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Sicherheitskurbel für handgetriebene Hebezeuge
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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitskurbel für handgetriebene
Hebezeuge gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
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Solche Sicherheitskurbeln sind beispielsweise für handgetrieb ene
Zahnstangenwinden, handgetriebe Seilwinden, handgetriebene Schleusen-Zahnstangenantriebe,
sog. Hebelzüge oder dergl. in bestimmten Staaten behördlich vorgeschrieben
und
wurden in verschiedenen Ausführungsarten entwickelt> wovon eine beispielsweise
in der DE-GbmS 1 786 170 beschrieben ist.
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Bei dieser bekannten Bauart von .,icherheitskurbeln ist die mit einem
Innengelrinde versehene Kurbelnabe auf einem Außengewinde des getrieserlen Elementes
axial-schrauoend verschiebbar gelagert und an ihrer dem anzutreibenden Hebezeug>
zuge.;andten Stirnfläche als mit einem Bremsbelag versehener Hohlkegel ausgebildet.
Das mittels eines Innenvierkants auf einen Außenvierkant der treibenden zelle des
anzutreibenden flebezeuges aufsteckbare getriebene Element der Siciierheitskurbel
eist dementsprechend eine der Kurbelnabe zugewandte, ebenfalls mit einem Bremsbelag
versehene kegelige Stirnfläche auf. Zwischen den beiden kegeligen Stirnflächen der
Kurbelnabe und des getriebenen Elements ist auf dem letzteren drehbar gelagert ein
mit entsprechenden kegeligen Stirnflächen versehenes Sperrad, dessen Gesperrezähne
mit einer Sperrklinke zusammenwirken, die ihrerseits am Gehäuse des anzutreibenden
Hebezeugs gelagert ist. Die Sperrichtun des Klinkengesperres und der Steigungssinn
des die Kurbelnabe und das getriebene Element miteinander verbindenden Gewindes
sind mit Bezug aufeinander so gewählt, daß bei Drehung der Kurbel entgegen dem Lastmoment
sich die Kurbelnabe relativ
zum getriebenen Element derart axial-schraubend
verschiebt, daß die Bremsbeläge der kegeligen Stirnflächen der Kurbelnabe, des Sperrades
und des getriebenen Elements greifen und folglich das Antriebsmoment der Kurbelnabe
kraftschlüssig auf das Sperrad und durch dieses weiter auf das getriebene Element
übertragen wird, wobei das Sperrad unter der Sperrklinke hinwegratscht. Hört die
Drehung der Antriebskurbel auf, so versucht das dem vorigen Antriebsdrehsinn entgegengesetzt
gerichtete Lastmoment das getriebene Element relativ zur Kurbelnabe in gleichem
Relativdrehsinn wie zuvor zu drehen, so daß das Sperrad wiederum urch die Bremsbeläge
kraftschlüssig zwischen dem getriebenen Element und der Kurbelnabe festgehalten
und im Drehsinn des Lastmoments zu drehen versucht wird, so daß die Sperrklinke
greift und versucht, die Last über die Bremsbeläge gegenüber dem Gehäuse des anzutreibenden
Hebezeugs kraftschlüssig abzubremsen und gleichzeitig die Kurbelnabe relativ zum
getriebenen Element im Sinne einer noch stärkeren Anpressung der Bremsbeläge an
die mit ihnen zusammenwirkenden Gegenflächen axial-schraubend zu verschieben, wodurch
eine unerwünschte Bewegung der Last durch das Lastmoment verhindert wird.
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Wird jedoch die Handkurbel gleichsinnig mit dem Drehsinn des Lastmoments
gedreht, so verschiebt sich die Kurbelnabe
axial-schraubend relativ
zum getriebenen Element im Sinne einer Lockerung der Bremsbeläge mit Bezug auf ihre
Gegenflächen und das Lastmoment kann nunmehr das getriebene Element relativ zu dem
immer noch durch die Sperrklinke festgehaltenen Sperrad drehen, so daß sich auch
die Last unter dem Lastmoment in dem Maße bewegen kann, wie sich die Bremsbeläge
von ihren Gegenflächen lösen.
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Die durch die Sicherheitskurbel gewährleistete Sicherheit gegen unbeabsichtigte
Bewegung der Last seitens des Lastmoments hängt also mehr oder minder von dem zwischen
den Bremsbelägen und den mit ihnen zusammenwirkenden Gegenflächen herrschenden Reibungskoeffizienten
und von dem axialen Weg ab, um welchen sich die Kurbelnabe im Sinne einer Anlegung
der Bremsbeläge an ihre Gegenflächen relativ zum getriebenen Element axial-schraubend
verschieben kann, d.h. sie hängt mehr oder minder von dem Drehwinkelspiel zwischen
Kurbelnabe und getriebenem Element ab.
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Ein großer Nachteil des bei den bekannten Sicherheitskurbeln vorgesehenen
Klinkengesperres liegt darin, daß aus Festigkeitsgründen die Zahnteilung des Sperrads
nicht beliebig klein gemacht werden kann, so daß unter Last bis zum vollständigen
Einrasten der Sperrklinke immer ein gewisses Rückschlagspiel gegeben ist. Der sich
an der Handkurbel
ergebende Rückschlagweg kann bei großem Kurbelradius
erheblich sein, wodurch es bei nicht exakter Kurbelbetätigung zu Verletzungen kommen
kann.
