Elektrisches Steuergerät mit einem von einem Uhrwerk angetriebenen Drehnocken
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Steuergerät mit einem von einem Uhrwerk angetriebenen Drehnokken, mindestens einem Schalter, der zwei getrennt verstellbare Kontaktträger aufweist, und einem von Hand betätigbaren Einstellnocken, der in drei Stellungen einstellbar ist, wobei er in seiner ersten Stellung durch ein Vorspringen elastischer Organe bewirkt, dass die Kontaktträger in einen ersten Zustand kommen, in welchem der Schalter offen ist und von dem Drehnocken nicht betätigt wird, und wobei der Einstellnocken in seiner zweiten Stellung bewirkt, dass der in einem zweiten Zustand befindliche Schalter geschlossen ist und von dem Drehnocken nicht betätigt wird, und wobei ferner der Einstellnocken in seiner dritten Stellung bewirkt,
dass der in einem dritten Zustand befindliche Schalter nur durch den Drehnocken in aufeinanderfolgenden Schaltzyklen abwechselnd geöffnet und geschlossen wird.
Bekannte Steuergeräte dieser Art werden z. B. zur Steuerung zweier getrennter Schaltkreise verwendet, derart, dass diese Schaltkreise gleichzeitig oder unabhängig voneinander eingeschaltet werden können. Dabei kann z. B. der eine Schaltkreis zur Steuerung des Heizelementes einer Heizanlage dienen und der andere Schaltkreis zur Steuerung einer in dieser Anlage enthaltenen Umwälzpumpe für eine zur Wärmeübertragung dienende Flüssigkeit. Die bekannten Steuergeräte haben einen komplizierten Aufbau, in welchem zahlreiche Hebel und Federn in einer Anordnung von ver hältnismässig grosser Trägheit benutzt werden.
Dies verhindert beim Schalten ein rasches Öffnen der Stromkreise, was den Schalterkontakten abträglich ist, und verursacht zudem Ermüdungserscheinungen, so dass auch der Unterhalt dieser bekannten Geräte, also insbesondere ihre Reinigung und der Ersatz von Teilen, relativ aufwendig ist. Zur Vermeidung bzw.
Verminderung dieser Nachteile zeichnet sich das Steuergerät nach der Erfindung dadurch aus, dass Federlamellen vorgesehen sind, die zugleich die Kontaktträger und die elastischen Organe bilden, und dass diese Federlamellen in der ersten Stellung des Einstellnockens so vorgespannt werden, dass sie ausser Eingriff mit dem Drehnocken gebracht werden und somit der Schalter in den ersten Zustand kommt, und dass der Einstellnocken in seiner zweiten Stellung wenigstens eine der Federlamellen elastisch verbiegt, um den Schalter in den zweiten Zustand zu bringen, und dass ferner der Einstellnocken in seiner dritten Stellung auf beide Federlamellen einwirkt, um sie in Eingriff mit dem Drehnocken und dadurch den Schalter in den dritten Zustand zu bringen.
In der Zeichnung ist beispielsweise eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Das als Beispiel dargestellte und nachfolgend näher beschriebene Steuergerät vermeidet nicht nur die oben erwähnten Nachteile der bekannten Steuergeräte, sondern gestattet darüber hinaus noch die Lösung von Aufgaben, für welche bisher wesentlich aufwendigere Steuergeräte anderer Art verwendet wurden.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1, 2 und 3 drei Zustände eines speziellen Arzberger-Schalters, betrachtet in der Richtung der Pfeile an der Linie 1-1 in der Fig. 4,
Fig. 4 eine Ansicht in der Richtung des Pfeiles A in der Fig. 3,
Fig. 5 eine seitliche Ansicht einer im Steuergerät enthaltenen Nockenanordnung,
Fig. 6, 7 und 8 Schnitte nach den Linien VI-VI, VII-VII und VlII-VIII in der Fig. 5,
Fig. 9 eine schematische Ansicht der Nocken, in grösserem Massstab,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht der Hauptteile des Steuergerätes,
Fig. 11 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles XI von Fig. 10,
Fig. 1 2 und 13 zwei Ansichten in Richtung des Pfeiles Xli von Fig. 11, bei zwei aufeinanderfolgenden Winkelstellungen einer Einstellscheibe,
Fig.
