-
Die
Erfindung betrifft einen Zentralverschluss mit den im Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
-
Aus
der
DE 199 06 319
A1 ist ein federgespannter elektromagnetischer Zentralverschluss
für eine Kamera bekannt. Der Zentralverschluss hat vier Sektoren,
bei denen es sich um dünne ebene Bauteile handelt, welche
schwenkbar an einer ringförmigen Halterung gelagert sind.
In ihrer Offenstellung geben sie einen in der ringförmigen
Halterung vorgesehenen kreisförmigen Durchgang frei. In
ihrer Schließstellung, in der sie sich teilweise überlappen,
verschließen sie den Durchgang. Das Öffnen des
Verschlusses erfolgt durch gespannte Federn, welche über
Hebel und Lenker auf die Sektoren einwirken. Ausgelöst
wird die Öffnungsbewegung durch Stromloswerden eines Elektromagneten,
welcher die Sektoren in die Geschlossenstellung zieht, wenn der Elektromagnet
aktiviert ist. Dabei arbeitet er gegen die Federn und spannt sie.
-
Nachteilig
bei dem bekannten Zentralverschluss ist es, dass die Sektoren bei
ihrer Bewegung nicht optimal synchronisiert sind und zu Schwingungen,
insbesondere zu Überschwingungen zu neigen, wenn sie ihre
Geschlossenstellung und ihre Offenstellung erreichen. Dabei kann
es zu Beschädigungen der Sektoren kommen. Die Nachteile
verschlimmern sich, wenn das Spiel in der Lagerung der Sektoren
und in den Gelenken, mit denen die Hebel und Lenker miteinander,
mit den Sektoren und mit dem Elektromagneten gekoppelt sind, durch
Verschleiß zunimmt.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile
zu verringern.
-
Diese
Aufgabe wird durch einen Zentralverschluss mit den im Patentanspruch
1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Der
erfindungsgemäße Zentralverschluss hat mehrere
Sektoren. Jeder Sektor ist schwenkbar an einer ringförmigen
Halterung gelagert. Die Achsen, um welche die Sektoren schwenkbar
sind, verlaufen parallel zueinander. Die Sektoren sind zwischen
einer Offenstellung, in welcher sie gemeinsam einen Durchgang freigegeben
haben, und einer Geschlossenstellung verschwenkbar, in welcher sie
den Durchgang verschließen. Der Durchgang hat eine senkrecht
zu den Sektoren verlaufende Mittelachse, welche zugleich die Mittelachse
des Zentralverschlusses ist. Die Sektoren haben eine gemeinsame Antriebseinrichtung,
durch welche sie synchron antreibbar sind. Es sind Verriegelungseinrichtungen
für die Antriebseinrichtung vorgesehen, von denen eine Verriegelungseinrichtung
die Antriebseinrichtung in der Geschlossenstellung der Sektoren
und die andere Verriegelungseinrichtung die Antriebseinrichtung in
der Offenstellung der Sektoren verriegeln kann. Jeder Sektor ist
mit einem Antriebszapfen versehen, welcher parallel zu den Achsen
verläuft, um welche die Sektoren schwenkbar sind. Die Antriebseinrichtung
weist einen parallel zur ringförmigen Halterung angeordneten
Kurvenring auf, welcher koaxial zur Mittelachse des Zentralverschlusses
drehbar im Zentralverschluss gelagert ist. Im Kurvenring ist eine
die Mittelachse umgebende endlose Nut ausgebildet, in welche die
Antriebszapfen der Sektoren eingreifen. Die Nut hat einen räumlich
periodischen, wellenförmigen Verlauf, welcher so gewählt
ist, dass die Sektoren infolge ihres Eingriffs in die Nut beim Dre hen des
Kurvenringes zwischen ihrer Offenstellung und ihrer Geschlossenstellung
hin und her geschwenkt werden. Die Antriebseinrichtung treibt den
Kurvenring nur in einer einzigen Drehrichtung an.
-
Hierdurch
werden wesentliche Vorteile erreicht:
- – Die
endlose Nut führt die Antriebszapfen der Sektoren zwangsweise.
Da die Antriebszapfen aller Sektoren in die endlose Nut eingreifen,
erreicht man eine Zwangssynchronisierung aller Sektoren.
- – Die endlose Nut bestimmt den Verlauf der Bewegung
eines jeden einzelnen Sektors und – bei vorgegebener Winkelgeschwindigkeit
des angetriebenen Kurvenrings – die Beschleunigung und Verzögerung
der Sektoren in jeder Phase ihrer Schwenkbewegung.
- – Die Bewegung der Sektoren ist optimal kontrolliert.
- – Die Zwangsführung der Antriebszapfen der
Sektoren durch die endlose Nut und damit die Kontrolle der Schwenkbewegung
in jeder Phase der Schwenkbewegung ist ein gutes Mittel, um unerwünschte
Schwingungen zu unterdrücken.