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Um ein unerwünschtes Manipulieren im Sinne einer Veränderung dieses
Drehwinkelspieles, um unerwünschte Eingriffe in das Klinkengesperre zu verhindern
und um das unangenehme Geräusch des ratschenden Klinkengesperres zu dämpfen, sind
die Kurbelnabe das Klinkengesperre und das getriebene Element der bekannten Sicherheitskurbel
durch ein Schutzgehäuse abgekapselt.
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Das Schutzgehäuse hat jedoch den Nachteil, daß es zwecks Schmierung
des Klinkengesperres und der Gewindeverbindung zwischen der Kurbelnabe und dem getriebenen
Element und zwecks Nachstellung des Drehwinkelspieles zwischen diesen Teilen im
Maße des Verschleißes der Bremsbeläge jedesmal abgenommen und wieder aufgesetzt
werden muß. Auch vermag es das unangenehme Geräusch des ratschenden Klinkengesperres
nicht völlig zu dämpfen, was im Hinblick auf die sich immer mehr verschärfenden
arbeitshygenischen Forderungen als unbefriedigend empfunden wird. Da auch die Sicherheitsvorschriften
im Sinne einer Forderung gesteigerter Humanität am Arbeitsplatz immer mehr verschärft
werden, wird auch in zunehmendem Maße die durch derartige Sicherheitskurbeln gewährleistete
tatsächliche Sicherheit immer mehr
in Frage gestellt. Lästig wird
auch der verhältnismäßig komplizierte Aufbau und die Vielteiligkeit der bekannten
Sicherheitskurbeln sowie das regelmäßig immer wiederkehrende Erfordernis des Nachstellens
des Drehwinkelspieles zum Ausgleich der Abnutzung der Bremsbeläge empfunden.
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Soll eine solche Sicherheitskurbel doppeltwirkend sein, was beispielsweise
bei Zahnstangenantrieben für Schleusen gefordert wird, so müssen konstruktiv zwei
der soben beschriebenen, jedoch in entgegengesetztem Drehsinn wirksame Anordnungen
hintereinandergeschaltet werden5 was einen noch größeren technischen Aufwand und
bei axialer Anordnung unter Umständen eine Verdoppelung der axialen Länge der Sicherheitskurbelnabe
mit sich bringt.
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Durch die Erfindung soll infolgedessen die Aufgabe gelöst werden,
eine Sicherheitskurbel der eingangs dargelegten allgemeinen Bauart praktisch rückschlagfrei,
hinsichtlich ihrer sicherheitsmäßigen Zuverlässigkeit noch verläßlicher, im Aufbau
einfacher, hinsichtlich ihrer äußeren Abmessungen wesentlich kleiner und darüberhinaus
im Betrieb geräuschlos zu gestalten sowie außerdem mit einfachen Mitteln eine doppeltwirkende
Arbeitsweise zu erzielen.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Sicherheitskurbel der eingangs
dargelegten allgemeinen Bauart, gemäß
der Erfindung durch die im
kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches unter Schutz gestellte Merkmalskombination
gelöst.
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Durch die Erfindung wird gegenüber Sicherheitskurbeln der eingangs
dargelegten allgemein bekannten Bauart der technische Fortschritt erzielt, daß kein
durch ein Klinkengesperre bedingter Rückschlag der Handkurbel auftreten kann, da
der durch das Federspiel bedingte lastseitige Rückschlag, ausgehend vom lastseitigen
Federende durch die Gesperrefeder in sich aufgenommen wird und sich folglich am
kurbelseitigen Feder ende kaum noch auswirken kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Sicherheitskurbel liegt darin, daß bei gegenüber den bekannten Kurbeln weit höherer
sicherheitsmäßiger Zuverlässigkeit die Konstruktion wesentlich einfacher und folglich
in der Fertigung billiger ist, die äußeren Abmessungen der Kurbel trotz der von
vornherein gegebenen doppeltwirkenden Eigenschaft wesentlich kleiner sind, eine
Wartung außer der regelmäßig erforderlichen Fettnachfüllung des Schutzgehäuses praktisch
völlig entfällt, Ratschengeräusche nicht auftreten können und die Lebensdauer der
erfindungsgemäßen Sicherheitskurbel wegen der geringeren Zahl verschleißanfälliger
Teile wesentlich höher ist.
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Die gegenüber bekannten Sicherheitskurbeln sehr wesentlich höhere
sicherheitsmäßige Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Kurbel beruht auf der erfindungsgemäßen
Erkenntnis, daß infolge der an sich aus Gründen einer einfachen Lösung der Frage
der Federendenmitnahme bekannten radialen Abbiegung der Gesperreschraubenfederenden
jedesmal beim Einsetzen der Gesperrewirkung die diese herbeiführende Bremsung wegen
der in Umfangsrichtung auf die Federenden wirkenden Mitnehmerkräfte und der daraus
resultierenden radialen Anpressung der an die abgebogenen Federenden unmittelbar
anschließenden Federwindungsbereiche an die Gegenfläche die Bremswirkung in diesen
Bereichen beginnt und sich umsomehr abschwächt, je mehr man sich der Federlängenmitte
nähert. Aus dieser erfindungsgemäßen Erkenntnis heraus ist erfindungsgemäß die Folgerung
zu ziehen, daß eine Vergrößerung der Schraubenfederlänge und somit der axialen Länge
des Bremsbereiches nur eine geringe Vergrößerung der Bremskraft bringt, daß es jedoch
darauf ankommt, die Bremsfläche im Bereich der Feder enden möglichst zu vergrößern
und aus diesem Grunde sind erfindungsgemäß die Umfangsrillen im Umlaufbereich der
Federenden vorgesehen, an deren Rillenprofil sich das Anlageflächenprofil der Federenden
innig anschmiegen kann.