14 eine Ansicht eines Sternrades, betrachtet in Richtung des Pfeiles XI von Fig. 10,
Fig. 1 5 eine Ansicht des Sternrades in radialer Richtung und teilweise im Schnitt nach einer diametralen Ebene und
Fig. 16 eine Aussenansicht des gesamten Steuergerätes.
Das in der Fig. 16 dargestellte Steuergerät ist dazu ausgebildet, zwei Steuerkreise einzuschalten und auszuschalten, die durch die Kolonnen A und B eines Programm-Schaubildes 44 angedeutet sind. Die Kolonne A bezieht sich auf den Steuerkreis einer Umwälzpumpe und die Kolonne B auf den Steuerkreis des Heizelementes. Die Einstellscheibe 1 des Zeitschalters ermöglicht vier Schaltvorgänge innerhalb von 24 Stunden, wobei die aufeinanderfolgenden Schaltstellungen Ein 2, Aus 3, Ein 4 und Aus 5 sind. Es bestehen somit zwei grundlegende Ein -Zeiträume 2-3 und 4-5.
Die durch den Zeitschalter bestimmten Schaltzeiten sind für beide Kreise gleich, mit den Ausnahmen, die im folgenden angeführt werden. So wird z. B. im Winter die volle Heizleistung, welche der Betätigung beider Schalter entspricht, während des ganzen Tages benötigt, mit der Ausnahme einer Ausschaltzeit in der Nacht. im Frühling und im Sommer kann hingegen die volle Heizleistung nur während eines Zeitraumes am Morgen und am Nachmittag benötigt werden. Auch wird im Sommer die Zentralheizung normalerweise nicht benötigt, so dass die Umwälzpumpe dauernd ausgeschaltet bleiben kann. Das Heizelement muss jedoch eingeschaltet werden, um Heisswasser für andere Zwecke zu liefern. Im Schaubild 44 bedeutet ein Punkt in der Kolonne eine Einschaltzeit.
Es sind sechs verschie- dene Möglichkeiten vorhanden, welche durch einen von Hand durch Verdrehung einstellbaren Knopf 43 gewählt werden können, welcher sechs entsprechende Stellungen aufweist.
Die sechs Stellungen sind wie folgt:
0. Beide Kreise A und B sind dauernd ausgeschaltet.
1. Der Kreis A ist dauernd eingeschaltet, der Kreis B ist während zweier aufeinanderfolgender Zeiträume während des Tages eingeschaltet.
2. Der Kreis A ist dauernd ausgeschaltet, der Kreis B ist während eines langen Zeitraumes während des Tages eingeschaltet.
3. Die Kreise A und B sind gleichzeitig während zweier aufeinanderfolgender Zeiträume während des Tages eingeschaltet.
4. Die Kreise A und B sind gleichzeitig während eines langen Zeitraumes während des Tages eingeschaltet.
5. Die Schaltkreisc A und B sind dauernd cinge- schaltet.
Die Einstellscheibe 1 trägt vier Anschläge. In der Fig. 10 ist ein Ein -Anschlag 36 und ein Aus Anschlag 37 dargestellt, welche den Ein - und - Stellungen 2 und 3 aus der Fig. 16 entsprechen. Neben der Scheibe 1 ist ein Sternrad 24 angeordnet, welches mittels eines Keiles auf einer Nockenwelle 41 befestigt ist. Auf der Welle 41 ist auch eine Nockenanordnung eines Arzberger-Schalters befestigt, welche zwei Nocken
12 und 12a enthält (siehe die Fig. 1 bis 4 und 9), die vom Uhrmechanismus angetrieben werden. Das Sternrad 24 hat sechs Vorprünge, die gegeneinander um 60 verschoben sind und zwei koaxiale Gruppen bilden, welche nebeneinander angeordnet sind. Jede der Gruppen enthält drei Vorsprünge, die um 1200 versetzt sind, wobei jeder einer Gruppe um 600 gegen über der anderen Gruppe versetzt ist.
