DE4234132C1 - Bewegungsumkehrsperre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bewegungsumkehrsperre nach dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige, z. B. aus EP 0 398 010 A2 bekannte Bewegungsum­ kehrsperre wird in solchen Anwendungsfällen zum Einsatz gebracht, in denen eine Bewegung, insbesondere Antriebsbewegung nur in einer Richtung, z. B. aus Sicherheitsgründen wie beim Straffen eines Sicherheitsgurtes, verhindert werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bewegungsumkehrsperre der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der mit geringem konstruktivem Aufwand ein sicheres Verkippen des Sperrelements im Rohr gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Hierdurch wird in der Gegenrichtung der gewünschten Bewegung eine sichere Bewegungs­ blockade durch das Sperrelement gewährleistet.

Um eine Eingriffsmöglichkeit der spitzen Kante und eine sichere Abstützung des Sperrelements bei der Kippbewegung zu bieten, kann die Rohrinnenwand mit in Innenumfangsrichtung verlaufenden Nuten ausgestattet sein, die eine solche Profilierung aufweisen, daß sie ein Lager für den an der spitzen Kante des Sperrelements liegenden Drehpunkt der Kippbewegung bilden. Jede umlaufende Nut an der Rohrinnenwand besitzt in der gewünschten Bewegungsrich­ tung insbesondere Antriebsrichtung eine Konturenfolge derart, daß die erste Nutbegrenzung eine quer zur Rohrachse insbesondere senkrecht zur Rohrachse verlaufende Fläche aufweist, welche in eine runde Kontur übergeht. Die runde Kontur setzt sich in ein geradlinig verlaufendes Bodenteil der Nut fort. Die zweite Nut­ begrenzung wird ge­ bildet von einer im spitzen Winkel zur Rohrachse schräg verlaufenden Nutbegrenzungsfläche. Durch diese Nutform wird gewährleistet, daß das Sperrelement sich in der gewünschten Bewegungsrichtung ungehindert im Rohrinneren mitbewegt. Bei einer Bewegungsumkehr kommt die spitz ausgebildete Kante des Sperrelements in Eingriff mit der quer zur Rohrachse verlaufenden Nutbegrenzungsfläche und der sich daran an­ schließenden runden Kontur in der Nut, welche das Lager für den Drehpunkt der Kippbewegung des Sperre­ lements bildet.

Ferner kann das Sperrelement in Richtung der ge­ wünschten Bewegung durch eine Feder vorgespannt sein, die jedoch dann, wenn die spitze Kante des Sperrele­ ments mit einer der Nuten bei einer Bewegungsumkehr in Eingriff kommt, die Kippbewegung nicht behindert.

Bei der Kippbewegung bildet die Hauptdiagonale des parallel zur Rohrachse liegenden Sperrelementprofils einen Aufstellradius bzw. ein Sperrmaß, daß größer ist als der Innendurchmesser des Rohres. Falls das Rohr aus einem weicheren Material besteht als das Sperrelement kann es zu einer Aufweitung des Rohres und damit zu einem echten Formschluß zwischen dem Sperrelement und dem Rohr kommen, wenn das Sperrele­ ment sich nach dem Kippen in der sperrenden bzw. blockierenden Stellung befindet. Das Rohr kann hierzu aus einem zähweichen Werkstoff, z. B. mit der Typen­ bezeichnung SD 37 B bestehen. Der Sperrstein bzw. das Sperrelement kann aus geschmiedetem oder gehärtetem Stahl, z. B. mit der Typenbezeichnung 60 HRC oder aus einem Sinterwerkstoff bestehen.

