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Kurbelmechanik zum Öffnen und Schließen eines Fensters
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====================================================== Die Erfindung
betrifft eine Kurbelmechanik nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zum Öffnen und Schließen der Schiebefenster von Eisenbahnwaggons ist
es bekannt, eine Kurbelmechanik vorzusehen, bei der über ein Schneckengetriebe eine
Spindel mit Zahnrädern an den Enden betätigt wird, die mt Zahnstangen in Eingriff
stehen, die an dem zu verschiebenden Fenster befestigt sind.
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Es hat sich gezeigt, daß die Getriebeteile der Kurbelmechanik relativ
schnell verschleißen oder beschädigt werden, insbesondere wenn beim Schließen des
Fensters die Getriebeteile nicht sofort bei Erreichen der Schließstellung entlastet
werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kurbelmechanik der
eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß bei Erreichen einer Endstellung die
leicht verschleißenden Teile der Kurbelmechanik selbsttätig entlastet werden.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs
1 gelöst. Bei dieser Ausgestaltung, bei der das Sperrelement bei Erreichen einer
Endstellung mit dem Anschlag auf der Kurbelwelle in Eingriff gebracht werden kann,
wird eine Uberdrehsicherung geschaffen, welche den Kräftefluß von der Kurbel bei
Erreichen der Endstellung unter Umgehung des Getriebes direkt in das Gehäuse leitet
und damit die verschleißanfälligen Teile des Getriebes entlastet, die hierdurch
eine längere Lebensdauer haben, ohne daß verschleißfestere und damit teuerere Materialien
für das Getriebe verwendet werden.
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Das Sperrelement wird in Abhängigkeit von der erforderlichen Öffnungs-
bzw. Schließbewegung des Fensters betätigt, wobei beispielsweise ein auf dem Umfang
eines Getrieberades angeordneter Zapfen als Betätigungselement vorgesehen sein kann.
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Vorteilhafterweise wird die Ausgestaltung nach Anspruch 2 vorgesehen,
bei welcher das Getriebe mehrere Umdrehungen ausführen kann, bevor das Sperrelement
in Eingriff gebracht wird.
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Das Sperrelement selbst kann in beliebiger Form ausgebildet sein,
beispielsweise als von der Mutter verschiebbarer, am Gehäuse gelagerter Stift, der
mit dem Anschlag auf der Kurbel welle in Eingriff tritt. So kann die in Anspruch
3 wiedergegebene Ausgestaltung einerseits zum Betätigen eines gesonderten Sperrelements
vorgesehen werden oder es kann der radiale Ansatz an der Mutter unmittelbar mit
dem Anschlag auf der Kurbelwelle in Eingriff gebracht werden, wobei dieser radiale
Ansatz in dem Langloch des Gehäuses abgestützt ist.
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Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Sperrelementes ist in den Ansprüchen
4 und 5 wiedergegeben, wobei die Führungskurve als Führungsnut oder auch nur als
Nockenfläche ausgebildet sein kann.
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Ein solches Sperrelement mit einer Führungskurve ermöglicht, für beide
Endstellungen des Getriebes eine Uberdrehsicherung v-orzusehen, wie es im Anspruch
7 angegeben ist.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen nach der Erfindung sind in den
übrigen Unteransprüchen angegeben.
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Beispielsweise Ausführungsformen nach der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht der Kurbelmechanik,
die in dem Schiebefenster eines Eisenbahnwaggons eingebaut ist, Fig. 2 eine Schnittdarstellung
der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 in einer schematischen perspektivischen Darstellung
eine Ausgestaltung mit Uberdrehsicherung in den beiden Endstellungen und Fig. 4
eine Abwandlung der Bauweise nach Fig. 3.
