DE1500334B1

DE1500334B1 - Reibrollenschubgetriebe

Info

Publication number: DE1500334B1
Application number: DE19651500334
Authority: DE
Inventors: Weber Milton Normount
Original assignee: Barry Wright Corp
Current assignee: Hutchinson Aerospace and Industry Inc
Priority date: 1964-08-20
Filing date: 1965-08-18
Publication date: 1969-09-04
Also published as: US3272021A; GB1091323A

Description

Die Erfindung betrifft ein Reibrollenschubgetriebe mit einem Vorschubwagen, in dem schräggestellte Rollen gelagert sind, die durch eine Vorspannkraft nach innen zu einer Welle hin vorgespannt sind.
Es ist bekannt, daß eine gedrehte Welle mit glatter Oberfläche, die im Eingriff mit einer oder mehreren frei laufenden Rollen steht, deren Achsen etwas gegenüber der Achse der Welle geneigt sind, die Neigung hat, die Rollen geradlinig in Richtung der Wellenachse anzutreiben. Einrichtungen dieser Art wurden für die unterschiedlichsten Zwecke vorgeschlagen, wie beispielsweise zum Antrieb von Webstuhlschiffchen und zur Betätigung von Garagentoröffnungsmechanismen. Die Anordnung eines Schraubengewindes wurde umgangen, und zwar auf Kosten eines Gleitens oder eines Anhaltens, wenn die Rollen nicht einen ausreichenden Reibungseingriff entwikkeln, um den Widerstand einer angetriebenen Belastung zu überwinden.
Es wurde festgestellt, daß die Druckkraft oder der Schub, der von derartigen gewindelosen Betätigungseinrichtungen entwickelt werden kann, von den Reibungskräften abhängig ist, die an den Kontaktstellen zwischen der Welle und den geneigten Rollen vorhanden sind, die mit der Welle im Eingriff stehen. Jeder Widerstand, der diese Reibungskräfte übertrifft, führt zu einem Gleiten oder Anhalten und beendet die angetriebene geradlinige Bewegung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reibrollenschubgetriebe zu schaffen, mit dem es möglich ist, die abgenommenen Ausgangskräfte automatisch zu regeln. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die glatte Welle wenigstens zwei Abschnitte aufweist, die unterschiedliche gleichförmige Durchmesser haben und die durch einen Zwischenteil verbunden sind, der allmählich konisch von einem Durchmesser in den anderen übergeht.
In vorteilhafter Weise drücken die Vorspanneinrichtungen die Rollen in nachgiebiger Weise so gegen die Außenseite der Welle, daß sich die Drücke entsprechend den von den Rollen erfaßten Durchmessern der Welle verändern, wobei sich gleichzeitig die Reibungskräfte verändern, so daß, wenn die Durchmesser größer werden, größere Schubkräfte ohne Gefahr eines Rutschens übertragen werden können.
Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt F i g. 1 eine Rückansicht eines Kombiwagens, wobei Teile der hinteren Tür fortgebrochen sind, um Konstruktionseinzelheiten eines Reibrollenschubgetriebes bei einem Fensterbetätigungsmechanismus freizulegen, F i g. 2 eine größere Querschnittansicht, genommen längs der Linie 2-2 der F i g. 1, F i g. 3 eine graphische Darstellung der Veränderungen des Ausgangsschubes mit dem Abstand eines Vorschubwagens längs einer Antriebsweile, die Teile unterschiedlichen Durchmessers aufweist, F i g. 4 eine Schnittansicht eines Vorschubwagens, genommen längs der Linie 4-4 der F i g. 2, wobei ein Teil der glatten Antriebswelle Teile unterschiedlichen Durchmessers aufweist, die über einen sich verjüngenden Teil ineinander übergehen, F i g. 5 eine Draufsicht auf die in F i g. 4 dar- i gestellte Vorrichtung, wobei sich der Vorschubwagen im Eingriff mit dem Teil geringeren Durchmessers der Antriebswelle befindet, und F i g. 6 eine Draufsicht auf die in F i g. 4 dargestellte Vorrichtung, wobei sich der Vorschubwagen im Eingriff mit dem Teil größeren Durchmessers der Antriebswelle befindet.