Anhand der Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein zweites Aus­ führungsbeispiel;

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für ein Rohr, wel­ ches bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 zur Anwendung kommen kann;

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung die Kontur der Innenwand des Rohres in Fig. 3;

Fig. 5 ein Sperrelement, welches bei den darge­ stellten Ausführungsbeispielen zur Anwen­ dung kommen kann, und

Fig. 6 eine Schnittdarstellung des in Fig. 5 ge­ zeigten Sperrelements entlang der Schnitt­ linie A-A.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen für Bewegungsumkehrsperren wird ein Sperrelement 2 in einem Rohr 1 mit Hilfe eines Kol­ bens 10 geführt. Der Kolben 10 ist bei den darge­ stellten Ausführungsbeispielen mit einem Zugseil 11 verbunden. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist eine nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung mit dem nach links in der Fig. sich erstreckenden Zug­ seilteil verbunden. Mit dem nach rechts sich er­ streckenden Zugseilteil des Zugseiles 11 ist eine nicht näher dargestellte anzutreibende Einrichtung verbunden. Der Kolben 10 bildet das Verbindungsele­ ment zwischen den beiden nach links und nach rechts sich erstreckenden Zugseilteilen.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist der Kolben 10 als Antriebskolben ausgebil­ det, welcher mit Hilfe eines Treibmittels, beispiels­ weise eines Treibgases von rechts nach links bewegt werden kann. Das Treibgas wird von einem nicht näher dargestellten Generator durch einen Treibgaskanal 14 gegen eine Druckfläche 13 des Kolbens für den Antrieb des Kolbens 10 in Richtung eines Pfeiles B zur Ein­ wirkung gebracht.

Auch bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungs­ beispiel wird das Zugseil 11 bzw. der Kolben 10 in Richtung des Pfeiles B von rechts nach links bewegt. Das Sperrelement 2 besitzt, wie insbesondere auch aus der Fig. 6 zu ersehen ist, parallel zur Achse A des Rohres 1 eine im wesentlichen Parallelogrammform. Für die Sperrfunktion wesentliche Kanten 3 und 4, welche wie die Fig. 5 darstellt in Anpassung an den Rohrin­ nenquerschnitt abgerundet sind, liegen in der Haupt­ diagonalen des Parallelogrammprofils. Die Hauptdiago­ nale HD bildet bei der Sperrfunktion den Aufstellra­ dius während der Kippbewegung des Sperrelements 2, wie im einzelnen noch erläutert wird.

Die eine am Ende der Hauptdiagonalen HD liegende Kan­ te 3 ist spitz ausgebildet. Die Spitze kann einen Radius von 0,05 mm aufweisen. Die am anderen Ende der Hauptdiagonalen liegende Kante 4 ist abgerundet. Der Radius an der abgerundeten Kante kann 0,7 mm betra­ gen. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen wird das Sperrelement 2 mit Hilfe einer Feder 12 gegen Verkippen oder Verkanten vorgespannt, so daß während der normalen Antriebsbewegung in Richtung des Pfeiles B das Sperrelement 2 sich im Rohrinneren nicht ver­ kantet, sondern diese Antriebsbewegung ungehindert zuläßt. In dieser durch die Feder 12 vorgespannten Stellung wird die runde Kante 4 des Sperrelements 2 gegen eine Anlagefläche 15 des Kolbens 10 angedrückt. Diese Anlagefläche 15 erstreckt sich senkrecht zur Achse A des Rohres 1. Ferner wird die spitze Kante 3 des Sperrelements 2 durch die Vorspannkraft der Feder 12 gegen das Rohrinnere angedrückt. In dieser Stel­ lung besitzt die runde Kante 4 des Sperrelements 2 einen bestimmten Abstand gegenüber der Rohrinnenwand. Dieser Abstand wird durch die Vorspannkraft der Feder 12 solange beibehalten, wie die Bewegung in Richtung des Pfeiles B erfolgt. Bei dieser Bewegung schleift die spitze Kante 3 des Sperrelements 2 ungehindert über die Rohrinnenwand, welche im einzelnen anhand der Fig 3 und 4 noch erläutert wird, mit in Innenum­ fangsrichtung verlaufenden Nuten 5 versehen ist.

