonstigen Störung des
zugeordneten Antriebsmotors von Hand in Sperrichtung bewegen zu
können.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele,
wobei auf eine Zeichnung Bezug genommen ist, in der
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1 und 2 jeweils eine perspektivische Ansicht
aus unterschiedlichen Blickwinkeln einer erfindungsgemäßen Rücklauf-Bremseinheit
zeigen,
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3 und 4 Vorder- und Seitenansichten der Rücklauf-Bremseinheit
zeigen,
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5 eine perspektivische Ansicht
der Rücklauf-Bremseinheit
mit abgenommenem Gehäusedeckel
zeigt,
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6 und 7 Längs-
und Querschnittsansichten der Rücklauf-Bremseinheit
entlang Linien VI – VI in 3 bzw. VII – VII in 4 zeigen,
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8 und 9 auseinandergezogene Darstellungen der
Einzelteile der Rücklauf-Bremseinheit
in perspektivischer Ansicht und Seitenansicht zeigen,
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10 in einer Querschnittsansicht
eine modifizierte Ausführungsform
erläutert,
und
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10 und 11 ein an sich bekannte Freilaufkupplung
zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Rücklauf-Bremseinheit erläutern.
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1 bis 4 zeigen eine im Ganzen mit 1 bezeichnete
erfindungsgemäße Rücklauf-Bremseinheit in unterschiedlichen
Ansichten von außen,
wobei man zunächst
ein Gehäuse 2 mit
einem dieses verschließenden
Gehäusedeckel 4 erkennt.
Das Gehäuse 2,
das z.B. durch Spritzgießen
aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein kann, weist an einer
ebenen Stirnseite 3 vier Befestigungsansätze 6 auf,
mit denen es mittels Befestigungsschrauben ortsfest angebracht werden
kann, bspw. an einem Verstellmöbel, das
mit einem motorischen Verstellantrieb versehen ist, mit dem die
Rücklauf-Bremseinheit
zusammenwirkt, oder unmittelbar an einem Antriebsmotor.
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5 zeigt die Rücklauf-Bremseinheit
in einer etwas vergrößerten Darstellung
mit abgenommenem Gehäusedeckel 4,
wobei man ein um eine Längsachse
bzw. Drehachse 8 der Rücklauf-Bremseinheit 1 drehbares
Schneckenrad 10 sowie eine damit in Eingriff stehende,
um eine Drehachse 12 drehbar gelagerte Bremsschnecke 14 erkennt.
Bremsschnecke 14 und nicht dargestellte Lager, z.B. Gleit- oder
Kugellager, sind in einem Gehäuseansatz 16 aufgenommen,
der ebenfalls von dem Gehäusedeckel 4 abgedeckt
ist.
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6 zeigt in einer Längsschnittansicht
gemäß Linie
VI – VI
in 3 die wesentlichen
Komponenten der Rücklauf-Bremseinheit 1,
nämlich
zunächst
das Gehäuse 2 mit
Gehäusedeckel 4 sowie das
Schneckenrad 10 und die damit in Eingriff stehende Bremsschnecke 14.
Ein Rotor 18 ist relativ zu dem Gehäuse 2 und auch gegenüber dem
Schneckenrad 10 drehbar und ist durch ein schematisch angedeutetes
Lager 20 gegenüber
dem Schneckenrad abgestützt.
Das Schneckenrad 10 ist seinerseits mit einer Trommel 22 drehfest
verbunden oder auch einteilig ausgebildet, auf der endseitig ein
Stützring 24 aufgesetzt
ist. Die Trommel 22 weist einen flanschartigen Haltesteg 26 auf,
gegen den eine Aufnahmehülse 28 mit
C-förmigem
Querschnittsprofil anliegt, die zur Aufnahme eines O-Rings 29 dient.
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Bei
dieser Ausführungsform,
die Anspruch 1 entspricht, ist das erste Freilaufelement durch den Rotor 18 und
das zweite Freilaufelement durch die Trommel 22 gebildet.