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Schraubenfedergesperre sind bereits in zahlreichen Ausführungsarten
in einfach- und doppeltwirkender Ausbildung, mit kreisrundem oder rechteckigem Federdrahtquerschnitt,
in schwerer oder leichter Ausführung, auch als Kupplung, sowie in Verbindung mit
Antriebshandkurbeln bekannt, wobei die letztgenannte Anwendung insbesondere Verstellantriebe
für Fahrzeugfenster betrifft und beispielsweise in den US-PSen 1 552 697, 1 687
238 und 1 876 654 sowie in der GB-PS 875 421 beschrieben ist.
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Diese letztgenannten Anordnungen können aber nicht als Sicherheitskurbeln
im Sinne der hier zur Erörterung stehenden Konstruktion angesehen werden, da sie
weder deren konstruktives Grundprinzip noch die im Zusammenhang mit Sicherheitskurbeln
zu beachtenden Sicherheitsvorschriften erfüllen. Auch haben diese bekannten Anordnungen,
wie die technische Entwickung auf dem Sachgebiet der Sicherheitskurbeln für handbetätigte
Hebezeuge beweist, dem Fachmann trotz eines schon seit Jahrzehnten bestehenden Bedürfnisses
nach Verbesserung der bisher üblichen Sicherheitskurbeln keine Anregung im Sinne
der vorliegenden Erfindung gegeben.
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Im Anspruch 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Sicherheitskurbel beschrieben, die
eine besonders einfache und
billige Fertigung bei gleichzeitig höchster sicherheitsmäßier Zuverlässigkeit ermöglichst,
während im Anspruch 3 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sicherheitskurbel
beansprucht ist, die in Einzelfällen auch von Vorteil sein kann.
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Das im Anspruch 4 unter Schutz gestellte Nerkmal gewährleistet eine
absolute sicharheitsmäßige Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Sicherheitskurbel
auch für den Fall, daß entgegen aller Wahrscheinlichkeit einmal ein Fadenbruch in
der Nahe eines der beiden Federenden auf treten sollte. Da es aus der GB-PS 875
421 an sich bereits bekannt ist, in der Nähe eines radial aLgebogenen Schranbenfederendes
eines Schraubenfedergesperres einen, allerdingseinem anderen Zweck dienenden Radialanschlag
anzuordnen, wird für das I;erkmal des Anspruches 4 kein selbstEndiger Schutz beansprucht.
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Die Erfindung wird nunmehr unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen
anhand zweier Ausführungsformen in ihren Einzelheiten beispielsweise beschrieben.
In den Zeichnungen stellen dar: Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine
bevorzugte Ausführungsform
einer erfindunsgemäßen Sicherheitskurbel
etwa in natürlichem Maßstab, Fi. 2 einen Schnitt lwngs der Ebene II-II in Fig. 1,
in Pfeilrichtung gesahen, Fig. 3 eine schematische perspektivische Ansicht der in
den Fig. 1 und 2 dargentellten Sicherheitskurbel, jedoch in auseinandergezogenem
Zustand, so daß die konstruktive Gestaltung der einzelnen Teile der Sicherheitslcurbel
besser erkannt werden kann, Fig. 4 einen schematischen Axialschnitt durch eine weitere
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Sicherheitskurbel, etwa in natürlichem Maßstab.
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In den Zeichnungen sind jeweils gleiche oder äquivalente Teile mit
gleichen Bezugßziffern, gegebenenfalls mit verschiedenen Indizes, bezeichnet.
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Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Sicherheitskumbel ist beispielsweise
für eine Zahnstangenwinde bestimmt, deren Gehäuse mit A und deren durch die Sicherheitskurbel
anzutreibendc also mit Bezug auf die Zahnstangenwinde treibende Welle mit B bezeichnet
ist. Diese treibende Welle B der Zahnstangenwinde ist in üblicher Weise mit einem
endständigen Vierkant Ba versehen, der seinerseits nak.e seines freien Endes mit
einer Querbohrung für eine Eefesti6ungs-Federhülse versehen ist. Außerdem ist das
Windengehäuse A mit einem zu de anzutraibenden Welle B parallelen Fixierzapfon Aa
versehen, der in eine entsprechende Bohrung eines die Teile der Sicherheitskurbel
fettdicht abdeckenden Gehäuses einschiebbar ist und dadurch dieses Gehäuse mit Bezug
auf die Welle B drehfest am Windenogehäuse A fixiert.
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Das Gehäuse 1 der Sicherhsitskurbel ist als Hohle Zylinder ausSebildet
und lagert ein mit einer Handkurbel einteiliges treibendes Element 2, ein getriebenes
Element 3 und eine Schraubenfeder 4. Ein Sprengring 5 hält diese Teile zusammen
und die in eine Querbohrung des Vierkantes Ba einschiebbare Federhülse 6 verhindert
ein Abziehen der Sicherheitskurbel von der treibenden Welle B der Zahnstangenwinde.