- – Durch entsprechende Wahl des Verlaufs der endlosen
Nut lassen sich unerwünschte Beschleunigungsspitzen in
der Bewegung der Sektoren vermeiden und lässt sich die
Reibung zwischen den Antriebszapfen und den Seitenwänden der
Nut, welche die Antriebszapfen führen, minimieren. Das
hat nicht nur eine verlängerte Lebensdauer, sondern auch
eine Erhöhung der Geschwindigkeit der Schwenkbewegung der
Sektoren zur Folge, was das Erreichen kurzer Verschlusszeiten von
weniger als einer 500stel Sekunde begünstigt.
- – Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass
durch die Zwangsführung der Antriebszapfen in der endlosen
Nut in Kombination mit einer entsprechenden Gestaltung des Verlaufs
der endlosen Nut erreicht werden kann, dass die Schwenkbewegung
der Sektoren aus der Offenstellung heraus und aus der Geschlossenstellung heraus
mit der Geschwindigkeit Null beginnt und diese nicht schlagartig,
sondern stetig ansteigt, und dass die Bewegung der Sektoren in der
Offenstellung und in der Geschlossenstellung nicht schlagartig endet,
sondern stetig auf den Wert Null abfällt. Überschwingungen
der Sekto ren können auf diese Weise in den Endlagen der
Sektoren zuverlässig verhindert werden.
-
Die
Sektoren haben vorzugsweise alle den gleichen Umfang und die gleiche
Größe, so dass die Bedingungen, unter welchen
sie verschwenkt werden, gleich sind.
-
Die
Winkelgeschwindigkeit, welche die Sektoren beim öffnen
und Schließen des Zentralverschlusses erreichen, kann bis
zu 70° pro Millisekunde betragen, bei dieser hohen Geschwindigkeit
kann an der Sektorenspitze fast die Schallgeschwindigkeit in Luft
erreicht werden. Der Schließvorgang ist gegen Störungen
und Schwingungen anfälliger als der Öffnungsvorgang.
Beim Schließvorgang besteht auch ein gewisses Risiko, dass
sich die Sektoren an ihrer Spitze intensiver berühren als
erwünscht und dadurch Schaden nehmen. Um dem zu begegnen,
ist in vorzugsweise Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass
einige der Sektoren an ihrer Spitze, welche in der Geschlossenstellung
im Zentrum des Zentralverschlusses liegt, einen Spoiler haben. Der
Spoiler soll so angeordnet und ausgerichtet sein, dass bei der Schließbewegung
der Sektoren die an der Spitze der Sektoren erzeugte Luftströmung
die Spitzen jener Sektoren, welche mit einem Spoiler versehen sind,
in Richtung zur Mittelachse etwas voneinander entfernt, um schädliche
Einwirkungen der Ränder der Sektoren aufeinander zu vermeiden.
Wird die Schließstellung erreicht, endet die Luftströmung,
so dass die Sektoren auch an ihren Spitzen dicht aufeinander liegen
und ihre Schließfunktion voll erfüllen.
-
Bei
einem Zentralverschluss mit vier Sektoren sind vorzugsweise zwei
einander diametral gegenüberliegende Sektoren mit einem
Spoiler versehen. Die beiden Spoiler sollen dabei so orientiert sein,
dass sie voneinander weg weisen. Die Spoiler können dadurch
verwirklicht sein, dass die betreffenden Sektoren an ihrer Spitze
ein wenig abgebogen sind, ohne in der Geschlossenstellung einen Lichtspalt
zu öffnen.
-
Die
Antriebseinrichtung für den Zentralverschluss kann einen
Federantrieb, einen piezoelektrischen Antrieb, einen Antrieb mit
einem Elektromagneten oder einen Elektromotor aufweisen. Besonders geeignet
ist eine Antriebseinrichtung, in welcher ein mechanischer Federantrieb
mit einem elektrischen Antrieb kombiniert wird, wobei der elektrische
Antrieb dazu verwendet werden kann, den mechanischen Federantrieb
auszulösen und die mechanischen Federn anschließend
wieder zu spannen.
-
Der
mechanische Federantrieb wird vorzugsweise mit Wendelfedern verwirklicht,
d. h., er hat wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Wendelfedern,
wobei die mehreren Wendelfedern um den Durchgang des Verschlusses
herum angeordnet sind und gleichzeitig arbeiten, d. h. gleichzeitig
gespannt werden und sich gleichzeitig entspannen. Jede Wendelfeder
ist mit einem Ende an dem Kurvenring und mit ihrem anderen Ende
an einem koaxial zu dem Kurvenring angeordneten treibenden Ring
angebracht und wird durch Drehen des treibenden Ringes gespannt.