Das Sperrelement 2 kann im Bereich seiner abgerunde­ ten Kante 4 mit einer sich parallel zur Rohrachse A erstreckenden Nut 16 versehen sein. In dieser Nut liegt in zusammengebauten Zustand ein sich entlang der Rohrinnenwand in achsialer Richtung erstreckender Federschenkel 17 der Vorspannfeder 12. Die Dicke die­ ses Federschenkels 17 ist im Bereich der Nut 16, ins­ besondere im Bereich der Rundung an der Kante 4 dicker bemessen als die Höhe der Nut 16, so daß mit Si­ cherheit gewährleistet ist, daß die abgerundete Kante 4 nicht an der Rohrinnenwand anliegt, welche bei der Bewegung in Richtung des Pfeiles B ortsfest ist, son­ dern nur an diese Bewegung mitvollziehenden Teilen, nämlich der Anlagefläche 15 am Kolben und der mitbe­ wegten Feder 12 bzw. dem Federschenkel 17. Der Feder­ schenkel 17, welcher sich in achsialer Richtung an der Innenwand des Rohres 1 anliegend erstreckt, be­ findet sich im Bereich der runden Kante 4 zwischen dem Boden der Nut 16 und der Rohrinnenwand, in der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellungen des Sperre­ lements 2, bei welcher das Sperrelement 2 in An­ triebsrichtung (Pfeil B) ohne Behinderung sich mit dem Kolben 10 mitbewegt.

Ein sich senkrecht zur Rohrachse A bzw. in einem sehr spitzen Winkel gegenüber dieser Senkrechten erstreckender Federschenkel 18 der Feder 12 bewirkt die oben beschriebene Vorspannung des Sperrelements 2 in der Bewegungsrichtung B. Der Federschenkel 18 greift hierzu an der zur runden Kanten 4 entgegengesetzt liegenden Fläche 19 des Sperrelements 2 an, welche an der anderen Seite der Hauptdiagonale HD durch die spitze Kante 3 begrenzt wird. Der Federschenkel 18 greift hierbei unterhalb der Rohrachse A an der Flä­ che 19 an, so daß um die spitze Kante 3 ein Moment erzeugt wird, welches die oben beschriebene vorge­ spannte Anordnung des Sperrelements 2 im Rohr 1 bzw. am Kolben 10 für eine ungehinderte Mitbewegung in der Bewegungsrichtung B gewährleistet (Fig. 1 und 2). Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 ist das nach rechts zur anzutreibenden Einrichtung geführte Zugseil 11 als Doppelseil am Kolben 10 verankert, wobei die beiden Doppelseilstücke seitlich an dem nach Art eines Doppelspatens (Fig. 5) ausgebildeten Sperrelements 2 vorbeigeführt sind. Es ist jedoch auch möglich, das Zugseil durch eine oder zwei im Körper des Sperrelements 2 vorgesehene Bohrungen hin­ durchzuführen.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellungen des Sperrelements ist eine freie achsiale Beweglich­ keit des Kolbens 10 und des Zugseiles 11 in der An­ triebsrichtung B gewährleistet. In dieser Stellung verläuft die Hauptdiagonale des in Fig. 6 dargestell­ ten parallelogrammförmigen Sperrelementprofils in einem spitzen Winkel b gegenüber der Rohrachse A, wobei in Bewegungsrichtung B die abgerundete Kante 4 vor der nacheilenden spitzen Kante 3 liegt.