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Das Gehäuse 1 ist an beiden Stirnseiten mit je einem Zentrierbund
la bzw. 1b versehen, die jeweils zur Zentrierung der das treibende Element 2 bildenden
Kurbelnabe bzw. des getriebenen Elementes 3 sowie zur Fettabdichtung
nach
außen dienen. Nahe dem einen Ende des Gehäuses 1 ist dieses zu einer radial abstehenden
Fixierlasche lc ausgebildet, die nahe ihres freien Endes mit einer den Fixierzapfen
Aa des Windengehäuses A aufnehmenden, vorzugsweise mit Bezug auf die Mittelachse
der Sicherheitskurbel radial-schlitzförmigen (Ausgleich von Fertigungs-Ungenauigkeitenl)
Fixierbohrung 1d versehen ist. Die Innenfläche le des Gehäuses 1 ist hohlzylindrisch
ausgebildet und weist zwei Umfangsrillen lea und leb auf, deren Funktion im einzelnen
später noch erläutert wird.
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Die Kurbelnabe, d.h. das treibende Element 2 weist einen Nabenring
2a, einen vorzugsweise damit einstGckigenb radial von ihm abstehenden Kurbelarm
2b mit Kurbelgriff 2c und einen an der mit Bezug auf das Gehäuse 1 inneren Stirnfläche
des Nabenringes 2 befestigten, axial von diesem Nabenring abstehenden Mitnehmer
2d auf, der als zylindrisches, beiderseits durch axial-radial verlaufende Mitnehmerflächen
begrenztes Bogensegment ausgebildet ist. Die axiale Länge des Bogensegments 2d ist
gleich der axialen Länge der hohlzylindrischen Fläche le des Gehäuses 1, der Innenradius
des Bogensegments 2d ist gleich dem halben Innendurchmesser des Nabenringes 2a und
der Außenradius des Bogensegments 2d ist gleich dem halben Durchmesser der hohl
zylindrischen Fläche le des Gehäuses 1 minus der Drahtstärke der Schraubenfeder
II
und einem gewissen Radialspiel. Das den Mitnehmer 2d darstellende
zylindrische Bomensegmentteil erstreckt sich vorzugsweise über einen gröBeren als
den halben Umfangsbereich des Nabenringes 2a, d.h. um einen Zentriwinkelbereich
von etwa 2500, so daß es das getriebene Element 3 teilweise unsreift. Aus zeichnerischen
Gründen ist dieser Zentriwinlcelbereich in den Figuren 1 bis 3 kleiner wiedergegeben.
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Das getriebene Element 3 ist als abgesetzte Abtriebsbüchse ausgebildet,
die an ihrer dem Windengehäuse A zugewandten Seite einen durch den Zentrierbund
1b im Gehäuse i zentrierten Radialflansch 3a aufweist und deren im übrigen zylindrischer
Abtriebsbüchsenkörper 3b einen Außendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des
Nabenringes 2a des treibenden Elementes 2 minus einem gewissen Radialspiel hat.
Der Antriebsbüchsenkörper 3b ist also sowohl im Nabenring 2a, als auch im Mitnehmer
2d des treibenden Elements 2 drehbar gelagert.
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Die Abtriebsbüchse ist von einem Innenvierkant 3c durchsetzt, dessen
Abmessungen dem Außenvierkant Ba der anzutreibenden Welle B des im WindengehOuse
A befindlichen Windengetriebes entsprechen. Die axiale Länge der Abtriebsbüchse
ist im wesentlichen gleich derjenigen des Gehäuses 1 plus derjenigen des Nabenringes
2a des treibenden Elements 2
plus einem gering£Ggigen axialen Übermaß,
welches groß genug ist um an dem vom Windengehäuse A abgewandten Ende der Abtriebsbüchse
eine Umfangsnut 3d anzubringen, in welcher der Sprengring 5 Aufnahme finden kann.
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Am Außenumfang der das getriebene Element 3 darstellenden Abtriebsbüchse
ist ebenfalls ein bogenförmiger Mitnehmer gebildet, der mit der Bezugsziffer 3e
bezeichnet ist. Dieser Mitnehmer 3e stellt einen zylindrischen Bogenbereich der
Abtriebsbüchse 3 von gr5ßerem Radius als demjenigen der Abtriebsbüchse dar, der
durch axial radial verlaufende Mitnehmerflächen begrent ist, einerseits unmittelbar
an dem Radialflansch 3a der Ab triebsbüchse 3 ansetzt, eine axiale Länge gleich
derjenigen der zylindrischen Innenfläche le des Gehäuses 1 minus einem gewissen
Axialspiel hat, mit einer achssenkrechten Bogenfläche an der zylindrischen Außenumfangsfläche
der Abtriebs buchse ansetzt und sich vorzugsweise über einen, ZU dem vom Mitnehmer
2d des treibenden Elements 2 eingenommenen Umfangs bereich komplementären, um ein
gewisses Drebwinkelspiel verringerten Umfangsbereich der Abtriebsbüchse erstreckt.
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In den Figuren 1 bis 3 der Zeichnungen ist der Bogenbereich der beiden
Mitnehmer 2d bzw. 3e der Einfachheit der Darstellung halber mit einem Zentriwinkel
von 180 ° minus dem bewußten Drehwinkelspiel eingezeichnet. Der Außenradius
des
I4itnehmers 3e ist gleich dem halben Innendurchmesser der zylindrischen Innenfläche
le des Gehäuses 1 minus der Draht stärke der Schraubenfeder 4 und einem gewissen
Radialspiel, d.h. gleich dem Außenradius deo bogensegmentförmigen Mitnehmers 2d
des treibenden Elements 2.