-
Zum
Drehen des treibenden Ringes ist zweckmäßigerweise
ein Elektromotor vorgesehen, insbesondere ein Gleichstrommotor,
der stark genug ist, um die Federn zu spannen. Der Elektromotor
ist zweckmäßigerweise an einem feststehenden Bauteil des
Zentralverschlusses angebracht. Das feststehende Bauteil, an welchem
der Elektromotor angebracht ist, ist zweckmäßigerweise
ringförmig ausgebildet und koaxial zur Mittelachse des
Verschlusses angeordnet.
-
Der
Kurvenring, in welchem die endlose Nut ausgebildet ist, ist drehbar
an derselben stationären, ringförmigen Halterung
gelagert, an welcher die Sektoren des Zentralverschlusses schwenkbar
gelagert sind. Durch die Lagerung des Kurvenringes in unmittelbarer
Nachbarschaft der Sektoren kann ein Lagerspiel kleingehalten werden.
-
Die
Nut hat vorzugsweise einen stetigen Verlauf. Das ist günstig
für das Vermeiden von schädlichen Belastungen
der Sektoren und ihrer Antriebszapfen und ist weiterhin günstig
für das Vermeiden von Schwingungen der Sektoren.
-
Um
Belastungen der Sektoren zu minimieren kann es vorteilhaft sein,
die Länge derjenigen Abschnitte der Nut, welche die Öffnungsbewegung
der Sektoren verursachen anders zu wählen als die Länge
der Abschnitte der Nut, welche die Schließbewegung der
Sektoren verursachen. Der Verlauf der Nut ist vorzugsweise so gewählt,
dass bei einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit des Kurvenrings
die Belastung durch Massenträgheit und Reibung auf den
Umfangswänden der Nut und auf den darin eingreifenden Antriebszapfen
minimiert ist. Es hat sich gezeigt, dass es mög lich ist,
eine Schwenkbewegung der Sektoren, nachdem sie einmal angestoßen
worden ist, nahezu reibungsfrei ablaufen zu lassen. Das ist für
einen verschleißarmen und ruhigen Bewegungsablauf optimal.
-
Vorzugsweise
wird der Verlauf der Nut derart gewählt, dass die Geschwindigkeit
der Sektoren in Abhängigkeit vom Schwenkwinkel der Sektoren
einen sinusförmigen Verlauf hat, der in der Geschlossenstellung
und in der Offenstellung der Sektoren mit der Geschwindigkeit Null
beginnt und endet und dazwischen keinen Nulldurchgang hat. Schlagartige Geschwindigkeitsänderungen
an den Endpunkten der Schwenkbewegung der Sektoren werden so zuverlässig
vermieden und dazwischen zeigt die Beschleunigung einen harmonischen
Verlauf, der sich durch eine besondere Laufruhe, Schwingungsarmut und
Verschleißarmut auszeichnet.
-
Die
Anzahl der Zyklen im wellenförmigen Verlauf der Nut beträgt
vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches der Sektoren. Bei einem
Zentralverschluss mit vier oder fünf Sektoren eignet sich
besonders eine Nut, in welcher die Anzahl der Zyklen im wellenförmigen
Verlauf der Nut das Dreifache der Anzahl der Sektoren beträgt.
-
Da
die Nut endlos ausgebildet ist, besteht die Möglichkeit
den Kurvenring in nur einer einzigen Richtung zu drehen. Das vereinfacht
die Mechanik und verringert den Verschleiß an der Drehlagerung verglichen
mit dem höheren Verschleiß, der im Stand der Technik
bei einer hin- und hergehenden Bewegung auftritt.
-
Der
erfindungsgemäße Zentralverschluss eignet sich
besonders für Spiegelreflexkameras, auch für digitale
Spiegelreflexkameras.
-
Ein
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Zentralverschlusses ist in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt.
-
1 zeigt
den Zentralverschluss in einer Explosionsdarstellung, mit Blickrichtung
schräg von oben, und
-
2 zeigt
denselben Zentralverschluss in einer Explosionsdarstellung mit Blickrichtung
schräg von unten.
-
Der
erfindungsgemäße Zentralverschluss weist in koaxialer
Anordnung aufeinanderfolgend folgende Elemente auf: Eine Halterung 2 für
vier Sektoren 1, einen Kurvenring 5, einen Antriebsring 12, auch
als treibender Ring bezeichnet und einen Deckel 15, welcher
mit der Halterung 2 verbunden wird, insbesondere verschraubt
wird, wodurch der Antriebsring 12, der Kurvenring 5 und
die Sektoren 1 zwischen ihnen unverlierbar gehalten sind.
Sie sind in Bezug auf die Mittelachse 4 des Zentralverschlusses
koaxial zueinander angeordnet. Die Halterung 2 hat eine
zylindrische Umfangswand 2e und wird deshalb auch als Gehäuse
bezeichnet, welches durch den Deckel 15 bis auf den Durchgang 3 geschlossen wird.