In den Fig. 3 und 4 ist dargestellt, daß an der In­ nenwand des Rohres 1 in Innenumfangsrichtung verlau­ fende Nuten 5 vorgesehen sind. Das Profil einer Nut 5 ist in der Fig. 4 in vergrößertem Maßstab darge­ stellt. Diese Nuten 5 befinden sich zwischen jeweili­ gen Innenwandflächen 9, die sich parallel zur Rohr­ achse erstrecken. Diese Rohrinnenwandflächen 9 besit­ zen eine achsiale Länge von etwa 0,7 mm. Die axiale Länge einer jeweiligen Nut 5 beträgt etwa 1,3+0,2 mm. In Bewegungsrichtung B gesehen hat jede Nut eine er­ ste Begrenzung in Form einer schräg oder senkrecht, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt, verlaufende Nutbegrenzungswand 7. Der Übergang zwi­ schen der Nutbegrenzungswand 7 und der achsial sich erstreckenden Rohrinnenwandfläche 9 kann abgerundet sein. Die Nutbegrenzungswand 7 geht über eine runde Kontur 6 in ein Bodenteil 20 der Nut über. Die Kontur des Bodenteiles 20 kann beliebig gewählt werden. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist sie geradlinig ausgebildet. Sie kann sich parallel zur Rohrachse A erstrecken oder auch gegenüber der Rohrachse A ge­ neigt verlaufen, wie es beim dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel gezeigt ist. An das Bodenteil 20 der Nut 5 schließt sich dann in Bewegungsrichtung B gese­ hen eine zweite Nutbegrenzungsfläche 8 an. Diese Nut­ begrenzungsfläche 8 verläuft in einem spitzen Winkel a, welcher etwa 21° betragen kann, gegenüber der sich axial erstreckenden Innenwandfläche 9. Die schräg verlaufende Nutbegrenzungswand 8 erstreckt sich über den größten Teil der axialen Länge der Nut 5. Bevor­ zugt erstreckt sie sich über etwa 2 Drittel der axia­ len Längsausdehnung der Nut 5.

Durch diese Nutform ist gewährleistet, daß bei einer Bewegungsumkehr des Kolbens 10 bzw. des Sperrelements 2 entgegengesetzt zur Antriebsrichtung B die spitze Kante 3 des Sperrelements 2 in der abgerundeten Kon­ tur 6 zwischen dem Bodenteil 20 und der ersten Nutbe­ grenzungswand 7 zu liegen kommt. Wenn bei der Bewe­ gungsumkehr die spitze Kante 3 auf der achsial ver­ laufenden Innenwandfläche 9 oder im Bereich der schräg verlaufenden Nutbegrenzungswand 9 sich befin­ det, kommt innerhalb eines äußerst kurz bemessenen Streckenteils der unterhalb 2 mm beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegt, die spitze Kante 3 in der runden Kontur 6 zu liegen und kann sich nicht mehr weiter bewegen. In der runden Kontur 6 findet die spitze Kante 3 ein Lager, wodurch die spitze Kante 3 für die zur Bewegungsrichtung B entgegengesetzte Kippbewegung eine Schwenkachse in Zusammenwirkung mit der runden Kontur 6 der Nut 5 bildet. Die Haupt­ diagonale HD stellt einen Aufstellradius bei dieser Kippbewegung dar, so daß die runde Kante 4 in das Ma­ terial des Federschenkels 7 und in das Rohrmaterial eingedrückt wird. Auch die spitze Kante 3 wird im Bereich der runden Kontur 6 in das Rohrmaterial auf der anderen Rohrseite eingedrückt. Auf diese Weise erreicht man nach der Verkippung des Sperrelements 2 in der Sperrstellung einen echten Formschluß zwischen dem Rohr 1 und dem Sperrelement 2.

Wie aus der Fig. 5 zu ersehen ist, sind die Umrisse der Kanten 3 und 4 an die Innenkontur des Rohres 1 angepaßt, so daß man entlang der gesamten Erstreckung der jeweils abgerundeten Kanten den dargestellten Formschluß zwischen dem Sperrelement 2 und dem Rohr 1 hat. Die Gesamttiefe einer jeweiligen Nut 5 kann etwa 0,5 mm oder auch etwas weniger betragen. Die Haupt­ diagonale HD ist, wie aus den Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, länger bemessen als der Innendurchmesser (z. B. zwischen ca. 17 und 18 mm) des Rohres 1, so daß der erläuterte Formschluß in der Sperrstellung des Sper­ relements 2 sich einstellt.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist der Kolben 10 gasdicht im Rohr 1 geführt.

Hierzu ist im Bereich der Druckfläche 13 des Kolbens eine umlaufende Dichtung 21 vorgesehen. Aus Fig. 5 ist ferner zuersehen, daß die spitz ausgebildete Kan­ te 3 sich über einen größeren Umfang in der jeweili­ gen Nut 5 im Rohrinneren abstützt als die entgegen­ gesetzt liegende abgerundete Kante 4.