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Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, weist der I4itnehmer 3e
an seinem an den Radlalflansch 3a angrenzenden Ende eine bogenförmige Radialschulter
3ea auf, die später im einzelnen erläutert werden wird.
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In zusammengebautem Zustand überlappen sich die Mitnehmer 2d und
3e in axialer Richtung, so daß sich ihre Außenumfänge zu einem durch zwei Radialspalte
unterbrocken Zylinderkörper ergänzen, der von der Schraubenfeder 4 umschlossen wird.
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Die Schraubenfeder 4 ist eine mehrgängige Schraubenfeder aus Federdraht
mit rundem, vorzugsweise kreisrundem Drahtquerschnitt, deren axiale Schraubenkörperlänge
etwa gleich der axialen Länge der zylindrischen Innenfläche le des Gehäuses 1 ist
und deren Schraubenkörper-Außendurchmesor in nicht eingebautem, also ungespanntem
Zustand etwas größer als der Durchmesser dieser zylindrischen Innenfläche le ist,
so daß sie in eingebautem Zustand mit ihrem Schraubenkörper-
Außenurnfang
an dieser Innenfläche le im wesentlichen rundum satt anliegt, also unter geringer
Vorspannwng steht. Der Wickelsinn der Schraubenfeder 4 ist gleichgültig, es kann
sich also sowohl um eine rechtsgängige, als auch um eine linksgängige Schraubenfeder
handeln. Die Stärke des Federdrahtes der Schraubenfeder 4 ist so gewählt, daß die
Schraubenfeder 4 in eingebautem Zustand die beiden sich dann axial überlappenden
Mitnehmer 2d und 3e umgreift und dabei zwischen dem Innenumfang des Federkbrpers
und den Außenunrängen dieser beiden Mitnehmer 2d und 3e noch so viel Radialspiel
verbleibt, daß einerseits diese beiden Mitnehmer sich innerhalb der Schraubenfeder
und im Radialspaltbereich auch relativ zueinander leicht frei drehen können und
andererseits die Schraubenfeder entgegen ihrer Vorspannung so gespannt werden kann,
daß sich der Außenumfang des Federkörpers von der Innenfläche le des Gehäuses löst
und somit die Schraubenfeder 4 in diesem entgegen der Vorspannung gespanntem Zustand
innerhalb des Gehäuses 1 frei drehbar ist.
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Die gestreckte Länge des Federdrahtes der Schrauben feder 4 ist so
gewählt, daß für den Einbauzustand bestimmte Bedingungen erfüllt sind, die nunmehr
nachstehend beschrieben werden.
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Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, sind die End¢Jn 4a und 4b der Schraubenfeder
4 radial jeweils auf eine Länge nach innen gebogen, die jeweils der Differenz zwischen
dem Außenradius und dem Innenradius der Mitnehmer 2a bzw. 3e des treibenden Elements
2 bzw. des getriebenen Elements 3 entspricht. Insbesondere aus Fig. 2 ist besonders
deutlich erkennbar, daß in zusammengebautem Zustand die beiden Mitnehmer 2d und
3e des treibenden Elements 2 und des getriebenen Elements 3 sich axial so überlappen,
daß llmfangsmäßig jeweils zwischen den jeweils zusammenwirkenden Axial-Radial-Mitnehmerflächen
dieser Mitnehmer 2d und 3e Radialspalte 7 und 8 verbleiben, die zusammen das bewußte
Drehwinkelsptel ausmachen. Die Federdrahtlänge der Schraubenfeder 4 ist nun so gewählt,
daß die beiden radial nach innen gebogenen Federdrahtenden 4a und 4b in die beiden
Rsdialspalto 7 und 8 hineinragen, über die axial radialen Begrenzungsflächen des
bogensegmentförmigen Mitnehmen 2d des treibenden Elements 2 greifen und bei unbelastetem
Zustand der Gesamtanordnung an den radialen Begrenzungsflächen des anderen bogensegmentförmigen
Mitnehmers 3e anliegen. Wichtig ist, daß die von der zylindrischen Umfangsfläche
des bogensegmentförmigen Mitnehmers 2d ablaufenden Federdrahtenden 4a und 4b mit
Bezug auf die axial-radial verlaufenden Begrenzunsflächen dieses Mitnehmers 2d radial
nach innen gebogen sind, damit in
jedem Fall ein Susammensparnen
der Schraubenfeder 4 beim Drehen des treibenden Elements 2 unabhängig von der jeweiligen
Drehrichtung im Sinne einer Verkleinerung des Außendurchmessers des Federkörpers
erzielt wird, so daß sich dieser von der zylindrischen Innenfläche le des Gehäuses
1 zu lösen trachtet und eine der beiden Mitnehmerkanten des Mitnehmers 2d des treibenden
Elements 2 über das an ihr anliegende Federdrahtende 4a bzw. 4b die ihr jeweils
entsprechende Mitnehmerkante des Mitnehmers 3e des getriebenen Elements 3 mitnimmt.
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Wie bereits oben erwähnt, ist die zylindrische InnenRlSehe le des
Gehäuses 1 mit Umfangsrillen iea und ieb versuchen. Der Querschnittsradius dieser
Unfangsrillen tea und leb ist gleich oder sehr geringzügig größer als der Außenradius
des Federdrahtes der Schraubenfeder 4. Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich ist
sind die Umfangsrillen lea bzw. leb jeweils in den achssenkrechten Ebenen angeordnet,
in welchen sich die radial nach innen gebogenen Enden 4a bzw. 4b der Schraubenfeder
4 befinden. Aus Fig, 2 ist deutlich zu erkennen, daß die den Federenden 4a bzw.