Die Vorsprünge 24a einer Gruppe sind in radialer Richtung länger und näher zur Scheibe 1 als die Vorsprünge 24b der anderen Gruppe. Die Vorsprünge 24a sind zur Zusammenwirkung mit Teilen 38a der Anschläge 36 bestimmt.
Die anderen Vorsprünge 24b sind zur Zusammenwirkung mit entsprechend ausgebildeten Teilen 38b der Anschläge 37 geeignet. Die Teile 38a befinden sich näher zur Scheibe 1, so dass sie an den Vorsprüngen 24b vorbeigehen. Bei dem Durchgang jedes der Anschläge wird das Sternrad um 600 geschwenkt, mit der Ausnahme der im folgenden beschriebenen Fälle.
Das Sternrad 24 ist an einer Seite mit einer axialen Verlängerung 47 versehen, welche es gestattet, das Sternrad gegen die Wirkung einer Feder 42 niederzudrücken und dadurch das Sternrad aus dem Pfad der Anschläge zu bewegen, wenn eine Umdrehung in die nächste Schaltstellung beabsichtigt ist, durch welche der Durchgang eines Anschlages von Hand nachgebildet wird und somit der Einwirkung des sich nähernden Anschlages vorgegriffen wird. Die Verlängerung 47 ist mit einer Verzahnung 48 versehen, welche die Betätigung durch einen Finger erleichtern soll.
Die verwendeten Schalter sind vom Arzberger-Typ.
Nach der Darstellung in den Fig. 1 bis 4 enthält ein derartiger Schalter zwei parallel angeordnete elastische Federn 10, 11, welche an ihren inneren Enden in einem gemeinsamen Isolierteil 6 befestigt sind. Die entgegengesetzten Enden der Federn 10, 11 wirken mit koaxialen Teilen 14, 15 des vom Uhrmechanismus betätigten Nockens 12 zusammen. Die Federn 10 und 11 sind in der Nähe ihrer inneren Enden mit Bögen 25 versehen, die so geformt sind, dass sie normalerweise ausserhalb einer Berührung mit den Teilen 14, 15 gehalten werden. Die Federn wirken jedoch gleichzeitig an einer Zwischenstelle mit einem Nocken 13 zur Programmwahl zusammen, welcher durch den Knopf 43 von Hand einstellbar ist. Auf diese Weise können die Federn 10, 11 individuell gegen ihre eigene elastische Kraft in Zusammenwirkung mit dem Nocken 12 gebracht werden.
An den einander zugewandten Flächen tragen die Federn 10, 11 jede einen Kontakt 7. Der Arzberger-Schalter ist geschlossen, wenn sich die Kontakte 7, 7 berühren, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist.
Der Teil 15 des Nockens 12, der in der Fig. 9 dargestellt ist, enthält drei gleiche Nockenflächen, welche sich über einen Bogen von 1200 erstrecken und langsam vom unteren Ende einer radialen Stufe 20 zum oberen Ende der nächsten radialen Stufe 20 ansteigen.
Der Nocken 1 2 ist dabei zu einer Drehung in der Richtung des eingezeichneten Pfeiles bestimmt. Der andere Teil 14, welcher sich in der Fig. 9 hinter dem Teil 15 befindet, hat radiale Stufen 23 und ist ähnlich wie der Teil 15 ausgebildet, jedoch gegenüber diesem versetzt. Der Teil 15 läuft um ungefähr 300 vor dem Teil 14.
Für die unmittelbar folgende Beschreibung sei angenommen, dass die Federn 10 und 11 des Schalters durch den Nocken 13 zur Programmwahl in einem Sinn betätigt werden, bei welchem sie mit der Nockenteilen 14, 15 entsprechend der Darstellung in der Fig. I zusammenwirken. Es ist bereits erwähnt worden, dass das Stern rad 24 und der Nocken 12 an der gleichen Welle 41 befestigt sind, so dass bei einer Betätigung des Sternrades 24 durch einen Anschlag 36 oder 37 der Nocken 12 um 600 geschwenkt wird.