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In Fig. 1 ist die Seitanansicht der Kurbelmechanik mit Überdrehsicherung
in eingerasteter Stellung dargestellt. Eine Spindel 1 ist im Bereich der Kurbelmechanik
an Lagerböcken 15a, 15b, 15c gelagert. An ihren äußeren Enden ist sie mit Zahnrädern
21 (Fig. 3) verbunden, welche in Zahnstangen 22 eingreifen, die an dem beweglichen
Teil des nicht dargestellten Schiebefensters angebracht sind. Zwischen den beiden
Lagerböcken 15a und 15b befindet sich ein Schneckenrad 2, das mit der Spindel 1
drehfest verbunden ist. Zwischen dem Lagerbock 15b und einem, diesem Lagerbock benachbarten
Lagerbock 15c ist die Spindel mit einem Spindelgewinde 3 ausgestattet, das mit einer
Mutter 4 in Eingriff steht. Die Mutter 4 ist mit einem, sich radial zu ihr erstreckenden
Bolzen 5 verbunden. Der Bolzen 5 greift in ein Langloch 6 ein, dessen Längsachse
etwa parallel zu der Achse der Spindel 1 verläuft und das in einer Abdeckplatte
16 eines Gehäuses 17 ausgespart ist. Eine Sperrklinke 7, die an ihrem, dem Schneckenrad
abgewandten Ende an der Abdeckplatte 16 schwenkbar gelagert ist und deren Drehachse
parallel zur Achse des Bolzens 5 verläuft, ist etwa ' n Höhe des Spindelgewindes
der Spindel 1 mit einer in Richtung der Spindelachse verstellbaren Nockenplatte
8 ausgestattet. Die Nockenplat;te 8 weist zwei Gleitflächen 8a und 8b un-Qerschiedlicher
Neigung auf, mit welchen der Bolzen 5 gleitend in Eingriff steht. Dabei bildet die
Gleitfläche 8a, welche dem Gelenk der Sperrklinke 8 zugewandt ist, einen spitzen
Winkel mit der Längsachse der Spindel 1, der sich in Richtung auf die Gleitfläche
8b hin öffnet. Die Gleitfläche 8b bildet mit der Längsachse der Spindel 1 einen
Winkel mit gr3ßerer Öffnung als derjenige der Gleitfläche 8a und ist zu dieser Gleitfläche
hin geöffnet. Der Neigungswinkel der Gleitfläche 8a ist so bemessen, daß sich die
Sperrklinke 7 nur geringfügig um ihre Achse dreht, wenn der Bolzen 5 längs ihrer
Oberfläche gleitet, und beträgt im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 etwa 30. Der Neigungswinkel
der Gleitfläche 8b ist so bemessen, daß sich die Sperrklinke 8 beim Abgleiten des
Bolzens 5 auf der Gleitfläche 8b unter der Spannung einer Feder 10, die mit der
Sperrklimke und dem Gehäuse 17 verbunden-ist, um ihr Gelenk 9 dreht. Bei dem in
Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt
dieser Winkel
etwa 600.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist zwischen den beiden Lagerböcken 15a
und 15b eine Kurbelwelle 13 an einem Wälzlager 18 und einem Gleitlager 19, die axiale
und radiale Kräfte aufnehmen und gegeneinander verspannt sein können, drehbar gelagert.
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Die Achse der Kurbelwelle 13 steht senkrecht zur Achse der Spindel
1. Die Kurbelwelle 13 ist an einem Ende zwischen dem Wälzlager 18 und dem Gleitlager
19 mit einer Schnecke 11 drehfest verbunden, die mit dem Schneckenrad 2 in Eingriff
steht. An dem gegenüberliegenden Ende ist die Kurbelwelle 13 mit einer Kurbel 14
über ein Vielnutprofil 20 drehfest verbunden, die von Hand betätigt werden kann.
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In den Fig. 1 und 2 ist die Kurbelmechanik mit ffberdrehsicherung
in eingerasteter Stellung dargestellt, d.h. das Schiebefenster befindet sich in
geschlossenem Zustand. Die Sperrklinke 7 steht mit ihren Anschlagflächen 7a und
7b, die an dem Ende, das dem Gelenk 9 gegenüberliegt, mit Anschlagflächen 12a und
12b der Scheibe 12 in Eingriff, die planparallel zu diesen Anschlagflächen ausgebildet
sind. Die Kurbel 14 kann infolge der Sperrwirkung der Sperrklinke 7 und der Scheibe
12 nicht im Uhrzeigersinn gedreht werden.
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Beim Offnen des Schiebefensters wird die Kurbel 14 im Gegenuhrzeigersinn
gedreht, wobei die Sperrklinke 7 gegen die Kraft der Feder 10 durch die Anschlagflächen
7b und 12b während der ersten Umdrehung der Kurbelwelle 13 angehoben wird. Noch
vor Ablauf einer vollen Umdrehung im Gegenuhrzeigersinn wird die Sperrklinke 7 durch
das Eingrifen der Nockenplatte 8 mit ihren Gleitflächen 8a und 8b mit dem Bolzen
5 in angehobener Stellung gehalten, so daß die Sperrwirkung zwischen Sperrklinke
7 und Scheibe 12 nur bei Drehung der Kurbel 14 im Uhrzeigersinn innerhalb der letzten
vollen Umdrehung stattfinden kann. Die Kurbel 14 wird im Gegenuhrzeigersinn solange
gedreht, bis die gewünschte Öffnung des Fensters erreicht ist.