Wie die Querschnittsansicht nach 7 zeigt,
weist der Rotor 18 auf seinem äußeren Umfang vier in radialer
Richtung gleichmäßig ansteigende
erste Sperrflächen 30 auf,
die an Stufen 32 ineinander übergehen. Eine zylindrische
Innenfläche 34 der
Trommel 22 bildet eine zweite Sperrfläche, wobei zwischen den ersten
und zweiten Sperrflächen
vier bogenförmige
Bremskeile 36 angeordnet sind, von denen in 7 lediglich einer dargestellt ist.
Die Bremskeile 36 weisen jeweils eine zylindersektorförmige Außenfläche 38 und
eine demgegenüber
exzentrisch angeordnete zylindersektorförmige Innenfläche 40 auf,
deren Form bzw. Radius mit den ersten Sperrflächen 30 des Rotors 18 zumindest
im wesentlichen übereinstimmt.
Die Bremskeile 36 weisen ferner einen hakenförmigen Halteabschnitt 42 auf,
mit dem sie jeweils durch eine Stufe 32 bei einer Drehung
des Rotors 18 im Gegenuhrzeigersinn (7),
d.h. in der ersten Drehrichtung 48, mitgenommen werden.
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Wie 3 und 7 ferner zeigen, ist der Rotor 18 mit
einer im Querschnitt sechseckigen, in Richtung der Längsachse 8 verlaufenden
Aufnahmeöffnung 44 zur
Aufnahme und drehfesten Verbindung mit einer nicht dargestellten
Antriebsspindel versehen, die mit einem ebenfalls nicht dargestellten
Antrieb in beiden Drehrichtungen antreibbar ist. Alternativ wäre hier
eine Verbindung mit Innengewinde in der Aufnahmeöffnung 44 möglich.
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Das
mit der Rücklauf-Bremseinheit
abzubremsende bzw. statisch zu haltende Antriebselement kann die
genannte Antriebsspindel oder ein sonstiges mit dem Schneckenrad 10 über eine
Rücklaufsperre
(Freilauf) verbundenes Element sein.
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8 und 9 zeigen in einer auseinandergezogenen
Darstellung, in perspektivischer bzw. Seitenansicht, die vorstehend
genannten Komponenten der erfindungsgemäßen Rücklauf-Bremseinheit 1. Insbesondere
sind die radial keilförmig
ansteigenden ersten Sperrflächen 30 auf
dem Rotor 18 sowie die damit und mit der Trommel 22 zusammenwirkenden Bremskeile 36 deutlich
zu erkennen. Unter Bezugnahme auf 6 sei
noch darauf verwiesen, daß die Bremskeile 36 im
montierten Zustand der Rücklauf-Bremseinheit 1 zwischen
dem Stützring 24 und dem
O-Ring 28 in axialer Richtung leicht klemmend und reibungsbehaftet
gehalten sind.
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10 zeigt in einer vergrößerten Querschnittsdarstellung ähnlich wie 7 die Trommel 22,
den Rotor 18 mit den ersten Sperrflächen 30 sowie zwei
beispielhaft dargestellte, dazwischen angeordnete Bremskeile 36,
wobei der in 10 unten dargestellten
Bremskeil in Zusammenwirken mit der ihm zugeordneten ersten Sperrfläche 30 und
der Innenfläche
bzw. zweiten Sperrfläche 34 der
Trommel 22 bei einer Drehung des Rotors 18 in
Sperrichtung 46 (und stillstehend angenommener Trommel 22) blockiert
ist, während
der in 10 oben dargestellte Bremskeil 36 bei
einer Drehung des Rotors 18 in der ersten Drehrichtung
bzw. Löserichtung 48 von
der Stufe 32 der ihm zugeordneten ersten Sperrfläche 30 mitgenommen
und somit gelöst
ist. Wie 10 weiter zeigt,
sind die Bremskeile 36 auf ihrer Außenfläche 38 nicht glatt
zylindrisch, sondern weisen einen Rastvorsprung 50 auf,
der im blockierten Zustand in eine von mehreren entsprechenden,
in der zweiten Sperrfläche 34 vorgesehenen
Rastausnehmungen 52 formschlüssig einrasten kann. Auf diese
Weise ist sichergestellt, daß bei
Drehrichtungsumkehr des Rotors 18 aus der ersten Drehrichtung
in Sperrichtung nach einem minimalen Verdrehwinkel bereits eine Blockierung
bzw. Bremswirkung der Rücklauf-Bremseinrichtung
eintritt, sofern der Reibkontakt zwischen den Bremskeilen und der
Trommel nicht jegliche Bewegung in Sperrichtung 46 unterbindet.