Nach den Fig. 1 und 9 stützt sich im Ausgangszustand die Feder 10 gegen die Stelle 16 des Nockenteiles 14 zum Einschalten ab. Die Feder 11 stittzt sich hingegen gegen eine erhabene Stelle 17 des Nockenteiles 15 ab. Entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 sind die Kontakte 7, 7 voneinander abgehoben, und der Schalter ist geöffnet. Am Ende der nächsten Bewegung um 600 des Nockens 12 stützt sich die Feder 10 gegen eine Stelle 18 des Nockenteiles 14 ab, während die andere Feder 11 nach einer Stufe 12 näher zur Achse bewegt wird und an einer Stelle 19 den Nockenteil 15 berührt. Die Kontakte 7, 7 liegen in diesem Falle aufeinander, und der Schalter ist geschlossen.
Am Ende der nächsten Bewegung um 600 wird der ursprüngliche offene Zustand des Schalters (Fig. 1) von neuem erreicht, indem die Feder 10 nach einer Stufe 23 eine Stelle 21 des Nockenteiles 14 berührt und die andere Feder 11 auf eine erhabene Stelle 22 des Nockenteiles 15 gelangt. Die aufeinanderfolgenden Betätigungen des Stern rades 24 haben somit ein abwechselndes Öffnen und Schliessen des Arzberger-Schalters zur Folge, falls keine Massnahme zum Ausschalten dieser Wirkung vorgesehen ist.
Entsprechend der Darstellung in der Fig. 3 ist die Feder 10 mit einer Befestigung 29 eines isolierenden Stiftes 30 versehen, welcher sich frei durch die andere Feder 11 erstreckt und mit einer Nockenfläche 27 (Fig. 7) des Nockens 13 zur Programmwahl zusammenwirkt. Die zweite Feder 11 wirkt direkt mit einer zweiten Nockenfläche 26 des Nockens 13 zusammen. Die Ausbildung der Befestigung 29 und des Stiftes 30 ist so gewählt, dass, wenn sich gleichzeitig die Feder 11 und der Stift 30 auf der Feder 10 gegen niedrige Teile der Nockenflächen 26, 27 abstützen, die Stellung nach der Fig. 3 erreicht wird. In dieser Stellung befinden sich die Enden der Federn 10, 11 ausserhalb einer Berührung mit den Nockenteilen 14, 15 des Nockens 12. Die Federn sind so weit voneinander entfernt, dass sich die Kontakte 7, 7 nicht berühren und der Schalter dauernd offen ist.
In der Zwischenstellung (Fig. 2), bei welcher die Feder 11 auf einem Teil mit mittlerer Höhe der Nockenfläche 26 aufliegt und der Stift 30 der Feder 10 auf einer niedrigen Nockenfläche 27, berühren sich zwar die Kontakte 7, 7, die Enden der Federn 10, 11 sind jedoch immer noch vom Nocken 12 abgehoben, so dass der Schalter dauernd geschlossen ist. In der anderen extremen Stellung (Fig. 1) sind beide Federn 10, 11 gegen ihre eigene elastische Kraft deformiert, und zwar durch erhöhte Stellen der entsprechenden Nockenflächen 26, 27, so dass die Enden der Federn die Teile 14, 15 des Nockens 12 berühren. Das Öffnen und Schliessen des Schalters ist in diesem Falle ausschliesslich durch die Bewegung der Scheibe 1 und des Sternrades 24 bestimmt. Eine Steuerwelle 8, welche mit dem Knopf 43 verbunden ist, trägt für jeden zu steuernden Schaltkreis einen getrennten Nocken zur Programmwahl.
Bei der dargestellten Ausführung ist dem Schaltkreis A ein Nocken 13 zugeordnet und ein ähnlicher Nocken 1 3a mit Nockenflächen 26a und 27a dem Schaltkreis B. In entsprechender Weise sind zwei Arzberger-Schalter vorgesehen, welche Federn 10, 11 und 10a, 1 1a enthalten. An der Nockenwelle 41, an welcher das Sternrad 24 befestigt ist, befinden sich zwei Nocken 12, 12a mit Nockenteilen 14, 15 und 14a, 15a. Die Ausbildung und die Funktion des zweiten Schalters mit den Federn 10a und 1 la sowie den zugeordneten Nocken 12a, 13a sind ähnlich wie die des bereits beschriebenen Schalters und der zugeordneten Nocken.