4b benachbarten Federwindungsbereiche sich infolge der sich aus der geringen Vorspannung
der Feder ergebenden, nach außen wirkenden Radialkomponente in die Umfangsrillen
iea bzw. leb der Innenfläche le des Gehäuses i hineinschmiegen.
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Die Fig. 1 und 3 zeigen, daß die Radialabmessung der über die zylindrische
Außenfläche des Mitnehmers 3e radial überstehenden bogen£bjrmigen Schulter 3ea so
bemessen ist, daß für den Fall, daß unerwarteterweise das radial nach innen gebogene
Ende 4b der Schraubenfeder 4 abbrechen sollte, der diesem Ende zugeordnete Endstummel
der Schraubenfeder 4 sich an die ihm zugeordnete Axial-Radialfläche dieser Schulter
anlegen kann.
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Die Teile 1, 2 und 3 der Sicherheitskurbel sind vorzugsweise in Gußtechnik,
Kokillengußtechnik, durch Kaltfließpressen oder durch Gesenkschmieden hergestellt,
wodurch sich ein Minimln an Maschinenbearbeitung und ein günstiger Herstellungspreis
ergibt, Das Gehäuse 1 beste,llt vorzugsweise aus Grauguß.
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Die Wirkungsweise der soeben beschriebenen Sicherheitskurbel ergibt
sich ohne weiteres aus ihrem konstruktiven Aufbau. Wird die Handkurbel 2b, 2c, d.h.
das treibende Element 2 beispielsweise im Sinne des Pfeileß C mit Bezug auf Fig.
2 und 3 im Gegenuhrzeigersinn entgegen einem im Uhrzeigersinn auf das getriebene
Element 3 wirkenden Lastmoment gedreht, so legt sich die in den Fig. 2 und 3 rechte
Mitnehmerkante des Mitnehmers 2d des treibenden Elements an
das
radial nach innen gebogene Ende Lib der Schraubenfeder 4 an. Das Federende 4a hat
infolge der durch das Lastmoment bewirkten Federspannung einen gewissen, in den
Fig. 2 und 3 (die den lastfreien Zustand zeigen) nicht ersichtlichen Umfangsabstand
von der in Fig. 2 und 3 linken Mitnehmer kante des Mitnehmers 3e, wobei der an das
Federende 4a angrenzende Federwindungsbercich in die Umfangsrille iea der zylindrischen
InnenflAche le des Gehäuses 1 "eingedrückt" ist.
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Das auf das Federende 4b wirkende Antriebsmoment versucht nun, die
linkssinnig gewickelte Schraubenfeder 4 im Sinne einer Verkleinerung des Außendurchmessers
ihres Schraubenkörpers zu spannen. Diese "Zusammenwickelung" erfolgt so lange, bis
die Radialkraft, mit welcher die Schraubenfeder 4 sich aufgrund der durch das Lastmoment
bewirkten Gegenspannung an die zylindrische Innenfläche le des Gehäuses i angepreßt
hat, wegen dieser '1Zusammenschnürung" der Schraubenfeder 4 so klein geworden ist,
daß der Außenumfang des Schraubenkörpers der Schraubenfeder 4 mit Bezug auf die
Innenfläche le zu gleiten beginnt, was dadurch mdglich ist, daß die "Zusammenschndrung"
der Schraubenfeder 4 auch das "Andrückan" des dem Federende 4a benachbarten Federwindungsbereiches
in der Umfangsrille lea der zylindrischen Innenfläche ae des Gehäuses 1 aufgehoben
worden ist. Das vom treibenden Element 2 eingebrachte Antriebsmoment wird dabei
gleichzeitig über die an dem radial nach innen gebogenen
Ende
4b der Schraubenfeder 4 anschlagende rechte Mitnehmerkante des Mitnehmers 3e des
getriebenen Elements 3 auf dieses getriebene Element 3 und über den Vierkant Ba
auf die anzutreibende Welle B des in dem Windengehäuse A befindlichon Windengetriebes
übertragen. Dabei wird das Gehäuse 1 der Sicherheitskurbel durch den am Windengehäuse
A befestigten, in die Fixierbohrung id der Fixierlasche 1c des Gehäuses 1 hineinragenden
Fixierzapfen Aa daran gehindert, sich mitzudrehen.