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Die
erfindungsgemäße Rücklauf-Bremseinheit
kann in einen manuell oder motorisch angetriebenen Antriebszug integriert
sein, in dem eine mit dem Rotor 18 drehfest verbundene
Antriebsspindel in beiden Drehrichtungen antreibbar ist. Bei Drehung der
Antriebsspindel und damit des Rotors in der ersten Drehrichtung 48 bzw.
im Gegenuhrzeigersinn in 7 und 10 greifen die Stufen 32 des
Rotors auf die Hakenabschnitte 42 der Bremskeile, die dadurch
gelöst
bzw. mitgeschleppt werden. Bei Drehung in Sperrichtung 46 bzw.
im Uhrzeigersinn in 7 und 10 verschiebt sich der Rotor
relativ zu den zwischen Stützring 24 und
O-Ring 28 festgehaltenen Bremskeilen und klemmt diese zwischen
Rotor und Trommel fest. Dadurch kann ein Drehmoment von dem Rotor
auf die Trommel und somit auf das Bremsschneckengetriebe (Schneckenrad 10 und
Bremsschnecke 14) übertragen
werden, welches einen relativ geringen Wirkungsgrad aufweist und
so durch seine Bremswirkung ein Zurückdrehen der Antriebswelle
bzw. des Rotors, d.h. ein Rückwärtslaufen
des Antriebs, bis zu einem gewissen Drehmoment verhindert. Übersteigt
das in Sperrichtung wirkende Drehmoment jedoch einen bestimmten
Wert, so werden das Schneckenrad 10 und die Bremsschnecke 14 in
Drehung versetzt. Dies ist bspw. dann der Fall, wenn der Antrieb
die Last in Sperrichtung verfährt oder
die Last einen bestimmten Wert übersteigt.
Die Bremswirkung bzw. das Drehmoment, bei dem das Bremsschneckengetriebe
noch nicht in Drehung versetzt wird, ist durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses
des Bremsschneckengetriebes und dessen Wirkungsgrad einstellbar.
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Die
erfindungsgemäße Rücklauf-Bremseinheit
kann wie dargestellt in einem eigenen Gehäuse untergebracht sein, sie
kann aber auch integraler Bestandteil eines elektrischen, manuellen
oder sonstigen Antriebs sein. Hierfür kann es zweckmäßig sein, wenn
das Gehäuse
z.B. über einen
Montageflansch verfügt,
um es an einen elektromotorischen Antrieb nachträglich ansetzen zu können.
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Weiterhin
sind unterschiedliche Lagerungen und unterschiedliche Konstellationen
des inneren Aufbaus möglich.
Das Ausführungsbeispiel
zeigt einen Rotor, der für
vier Bremskeile ausgelegt ist. Je nach Bedarf, gewünschter
Bremswirkung usw. können
auch andere Rotoren zum Einsatz kommen, die ein oder mehrere Bremselemente
aufnehmen können.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Winkelteilung der ersten
Sperrflächen 30 ungleichmäßig, symmetrisch
oder unsymmetrisch ist. Weiterhin kann ein Federelement verwendet
werden, um die Bremskeile leicht stützend gegen die zylindrische Innenfläche bzw.
zweite Sperrfläche
der Trommel angedrückt
zu halten. Dadurch kann eine Relativbewegung zwischen Trommel und
Bremskeil bei Beginn einer Drehrichtungsumkehr von der ersten Drehrichtung
in Sperrichtung praktisch unterbunden werden.