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Die Sperrklinke 7 steht während des Öffnens mit dem Bolzen 5
und
der Gleitfläche 8a der Nockenplatte 8 in Eingriff, und der Bolzen 5 bewegt sich
im Langloch 6 in Richtung auf das Gelenk 9 zu.
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Zum Schließen des Fensters wird die Kurbel 14 im Gegenuhrzeiger sinn
solange gedreht, bis die Sperrklinke 7 mit ihren Anschlagflächen 7a und 7b und die
Scheibe 12 mit ihren Anschlagflächen 12a und 12b formschlüssig in Eingriff stehen
und eine weitere Drehung der Kurbel verhindern. Das Schneckengetriebe kann durch
Aufrechterhalten des Drehmoments an der Kurbel 1s im Uhrzeigersinn nicht weiter
belastet werden, da der Kraftfluß vorher über die Sperrklinke 7 in das Gehäuse abgeleitet
wird.
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Bei der Montage wird die Kurbel 14 so auf das Vielnutprofil 20 der
Kurbelwelle 13 aufgesteckt, daß sie bei geschlossenem Fenster waagerecht nach rechts
zeigt. Auf diese Weise ist einerseits eine Sichtkontrolle der geschlossenen Stellung
des Fensters möglich, und andererseits besteht in dieser Stellung der Kurbel die
geringste Verletzungsgefahr für die Fahrgäste.
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Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Erfindung wurden folgende Auslegungsdaten für das Getriebe der Kurbelmechanik gewählt:
Gesamtübersetzungsverhältnis zwischen Schneckenrad 2 und Schnecke 11 : 1 = 1:5 Zähnezahl
des Schneckenrades 2: z1 = 20 Windungszahl der Schnecke 11: z2 = 4 Steigungswinkel
der Schnecke 11: « , 180 Modul der Zahnpaarungen: m = 2 Bei dieser Ausführungsform
sind die Windungen der Schnecke 11 rechtsgängig, die Spindel 1 wird bei Drehung
der Kurbelwelle 13 im Uhrzeigersinn in Richtung von Lagerbock 15c nach 15a gesehen,
ebenfalls im Uhrzeigersinn gedreht,und das Spindelgewinde
3 auf
der Spindelwelle 1 ist linksgängig.
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Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Windungen der Schnecke
11 ebenfalls rechtsgängig, und die Spindel 1 wird von der gleichen Richtung aus
betrachtet, bei Drehung der Kurbelwelle 13 im Uhrzeigersinn ebenfalls im Uhrzeigersinn
gedreht. Das Spindelgewinde 3 ist bei dieser Ausführungsform jedoch als rechtsgängiges
Gewinde ausgebildet. Der Bolzen 5 wandert bei Drehen der Kurbelwelle 13 im Uhrzeigersinn
bei dieser Ausführungsform in Richtung von dem Lagerbock 15b nach dem Lagerbock
15c. Die Gleitflächen 8a und 8b an der Nockenplatte 8 sind bei dieser Ausführungsform
spiegelbildlich zur ersten Ausführungsform angeordnet.
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Die Fig. 3 zeigt in einer schematischen, perspektivischen Darstellung
eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
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Gleiche bzw. entsprechende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen
wie in den Fig. 1 und 2 versehen. Gegenüber der vorhergehenden Ausführungsform ist
die Sperrklinke 7 am Eingriffsende mit einer Ausnehmung 23 versehen, die mit einem
radialen Vorsprung 24 auf der Scheibe 12 in Eingriff tritt.
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Die an der Sperrklinke 7 ausgebildete Führungskurve weist eine zusätzliche
Ausnehmung 8c auf, die am Ende der Gleitiläche 8a ausgebildet ist und dem Absatz
8b am anderen Ende dieser Gleitfläche entspricht. Die Gleitfläche 8a verläuft etwas
schräg zur Längsachse der Spindel 1, wie in Fig. 1 angedeutet, damit die Sperrklinke
7 nur um das notwendige Maß angehoben wird, während der Bolzen 5 an dieser Gleitfläche
8a entlanggleitet. Durch diese Reduzierung des Schwenkbereichs der Sperrklinke 7
wird ein kompakte Bauweise begünstigt.
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Bei der in Fig. 3 wiedergegebenen Stellung ist das Fenster geschlossen
und die Überdrehsicherung eingerastet. Die Kurbel 14 kann im Uhrzeigersinn nicht
weiter gedreht werden. Zum Öffnen des Fensters wird die Kurbel im Gegenuhrzeigersinn
gedreht, wobei über die seitlich des radialen Ansatzes 24 ausgebildete Schulterfläche
25 an der Scheibe 12 die Sperrklinke angehoben
und außer Eingriff
mit dem radialen Ansatz 24 gebracht wird.