-
In
der Halterung 2 sind vier zueinander parallele Lagerzapfen 2a bis 2d ausgebildet,
um welche die Sektoren 1, welche vorzugsweise aus dünnem
Titanblech bestehen, schwenkbar sind. Die Sektoren 1 haben
Antriebszapfen 8, welche in eine endlose Nut 9 des
Kurvenrings 5 eingreifen. Die Antriebszapfen 8 haben
ein Fußteil 8a, welches auf der den Antriebszapfen 8 abgewandten
Seite der Sektoren 1 liegt. Dieses Fußteil 8a greift
jeweils in einen Ausschnitt 16 der Halterung 2 ein
und begrenzt den Schwenkwinkel des jeweiligen Sektors 1.
Zwei einander diametral gegenüberliegende Sektoren 1a und 1c sind
an ihren Spitzen etwas abgebogen, um einen Spoiler 10 zu bilden.
-
Zwischen
dem Antriebsring 12 und dem Kurvenring 5 sind
drei Wendelfedern 11 angeordnet, die mit einem Ende in
eine Öse 17 des Kurvenrings 5 und mit
ihrem anderen Ende in eine Bohrung 18 des Antriebsrings 12 eingehängt
sind.
-
Der
Antriebsring 12 ist auf seiner äußeren Umfangsfläche
gezahnt. Die Zähne des Antriebsrings 12 stehen
im Eingriff mit einem nicht dargestellten Ritzel, welches von einem
nicht dargestellten Gleichstrommotor angetrieben wird, welcher entweder
auf der stationären Halterung 2 oder auf dem stationären
Deckel 15 befestigt ist. Durch Antreiben des Antriebsringes 12 werden
die Federn 11 gespannt werden. Um welchen Winkel der Antriebsring 12 dabei
gedreht wird, kann durch einen Winkelcodierer vorgegeben werden,
welcher mit dem Gleichstrommotor gekoppelt ist.
-
Auf
der der Nut 9 abgewandten Seite des Kurvenrings 5 ist
eine Folge von Fangnasen 19 vorgesehen, welche mit zwei
Fanghebeln 20 und 21 zusammenarbeiten, welche
schwenkbar zwischen dem Kurvenring 5 und dem Antriebsring 12 gelagert
sind und zusammen mit den Fangnasen 19 zwei Verriegelungseinrichtungen 6 und 7 bilden,
welche den Kurvenring 5 in den Stellungen verriegeln können,
in welchen sich die Sektoren in der Offenstellung bzw. in der Geschlossenstellung
befinden. Einer der Fanghebel kann zum Öffnen des Verschlusses
betätigt werden, der andere zum Schließen des
Verschlusses. Die Fanghebel können mechanisch oder elektrisch
entriegelt werden und verriegeln selbsttätig, wenn sie
auf eine der Fangnasen 19 treffen.
-
Wird
die Verriegelung gelöst, bewegt sich der Kurvenring 5 durch
Federkraft bis in die nächste Verriegelungsstellung, wobei
sich die Federn teilweise entspannen. Die Federn 11 sind
so dimensioniert, dass ihr Federweg für wenigstens einen
Zyklus, vorzugsweise für 1,5 Zyklen reicht.
-
Der
Verschluss einer Spiegelreflexkamera ist im Grundzustand offen.
Für ein Foto wird der Verschluss zunächst geschlossen,
dann schnell geöffnet und wieder geschlossen. Wie schnell
die Öffnungsbewegung und die Schließbewegung verlaufen,
ist bei vorgegebener Winkelgeschwindigkeit des Kurvenrings 5,
die wiederum von der Rückstellkraft der Feder 11 abhängt,
durch die Steilheit der wellenförmigen Gestalt der Nut 9 bestimmt.
-
- 1
- Sektoren
- 1a
- Sektor
- 1b
- Sektor
- 2
- Halterung
- 2a
- Achse,
Lagerzapfen
- 2b
- Achse,
Lagerzapfen
- 2c
- Achse,
Lagerzapfen
- 2d
- Achse,
Lagerzapfen
- 2e
- Umfangswand
- 3
- Durchgang
- 4
- Mittelachse
- 5
- Kurvenring
- 6
- Verriegelungseinrichtung
- 7
- Verriegelungseinrichtung
- 8
- Antriebszapfen
- 8a
- Fußteil
- 9
- Nut
- 10
- Spoiler
- 11
- Wendelfeder
- 12
- treibender
Ring
- 13
-
- 14
-
- 15
- Deckel
- 16
- Ausschnitt
- 17
- Öse
- 18
- Bohrung
- 19
- Fangnasen
- 20
- Fanghebel
- 21
- Fanghebel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-