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Ferner
kann es zweckmäßig sein,
wenn die Bremskeile über
einen Gabelmechanismus oder dergleichen aus der Sperrstellung in
eine Lösestellung bewegbar
sind. Ein solcher Gabelmechanismus kann bspw. von einem relativ
zu dem Gehäuse
feststehenden Schalthebel oder einer feststehenden Schaltmuffe betätigt werden.
Diese außenliegenden
Bauteile können
wiederum manuell, elektrisch oder dergleichen betätigt werden.
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In
Abwandlung der vorstehend im einzelnen beschriebenen Freilaufkupplung
mit bogenförmigen Bremskeilen
kann die Rücklaufsperre
auch durch eine an sich bekannte reibschlüssig wirkende Freilaufkupplung
mit Klemmrollen oder Klemmkörpern gebildet
sein, wie sie beispielhaft in 11 und 12 dargestellt ist. Ein Rotor 118 weist
in diesem Fall fünf erste
Sperrflächen 130 auf
und ist über
lose gelagerte Klemmwalzen 136 mit einer Trommel 122 in
Eingriff bringbar oder frei gegenüber dieser drehbar. Die Sperrflächen 130 steigen
ausgehend von einem achsnächsten
Bereich 130a entgegen einer Sperrichtung 146 radial
an. Bei einer Bewegung des Rotors in Sperrichtung 146 (11) laufen die Klemmwalzen 136 auf
den ersten Sperrflächen 130 auf,
wodurch sie gegen die zylindrische Innenfläche bzw. zweite Sperrflä che 134 der
Trommel 122 angedrückt werden.
Durch die Klemmwirkung wird nun die Trommel 122 durch den
Rotor 118 in Sperrichtung 146 mitgenommen. Bei
einer Drehung des Rotors 118 entgegen der Sperrichtung 146 (12) gelangen die Klemmwalzen 136 in
den achsnächsten
Bereich 130a der ersten Sperrflächen 130 und sind
nicht mehr zwischen diesen und der zweiten Sperrfläche 134 festgeklemmt,
so daß sich
Rotor 118 und Trommel 122 nahezu reibungsfrei
gegeneinander drehen können.
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In
Abwandlung von der vorstehend im einzelnen beschriebenen Ausführung der
Freilaufkupplung als reibschlüssig
bzw. im wesentlichen reibschlüssig wirkend
kann die Freilaufkupplung auch ausschließlich formschlüssig wirkend
ausgeführt
sein, wie es gemäß Anspruch
2 und 3 vorgesehen ist.
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- 1
- Rücklauf-Bremseinheit
- 2
- Gehäuse
- 3
- Stirnseite
(von 2)
- 4
- Gehäusedeckel
- 6
- Befestigungsansatz
- 8
- Längsachse
(Drehachse von 10, 18)
- 10
- Schneckenrad
- 12
- Drehachse
(von 14)
- 14
- Bremsschnecke
- 16
- Gehäuseansatz
- 18
- Rotor
(erstes Freilaufelement)
- 20
- Lager
- 22
- Trommel
(zweites Freilaufelement)
- 24
- Stützring
- 26
- Haltesteg
- 28
- Aufnahmehülse
- 29
- O-Ring
- 30
- erste
Sperrfläche
- 32
- Stufe
- 34
- zylindrische
Innenfläche
von 22 (zweite Sperrfläche)
- 36
- Bremskeil
- 38
- Außenfläche (von 36)
- 40
- Innenfläche (von 36)
- 42
- Halteabschnitt
- 44
- Aufnahmeöffnung
- 46
- Sperrichtung
- 48
- erste
Drehrichtung
- 50
- Rastvorsprung
- 52
- Rastausnehmung
- 118
- Rotor
- 122
- Trommel
- 130
- erste
Spannfläche
- 130a
- achsnächster Bereich
(von 130)
- 134
- zweite
Sperrfläche
- 136
- Klemmwalze
- 146
- Sperrichtung