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Wird nunmehr über das treibende Element 2 kein Antriebsmoment mehr
eingeleitet, so hört auch die in dan Fig. 2 und 3 rechte Mitnehmerkante des Mitnehmers
2d des treibenden Elements auf, auf das radial nach innen gebogene Federdrahtende
4b im Sinne eines Zusam:nenschnürcns" der Schraubenfeder 4 entgegen dem Uhrzeigersinne
zu drücken und die Schraubenfeder 4 entspannt sich aufgrund ihrer Ei gene las ti
zität wieder im Sinne einer Vergrößerung des Außendurchmessers ihres Federkörpers,
so daß dieser sich wieder radial nach außen an die Innenfläche te des Gehäuses 1
anzulegen versucht. Das dam Antriebsmoment entgegenwirkende, also im Uhrzeigersinn
wirkende Lastmoment dreht das getriebene Element 3 und folglich auch den Mitnehmer
3e der Abtriebsbüchse im Uhrzeigersinn, so daß dessen in den Fig. 2 und 3 rechte
Mitnehmerkante auf das radial nach innen
gebogene Federdrahtende
4b drückt und versucht, die Feder 4 im Sinne einer Vergrößerung des Außendurchmessers
ihres Federkörpers im Uhrzeigersinn "aufzuspreizen". Die Schraubenfeder 4 legt sich
also nunmehr unter der Wirkung des Lastmoments mit großem Radialdruck an die Innenfläche
le des Gehäuses 1 an, wobei sich der dem Federenda 4a benachbarte Federwindungsbereich
wieder in die lS;lfangsrille lea einzudrücken" beginnt und gleichzeitig die in den
Fig. 2 und 3 linke Kante des Mitnehmers 3e sich wieder von dem radial nach innen
gebogenen Federende 4a wegzubewegen beginnt. Da aber das Gehäuse 1 durch den Fixierzapfen
Aa des Windengehäuses A daran gehindert ist, sich relativ zu dem Windengehäuse A
um die anzutreibende Welle B herum zu drehen, kann auch keine Weiterdrehung des
getriebenen Elements 3 im Uhrzeigersinn mehr erfolgen und die das Lastmoment verursachende
Last wird kraftschlüssig gehalten.
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Wird nunmehr die Handkurbel 2b des treibenden Elements 2 im Uhrzeigersinn,
d.h. in gleichem Drehsinn, in welchem das Lastmoment wirkt, in Umdrehung versetzt
(z.B. Absenken der Last), so legt sich zunächst die in den Fig. 2 und 3 linke ESitnehmerkante
des Mitnehmers 2d des treibenden Elements 2 an das radial nach innen gebogene Federdrahtende
4a der Schraubenfeder 4 und beginnt diese Schraubenfeder im
Uhrzeigersinn
wiederum in dem Sinn "einzuschnüren", in welchem der Außendurchinesser des Federkörpers
der Schraubenfeder 4 verringert wird, so daß dieser wiederum versucht, sich von
der Innenfläche le des Gehäuses 1 zu lösen, wobei die "Eindrückung" des an das Federende
4a anschließenden Federwindungsbereiches in die Umfangsrille lea wieder auf gehoben
wird. In dem Augenblick, in welchem die Reibung zwischen dem Außenumfang des Federkörpers
der Schraubenfeder 4 und der Innenfläche le des Gehäuses 1 so stark herabgesetzt
ist, daß das Lastmoment das getrieben Element 3 zusammen mit der Schraubenfeder
4 relativ Zug Gehäuse 1 zu drehen vermag, wird also nunmehr eine gemein same Drehung
des treibenden Elements 2 und des getriebenen Elements 3 (beispielsweise also ein
Absenken der Last) relativ zum Gehäuse 1 möglich. Dieser Zustand hält so lange an,
wie das treibende Element 2 im Uhrzeigersinn schnell genug mitgedreht wird, d.h.
so lange die Drehzahl des treibenden Elements 2 im gleichen Drehsinn gleich oder
größer als die Drehzahl des durch das Lastmoment ebenfalls im Uhrzeigersinn angetriebenen
getriebenen Elements 3 ist, In dem Augenblick, in welchem das treibende Element
2 hinter dem getriebenen Element 3 zurückbleibt, kann sich die Schraubenfeder 4
infolge ihrer Eigenelastizität wieder auf spreizen und sich der Außenumfang ihres
Federkörpers wieder an die Innenfläche le des drehfesten Gehäuses 1 anlegen,
so
daß die Last infolge der nunmehr durch das L&stmloment wieder einsetzenden "Aufspreizuno"
der Schraubenfeder 4 zunächst sanft abgefangen und dann kraftschlüssig festgehalten
wird.
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Spiegelbildlich gleiche Verhältnisse ergeben sich selbstverständlich,
wann beispielsweise das Lastmoment entgegen dem Uhrzeigersinn wirkt und das Antriebsmoment
entweder im Uhrzeigersinn und entgegen dem Lastmoinent oder aber auch entgegen dem
Uhrzeigersinn in gleichem Drehsinn wie das Lastmoment eingebracht wird.
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Um zu vermeiden, daß zwischen den Federdrahtenden 4a bzw. 4b und
den an ihnen anliegenden axial-radialen Begrenzungsflächen der beiden Mitnehmer
2d bzw. 3e des treibenden Elements 2 und des getriebenen Elements 3 wegen der Linienberührung
an den Federdrahtenden zu hohe örtliche Flächenpressungen entstehen, können in den
axial-radialen Miitnehzer-DegrenzungaflÇchen des Mitnehmers 3e des getrieben Elements
3 radial verlaufende Aufnahmenuten vorgesehen sein, in walchen die Fedc-rdrahtenden
4a bzw. 4b Platz finden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die jeweils zusammenwirkenden
axial-radialen Wirkungsflächen der beiden Mitnehmer 2d und 3e sich unmittelbar
aneinander
anlegen una so nur verhältnisinßig geringe spezifische Flächenpressungen auch be
übertragung großer Drehmomente auftreten. Das Gehause 1 der Sicherheitskurbel ist
zweckmäßig vollständig mit Schmierfett gefüllt.