Das in F i g. 1 dargestellte Kraftfahrzeug weist eine angelenkte hintere Tür 7 auf. Ein elektrisch angetriebenes Fenster 8 kann in dieser Tür angehoben werden, um die hintere Öffnung 9 zu verschließen. Die senkrechten Kanten des rechtwinkligen Fensters sind in U-Profilen 10 a und 10 b geführt, die im Fahrzeug montiert sind und in getrennten, jedoch fluchtenden unteren U-Profilen, wie beispielsweise 11 b, die in der Tür oder Klappe montiert sind. Nicht dargestellte elektrische Schalter, die sich im Blickfeld des Fahrers befinden, steuern das Einschalten eines umkehrbaren Elektromotors 12, um das Fenster im gewünschten Ausmaß anzuheben oder abzusenken. Diese Form eines angetriebenen Verschlusses ist typisch für viele Verschlüsse, wie beispielsweise bei Hubeinrichtungen, Haustüren, Fenstern u. dgl., und bei diesen Verschlüssen können sich dadurch Unfälle ergeben, daß Menschen Glieder nicht aus der Bewegungsbahn der Verschlüsse herausnehmen, falls Kräfte zugeführt werden, die hoch genug sind, um einen festen Verschluß unter den großen auftretenden Widerständen zu erzielen. Durch Schutz- oder Steuereinrichtungen werden derartige Verschlüsse kompliziert und teuer, und derartige Zusatzeinrichtungen sollten vermieden werden.
Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Antrieb ist es möglich, einen mit großer Kraft fixierten oberen Sitz lediglich dann zu erhalten, wenn das Fenster 8 ausreichend weit nach oben angehoben wurde, um die zugeordnete Öffnung 9 im wesentlichen zu verschließen, wobei in dieser Phase das Fenster etwa in das obere U-Profil 13 eingeschoben wird. In anderen Lagen kann das Fenster gleiten oder angehalten werden und dabei Schubkräfte in Schließrichtung ausüben, die nicht so groß sind, daß durch diese Schubkräfte Personen gefährdet werden können, die zufälligerweise durch das Fenster eingeklemmt werden. Diese Betriebsweise wird durch die Verwendung des Reibrollenschubgetriebes erzielt, welches eine glatte Antriebswelle 14 mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist, wobei ein diese Welle umgebender Vorschubwagen 15 vorgesehen ist, der eine Anzahl von geneigten Rollen trägt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Antriebsmotor 12, der an einem Bügel 16 innerhalb der Wandung 17 der Klappe angeordnet ist, unmittelbar mit der Welle 14 verbunden. Zusammen mit einer oberen Führung und Lagerung 18 wird die glatte Welle derart getragen, daß sie sich in umgekehrten Richtungen um ihre normalerweise senkrechte Achse drehen kann. Die Welle kann indirekt über ein Untersetzungsgetriebe angetrieben werden. Der Vorschubwagen 15 wird gezwungen, sich geradlinig in unterschiedlichen Richtungen längs der Wellenachse zu bewegen, wie es bei 19 in F i g. 2 dargestellt ist, wenn sich die Welle 14 in der einen oder anderen Richtung dreht. Der Vorschubwagen 15 neigt dazu, seine eingenommene Lage infolge eines Reibungseingriffs beizubehalten. Das Fenster 8 macht die Bewegungen des Vorschubwagens 15 mit, da dieses am Vorschubwagen 15 mittels Schrauben 20 befestigt ist. Über den größten Teil der Länge mit Ausnahme des Bereichs des oberen Endes weist die Welle 14 einen ersten verhältnismäßig kleinen Durchmesser auf. Am oberen Ende 14 a verbreitert sich jedoch