Bei der vorliegenden Darstellung trägt die Steuerwelle 8 noch einen Nocken 28, welcher dem Ausschalten des Einflusses des Zeitschalters dient.
Der Nocken 28 ist mit zwei Vorsprüngen 32, 32 (Fig. 6) versehen, die gegeneinander um 1200 versetzt sind. Nach der Darstellung in den Fig. 10 bis 12 wirken die Vorsprünge 32, 32 mit einem Folgeorgan 33a am Ende eines Hebelarmes 33 zusammen.
Der Hebelarm 33 ist mit seinem anderen Ende an einer Achse 45 schwenkbar gelagert und wird gegen den Nocken 28 durch eine Feder 46 gedrückt. Auf der gleichen Achse 45 ist ein Federarm 34 gelagert, der mit dem Hebelarm 33 fest verbunden ist und dessen freies Ende die Form einer geneigten Kante 35 hat. In einem mittleren Teil seiner Länge greift der Federarm 34 in eine ringförmige Nut 40 im Sternrad 24 ein.
Das Sternrad ist an seiner Welle 41 in axialer Richtung beweglich und wird normalerweise durch eine Feder 42 in eine Stellung gedrückt, in welcher es mit den Anschlägen 36, 37 der Scheibe I zusammenwirkt.
Auf einem der Anschläge zum Ausschalten, z. B. dem Anschlag 37 in den Fig. 10 bis 12, ist ein vorspringender Arm 39 vorgesehen. Wenn das Folgeorgan 33a sich nicht gegen einen Vorsprung 32 abstützt, befindet sich das Ende 35 des Federarmes in einer Stellung, welche sich ausserhalb der Bahn des Armes 39 befindet.
Der Zeitschalter wird daher in einer Folge von allen Anschlägen betätigt. Wenn hingegen das Folgeorgan 33a sich gegen einen Vorsprung 32 abstützt, so werden die Hebel 33 und 34 in einem Sinne geschwenkt, dass die Kante 35 in die Bahn des Armes 39 gebracht wird, wenn sich der Anschlag 37, auf welchem dieser Arm ausgebildet ist, dem Sternrad 24 nähert. Der Arm 39 verschiebt die Kante 35 und verbiegt den Federarm 34 in einem Sinne, in welchem das Sternrad gegen die Kraft seiner Feder 42 verschoben wird. Das Sternrad 24 gelangt auf diese Weise in eine Stellung, in welcher es nicht durch den normalerweise wirksamen Teil 38b des Anschlages 37 erreicht wird.
Bei der in den Fig. 10 bis 12 dargestellten Anordnung wird somit ein Kreis, der vom Zeitschalter durch den Anschlag 36 eingeschaltet wird, durch den nächsten Anschlag 37 nicht ausgeschaltet, welcher einen Arm 39 aufweist, wenn sich die Hebel 33, 34 in einer Stellung befinden, in welcher die Kante 35 in der Bahn des Armes 39 liegt. Der Durchgang des nächsten Einschaltanschlages 36 ist unwirksam, da durch den vorherigen Durchgang eines Einschaltanschlages das Sternrad 24 in eine Stellung gebracht wurde, in welcher keiner seiner Vorsprünge 24a von einem Teil 38a eines Einschaltanschlages erreichbar ist. Das Sternrad 24 kann somit erst bei einem Durchgang eines Einschaltanschlages 37 betätigt werden, welcher keinen Arm 39 aufweist.
Bei der dargestellten Ausführung, in welcher die Folge der Arbeitsstellungen des Zeitschalters ist: Ein 2, Aus 3, Ein 4 und Aus 5, ist der Arm 39 am Ausschaltanschlag 37 vorgesehen, welcher der ersten Ausschaltstellung entspricht. Es sind somit zwei aufeinanderfolgende Einschalt-Zeiträumc 2/3, 4/5 vorgesehen oder ein langer Einschalt-Zeitraum 2/5.