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Dieser hat eine kleinere Abmessung als die Ausnehmung 23 an der Sperrklinke
7. Das Spiel zwischen Ansatz 24 und Ausnehmung 23 ist in Verbindung mit der Formgebung
der Schulterflächen 25 beiderseits des Ansatzes 24 so bemessen, daß bei der durch
dieses Spiel ermöglichten Drehbewegung der Kurbel 14 die Sperrklinke 7 über die
Schulter 25 außer Eingriff gebracht wird. Bei der weiteren Drehbewegung der Scheibe
12 hält der Bolzen 5 über die Gleitfläche 8a die Sperrklinke 7 außer Eingriff, bis
der Bolzen 5 den Absatz 8c erreicht. Dieser entspricht der Öffnungsstellung des
Fensters, in der die Sperrklinke 7 wiederum mit dem radialen Ansatz 24 der Scheibe
12 in Eingriff tritt. Damit wird das Getriebe 2, 11 und 21, 22 auch in der Öffnungsstellung
entlastet. Die Öffnungsstellung wird zugleich durch die Uberdrehsicherung festgelegt.
Diese kann so ausgelegt werden, daß die Kurbel 14 in der Öffnungsstellung eine andere
Lage einnimmt, als in der Schließstellung.
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Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 die Führungskurve als
gesondertes Bauteil 8 an der Sperrklinke 7 befestigt und durch die Ausbildung mit
einem Langloch 26 verstellbar ist, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3 die Führungskurve
8a bis 8c unmittelbar an der Sperrklinke 7 ausgebildet. Bei der verstellbaren Ausgestaltung
der Führungskurve kann auch eine Verstellbarkeit in Richtung der Höhe der Absätze
bzw. Nocken 8b und 8c vorgesehen werden.
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in Die/Fig. 3 wiedergeebene Feder 27 auf der Spindel 1 dient in an
sich bekannter Weise für den Ausgleich des Fenstergewichts.
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Diese Feder wirkt als Torsionsfeder.
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Zweckmäßigerweise wird die Sperrklinke 7 und/oder die Scheibe 12 mit
dem darauf gebildeten Anschlag aus Kunststoff hoher Festigkeit ausgebildet. Am Schneckengetriebe
kann eine Bronze-Stahl-Materialpaarung vorgesehen werden.
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Anstelle der in Fig. 3 wiedergegebenen Ausgestaltung des Eingriffsbereichs
zwischen Sperrklinke 7 und Anschlag 24 auf der Scheibe 12 der EurbelweX e 13 kann
am Eingriffsende der Sperrklinke 7 ëin Vorsprung/ausgebildet sein, der mit entsprechenden
Absätzen auf dem Umfang der Scheibe 12 in Eingriff kommt. Eine solche Ausgestaltung
ist schematisch in Fig. 4 wiedergegeben. Bei dieser Bauweise kann die Sperrklinke
7 durch den an der Mutter befestigten Bolzen 5 allein angehoben werden, ohne daß
an der Scheibe 12 entsprechende Schulterabschnitte wj.e bei der Bauweise nach Fig.
3 ausgebildet werden.
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Es sind verschiedene Abwandlungen der erfindungsgemäßen Bauweise möglich.
So kann das Getriebe eine andere Ausgestaltung aufweisen, je nach Verwendungszweck
des Kurbelmechanismus für Türen, Schiebedächer, Schiebefenster, Drehfenster und
dergleichen. Anstelle der Zahnstangen können auch Ketten vorgesehen sein. Ebenso
kann die Kurbel 14 durch ein Handrad ersetzt werden.
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Die Erfindung schafft eine Kurbelmechanik mit Überdrehsicherung, bei
der die Einstellung eines beliebig langen, aber genau bemessenden Hubes möglich
ist. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung kann somit auf den verschiedensten Gebieten
Anwendung finden, beispielsweise auch als Vorschubgetriebe für Werkzeugmaschinen,
wenn häufig ein exakt festgelegter Vorschubweg eingestellt werden soll. Vorzugsweise
wird die erfindungsgemäße Ausgestaltung aufgrund ihrer zuverlässigen Betriebsweise
und der kompakten Bauart in Schiebefenstern von Eisenbahnwaggons eingesetzt. Hierbei
ist einerseits eine definierte Stellung der Kurbel in den Endstellungen und andererseits
die Entlastung des Getriebes bei Erreichen der Endstellungen von Bedeutung. Dies
wird durch die erfindungsgemäße tberdrehsicherung erreicht.
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