Das Sperrelement kann an einem Kolben gelagert sein. Dieser Kolben kann als Antriebskolben ausgebildet sein. Ferner kann dieser Kolben als Seilanker für ein Zugseil dienen. Auf diese Weise kann der Kolben als Antriebskolben mit Selbstverriegelung in Gegenrich­ tung zur Antriebsrichtung ausgebildet sein. Als An­ triebsmittel für den Kolben können mechanische Mit­ tel, beispielsweise eine Antriebsfeder oder auch an­ dere Mittel, z. B. ein Triebgas dienen.

Die Bewegungsumkehrsperre kann vielfältige Anwendung finden, beispielsweise als Notverriegelung für Fahr­ antriebe oder auch als Sperre bei raschen Bewegungs­ abläufen die in Gegenrichtung blockiert werden müs­ sen, wie z. B. bei Aufzügen. Eine weitere Anwendung der dargestellten Bewegungsumkehrsperre ergibt sich bei Gurtstraffern für Sicherheitsgurte, insbesondere in Kraftfahrzeugen.

Claims (14)

1. Bewegungsumkehrsperre mit einem Rohr, das an seiner Innen­ wand längs des Innenumfangs verlaufende Nuten aufweist, einem im Rohr geführten und an den Rohrquerschnitt angepaß­ ten Sperrelement, das im Schnitt durch seine schmale Seite ein etwa parallelogrammförmiges Profil aufweist, und mit einer eine Bewegung, insbesondere Antriebsbewegung in einer bestimmten Richtung übertragenden Vorrichtung verbunden ist, wobei das Sperrelement in Richtung der Bewegung mit­ bewegt wird und eine Bewegung in Gegenrichtung durch Ver­ kippen im Rohr sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden in der Hauptdiagonalen des parallelo­ grammförmigen Sperrelementprofils liegenden Kanten (3, 4) die eine Kante (3) spitz ausgebildet und die andere Kante (4) angerundet ist und daß beim Verkippen der Drehpunkt an der spitzen Kante (3) des Sperrelements (2) liegt.

2. Bewegungsumkehrsperre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (2) aus einem härteren Material besteht als das Rohr (1).

3. Bewegungsumkehrsperre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten (3, 4) des Sperrelements (2) nach dem Verkippen einen Form­ schluß mit der Rohrinnenwand bilden.

4. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Nut (5) in der Rohrinnenwand im zur Rohrachse (A) paral­ lelen Nutprofil eine runde Kontur (6) aufweist, die in eine quer zur Rohrachse (A) verlaufende Nutbegren­ zungsfläche (7) übergeht.

5. Bewegungsumkehrsperre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Nutbegrenzungsfläche (8) gegenüber einer axial verlaufenden Rohrinnenwand­ fläche (9) einen spitzen Winkel (a) aufweist.

6. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die runde Kontur (6) der Nut (5) das Lager für den Drehpunkt der Kipp­ bewegung des Sperrelements (2) bildet.

7. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Nu­ ten (5) etwa 0,45 mm beträgt.

8. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die achsiale Aus­ dehnung jeder Nut (5) etwa 1,3 mm beträgt.

9. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der spitzen Kante (3) des Sperrelements (2) 0,05 mm be­ trägt.

10. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der abgerundeten Kante (4) des Sperrelements (2) etwa 0,7 mm beträgt.

11. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der runden Kontur (6) in der jeweiligen Nut (5) etwa 0,12 mm beträgt.

12. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (2) in seiner Ausdehnung quer zur Rohrachse (A) die Form eines Doppelspatens mit rund verlaufenden, dem Rohrinnenumfang angepaßten Kanten (3, 4) aufweist.

13. Bewegungsumkehrsperre nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (2) in einer Ausnehmung eines Kolbens (10) gelagert ist.

14. Bewegungsumkehrsperre nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (2) in axialer Richtung federnd am Kolben (10) gelagert ist.