Durch geeignete Formgebung der Nocken 28, 13 und 1 3a sowie eine geeignete Winkelstellung auf der Steuerwelle 8 können die erwähnten sechs Programme anhand folgender Massnahmen erreicht werden:
0. Beide Nocken 13, 13a sind so eingestellt, dass sich beide Paare der Federn 10/11 und l0a/lla mit den Kontakten in einer Stellung nach der Fig. 3 befinden, wobei sich die Kontakte 7, 7 nicht berühren, beide Schalter offen sind und beide Stromkreise A, B unterbrochen.
1. Der Nocken 13 ist so eingestellt, dass der Schalter mit den Federn 10, 11 offen ist, entsprechend der Darstellung in der Fig. 3, so dass der Stromkreis A dauernd unterbrochen ist. Der andere Nocken 1 3a ist so eingestellt, dass die vorderen Enden seiner Federn 10a und 1 ia die Nockenteile 14a, 15a des Nockens 1 2a berühren, was der Stellung entspricht, die in der Fig. 1 dargestellt ist. Der Stromkreis B ist dabei durch den Zeitschalter beeinflusst. Das Folgeorgan 33a berührt nicht einen der Vorsprünge 32 des Nockens 28, so dass der Stromkreis B während zweier Zeiträume innerhalb eines Tages einschaltbar ist.
2. Der Zustand entspricht dem, welcher oben unter 1 angeführt ist, mit der Ausnahme, dass das Folgeorgan 33a gegen einen Vorsprung 32 des Nockens 28 abgestützt ist und daher der Stromkreis B während eines einzigen langen Zeitraumes täglich einschaltbar ist.
3. Die Nocken 13, 13a sind so eingestellt, dass die Federn der beiden Schalter die Nocken 12, 1 2a berühren, wie dies die Fig. 1 zeigt. Das Folgeorgan 33a berührt jedoch nicht einen der Vorsprünge 32 des Nokkens 28, so dass beide Stromkreise A, B gleichzeitig während zweier aufeinanderfolgender Zeiträume an einem Tag einstellbar sind.
4. Der Zustand entspricht dem Zustand, der oben unter 3 angeführt wurde, mit der Ausnahme, dass das Folgeorgan 33a gegen den Vorsprung 32 abgestützt ist und der Zeitschalter in dem Sinne unwirksam wird, dass beide Stromkreise A und B gleichzeitig während eines langen Zeitraumes täglich einschaltbar sind.
5. Beide Nocken 13, 13a sind so eingestellt, dass die Federn der beiden Schalter sich ausserhalb einer Berührung mit dem Nocken 12, 1 2a befinden, wobei sich jedoch die Kontakte 7 berühren, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. Beide Schalter sind somit dauernd geschlossen und beide Stromkreise A und B dauernd betätigt.
Weitere Gebiete zur Anwendung des erfindungsgemässen Steuergerätes sind Schalter zur Steuerung der Stromkreise von zyklisch arbeitenden Prozessen, wie z. B. von Waschmaschinen und Trockenmaschinen für Wäsche und für Geschirr. Bei einer Haushalt-Waschmaschine können die folgenden Arbeitsgänge voneinander unabhängige Stromkreise erfordern: a) Steuerung der Wasserfüllung durch ein elektro magnetisches Ventil; b) Erhitzung von Wasser; c) Hin- und Herbewegung oder eine andere lang same Bewegung während des Waschvorganges; d) Schleudern; e) Entleerung mittels einer Pumpe.
Es können einige Arbeitsgänge kombiniert werden, wie z. B. die Arbeitsgänge a und c, b und c und/oder d und e. Es kann auch erwünscht sein, einige der Arbeitsgänge zu wiederholen, z. B. um ein Spülen zu bewirken. Beim beschriebenen Steuergerät kann eine Mehrzahl von unabhängig voneinander wählbaren Stromkreisen oder Programmen vorhanden scin, wobei entsprechende Gruppen der vorhandenen Stromkreise betätigt werden.