die Antriebswelle nach oben bis auf einen wesentlich größeren Durchmesser. Diese Verbreiterung ist vorgesehen, um den Schub und die Haltekräfte zu erhöhen, wenn der Vorschubwagen mit dem oberen Ende der Welle in Eingriff gelangt. Die Betriebseigenschaften sind graphisch durch die Kurve 22 in F i g. 3 dargestellt. Die Druck- oder Haltekräfte sind auf der Ordinate aufgetragen; der Abstand ist auf der Abszisse aufgetragen. Bis der Vorschubwagen 15 den konischen Abschnitt 14 b der Welle 14 erreicht, und zwar beim Abstand 23, hat der maximal zur Verfügung stehende Schub einen im wesentlichen konstanten Wert 22 a, der klein genug ist, um die im vorstehenden angeführten Gefahren auf ein Minimum herabzusetzen. Wenn jedoch der untere glatte Teil der Welle mit gleichförmigem Durchmesser vom Vorschubwagen überquert wurde und wenn der konische Abschnitt 14 b erreicht ist, nimmt die Schubkraft zu, wie es durch den Anstieg 22 b der Kurve 22 dargestellt ist. Die Zunahme führt zu einer wesentlich höheren Schubkraft 22 c, wenn der Vorschubwagen 15 den Endteil 14 a der Antriebswelle erreicht, der einen größeren Durchmesser hat. Wenn das Fenster aus der Verschlußstellung geöffnet werden soll, steht eine hohe Schubkraft zur Verfügung, um beispielsweise eine Eisbildung zu brechen oder um andere Klemm-oder Einspannkräfte zu überwinden.
Die F i g. 4 zeigt, daß der Vorschubwagen 15 zwei gleiche Tragglieder 15 a und 15 b aufweist. Diese Tragglieder sind im Abstand voneinander zu beiden Seiten der Welle 14 angeordnet und beispielsweise durch Schrauben 14,15 miteinander verbunden. Die Schrauben 24, 25 sind derart ausgebildet, daß diese in ein Tragglied 15 a eingeschraubt sind und innerhalb einer verbreiterten Öffnung im Tragglied 15 b in Längsrichtung gleiten können. Schraubenfedern 24 a und 25 a sind vorgesehen, um die Tragglieder 15 a,15 b und die von diesen getragenen, schräggestellten Rollen 26 bis 31 zusammenzudrücken und um diese Rollen in festen Reibungseingriff mit der Antriebswelle 14 zu drücken. Die Schrauben 20, die den Vorschubwagen 15 mit dem Fenster 8 verbinden, sind innerhalb der Langlöcher 32 angeordnet. Dadurch wird der notwendige Freiheitsgrad für eine Seitwärtsbewegung der Tragglieder sichergestellt, wenn der Vorschubwagen über Bereiche unterschiedlichen Durchmessers der Welle 14 hinweggeht. Die Rollen 26 bis 31 sind diejenigen, die in den F i g. 4 bis 6 sichtbar sind. Die Rollen bilden zwei Sätze, die an den oberen und unteren Enden des Vorschubwagens um die Antriebswelle herum angeordnet sind. Diese Rollen können kugelgelagert sein. Alle Rollen haben etwa die gleiche Schrägstellung. Die Schrägstellung kann durch Rollenlager eingestellt werden, die an .den Traggliedern verzapft sind. Die F i g. 4 und 5 zeigen, daß die Tragglieder sich in Richtungen quer zur Antriebswellenachse frei bewegen können. Diese Bewegungen erfolgen gegen die nachgiebige Einspannung, die durch die Federn 24 a und 25 a ausgeübt wird. Der Abstand 33 zwischen diesen Traggliedern (F i g. 5) ist verhältnismäßig klein, wenn der Teil der Welle, der den kleineren Durchmesser hat, umfaßt wird, und die Federn entwickeln eine verhältnismäßig geringe Reibung zwischen den Rollen und der Welle. Ein großer Abstand 34 (F i g. 6) entsteht, wenn der Wellenabschnitt 14 mit großem Durchmesser umfaßt wird, und die Federn 24 a und 25 a sind mehr gedehnt und erzeugen einen höheren Anlagedruck zwischen den Rollen und der Welle. Der erhöhte Druck erhöht die Reibung, die