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Aus den Fig. i und 3 ist ersichtlich, daß für den Fall, daß das radial
nach innen gebogene Ende 4b der Schraubenfeder 4 infolge momentaner statischer Uberbeanspruchung
oder infolge von Materialermüdung wider Erwarten abbrechen und das getriebene Element
3 sich unter dem Lastmoment in den Fig. 2 und 3 im Uhrzeigersinn zu drehen und folglich
dessen Mitnehmer 3e versuchen sollte, sich im Uhrzeigersinn radial innerhalb des
Bruchstellenstimmels an den Schraubenfederwindungen vorbeizudrehen, die diesem Bruchstellen-Federstummel
zugewandte axialradiale Mitnehmerfläche der Mitnehmerschulter 3ea sich an diesen
Stummel anlegen und die Schraubenfeder 4 trotz eines solchen, normalerweise nicht
zu erwartenden Bruches in der eben beschriebenen Weise weiterwirken würde.
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Soll diese zusätzliche Sicherheitsvorkehrung auch bei doppeltwirkender
Funktion der Sicherheitskurbel getroffen werden, so muß am Mitnehmer 3e des getriebenen
Elements 3 im Bereich der achssenkrechten Ebene, in welcher
sich
das Federende 4a befindet, ebenfalls eine bogenförmige Schulter ähnlich der Schulter
3ea vorgesehen sein Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Sicherheitskurbel.
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Das Gehäuse 9 dieser Sicherheitskurbel ist topfförmig und vorzugsweise
einstckig mit der zugehörgen Handkurbel 9a. Ein Lagerhals 9b des Gehäuses 9 bildet
die Kurbelnabe und ist drehbar auf einen Zapfenhals 13a eines Jetriebenen Elements
13 aufgesetzt, das seinerseits mittels eines Innenvierkants auf einem Außenvierkant
Ba einer mittels der Sicherheitskurbel anzutreibenden Winde aufsitzt, deren Gehäuse
wieder mit A bezeichnet sei.
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Ein Sprengring 5 und eine Federhülse 6 sichern die Teile in axialer
Richtung.
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Ein weiterer Zapfenhals 13c des getriebenen Elements 13 ist in einer
Bohrung eines Lagerhalses 10 drehbar gelagert, der mit einem Flansch 10a am Windengehäuse
A anliegt und durch eine Halteschraube 15 axial und gegen Drehung gesichert ist.
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Im Gehäuse 9 ist ein sich radial nach innen erstreckender, durch
axial-radiale Begrenzungsflächen begrenzter Mitnehmer
9c gebildet,
der den Lagerhals 10 übergreift und der mit der das treibende Element darstellenden
Kurbelnabe einstückig ist. Am Außenrand eines Flansches 13d des getriebenen Elements
13 ist ein damit einstückiger und sich ebenfalls radial nach innen erstreckender,
bogensegmentförmiger Mit nehmer 13b gebildet, der den Lagerhals 10 mit so viel radialem
Zwischenraum Ubergreift; daß zwischen seiner zylindrischen, radial inneren Urnfangsfläche
und der ebenfalls zylindrischen, radial äußeren Umran6sflSche des Lagerhalses 10
eine Schraubenfeder 14 mit reichlich Spiel Platz hat, deren Federdrahtenden lila
und 14b radial nach außen gebogen sind und in zwei Axial-Radialspalte hineinragen,
die zwischen den sich axial überlappenden Mitnehmern 9c und 13b umfangsmäßig verbleiben.
Die zylindrische, radial innere Umfangsfläche des Mitnehmers 9c hat den gleichen
Radius wie die zylindrische, radial innere Umfangsfläche des Mitnehmers 13b des
getriebenen Elements 13, Auch die Radien der radial äußerer Umfangsflächen der beiden
Mitnehmer 9c und 13b sind gleich groß.
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Die zylindrische, radial EuBere Umfangsfläche des Lagerhalses 10
stellt eine Bremsfläche dar, an welcher die radial innere Umfangs fläche des Schraubenkörpers
der Schraubenfeder 14 in eingebautem Zustand mit stringer Radialpressung anliegt,
während zwischen dem zylindrischen Außen
umfang des Schraubenkörpers
der Schraubenfeder 14 und den zylindrischen, radial inneren Umfangsflchen der beiden
Mitnehmer 9c und 13b so viel Radialspiel vorhanden ist, daß die Schraubenfeder 30
weit entspannt werden kann, daß sich die radial innere Zylinderfläche des Schraubenkörpers
von der auf der zylindrischen Außenfläche des Lagerhalses 10 gebildeten Bremsfläche
lôsen tann.
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Im Bereich der Federdralltenden 14a und 14b der Schraubenfeder 14
sind auf der zylindrischen Außenfläche des Lagerhalses wiederum Umfangsrillen 10b
und 10c angeordnet. Die Federenden 14a und 14b sind so angeordnet, daß sie an den
axial-radialen Begrenzungs flächen des bog ens eentförmigen Mitnehmers 13b des getriebenen
Elements 13 anliegen.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 4 dargestellten Sicherheitskurbel ist
in kinematischer Umkehrung dieselbe, wie sie oben in Verbindung mit der in den Fig.
1 bis 3 dargestellten Sicherheitskurbel beschrieben wurde.
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Die in Fig. 4 dargestellte Sicherheitskurbel kann an den DIitnehmern
9c bzw. 13b ebenfalls Radialschultern aufweisen, die bei Federbruch die Feder funktion
aufrechterhalten. Diese Eadialschultern erstrecken sich dann sinngemäß radial nach
innen.