überwunden werden muß, um ein Gleiten zwischen dem Vorschubwagen 15 und der Welle 14 zu erzielen. Wenn der Antriebsmotor 12 die erforderliche Leistung abgeben kann, kann auf diese Weise eine größere Ausgangskraft entwickelt werden, wenn der Teil 14 a der Welle 14, der den größeren Durchmesser hat, vom Vorschubwagen 15 umfaßt wird (F i g. 6). Bei einem anderen Aufbau des Vorschubwagens können die Lager der Rollen federnd oder elastisch montiert sein, damit diese Rollen sich mit unterschiedlichen Drucken an den Wellenabschnitten unterschiedlichen Durchmessers anlegen können, ohne daß der Vorschubwagen in zwei Tragglieder unterteilt wird.
Die Länge 35 des konischen Abschnittes 14 b, der glatt in den Endteil 14 a mit größerem Durchmesser übergeht, ist vorzugsweise derart gewählt, daß ein glatter an Stelle eines abrupten Überganges zwischen den beiden Betriebsstufen erzielt wird. Weiterhin ist die Länge derart gewählt, daß ein glattes Entlanggleiten des Vorschubwagens an der Welle sichergestellt ist. Es können in Abhängigkeit von den Erfordernissen der verschiedenen Anwendungen mehr als zwei Betriebsstufen oder mehr als zwei Änderungen zwischen unterschiedlichen Betriebsstufen an verschiedenen Stellen längs der Antriebswelle vorgesehen sein. Für diese Zwecke ist es lediglich erforderlich, unterschiedliche Wellendurchmesser an vorbestimmten Stellen längs der Welle vorzusehen. Es können mehr als ein Vorschubwagen einer Welle zugeordnet sein, wobei die Vorschubwagen derart ausgebildet sein können, daß diese Schubkräfte in der gleichen oder in unterschiedlichen Richtungen erzeugen. Dabei können die Vorschubwagen derart ausgelegt sein, daß sie sich mit der gleichen oder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen. Zusätzlich dazu, daß unterschiedliche maximale Schubkräfte und Halterungskräfte erzeugt werden, bewirken die unterschiedlichen Wellendurchmesser, daß, wenn die Antriebswelle mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl angetrieben wird, und wenn die Winkellage der Rollen unveränderlich bleibt, die Anfangsbewegungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen. Größere Geschwindigkeiten treten dann auf, wenn Teile größeren Durchmessers der Welle vom Vorschubwagen erfaßt werden.
Statt der dargestellten Federvorspannung können Blattfedern u. dgl. ebenfalls befriedigende Ergebnisse erzielen. Die unterschiedlichen Wellendurchmesser können ein Teil sich kontinuierlich verändernder Durchmesser sein, wie es der Fall bei einer Welle ist, die lediglich aus einem sich verjüngenden Teil besteht oder die sich teilweise verjüngt, und zwar im Gegensatz zu einer Welle, die unterschiedliche feste Durchmesser an verschiedenen Stellen aufweist. Eine Verjüngung bewirkt Veränderungen in der Beschleunigung des angetriebenen Vorschubwagens, und diese Veränderungen sind genauso wie die Veränderungen der Schubkraft und der Geschwindigkeit vorteilhaft. Es sei ferner bemerkt, daß die Funktionen der Welle und der Rollen umgekehrt werden können.

Claims

Patentanspruch: Reibrollenschubgetriebe mit einem Vorschubwagen, in dem schräggestellte Rollen gelagert sind, die durch eine Vorspannkraft nach innen zur Welle hin vorgespannt sind, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die glatte Welle wenigstens zwei Abschnitte (14,14 a) aufweist, die unterschiedliche gleichförmige Durchmesser haben und die durch einen Zwischenteil (14 b) verbunden sind, :der allmählich von einem Durchmesser in den anderen übergeht.