-
Technisches Gebiet
-
Diese Erfindung erstreckt sich auf mechanisches Gebiet und erstreckt sich insbesondere auf eine Federbetätigungsvorrichtung und deren Montageverfahren. Diese Erfindung erstreckt sich außerdem auf ein Schaltgerät, das eine Federbetätigungsvorrichtung umfasst.
-
Technischer Hintergrund
-
In der herkömmlichen Technologie gibt es ein in 1 gezeigtes Schaltgerät 2', das einen Rahmen und eine Federvorrichtung 1' umfasst, wobei ein Aktuator für die Drehung und den Antrieb der Hauptwelle des Schaltgeräts angewendet wird, der sich außerdem um die Rotationsachse drehen kann, und eine Federvorrichtung 1' installiert ist. Der Aktuator weist die Position 0, die Position 1 sowie den ersten Totpunkt auf, der zwischen Position 0 und Position 1 liegt, wobei die Position 1 relativ zur Position 0 entlang der ersten Richtung die festgelegte Winkelausrichtung bildet. Der Aktuator verfügt außerdem über eine Messposition. Diese Messposition bildet relativ zur Position 0 entlang der zweiten Richtung die voreingestellte Winkelausrichtung. Die besagte zweite Richtung verläuft entgegengesetzt zur besagten ersten Richtung.
-
Der Erfinder stellte fest, dass es in diesem Konzept aufgrund dessen, dass es sich bei der Federvorrichtung 1' um eine harte Feder handelt und die Abmessungen des Schalters begrenzt sind, nicht möglich ist, auf einfache Weise für die Feder 1' eine Komprimierung zur Kraftspeicherung durchzuführen. Es ist somit äußerst unpraktisch, die Feder 1' direkt im Schalter 2' zu montieren.
-
Das technische Problem, das diese Erfindung lösen soll, besteht in der Bereitstellung einer Federbetätigungsvorrichtung und deren Montageverfahrens sowie eines Schalters, um das oben angeführte Problem zu verringern oder zu vermeiden.
-
Um das genannte technische Problem zu lösen, stellen die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung eine Federbetätigungsvorrichtung bereit, einschließlich einer Halterung mit Bodenwand und Seitenwand sowie einer Feder, deren eines Ende auf der besagten Bodenwand befestigt ist,
außerdem einschließlich eines Gleitstücks, das im montierten Zustand mit dem anderen Ende der besagten Feder Kontakt hat und sich unter der Wirkung von externen Kräften in der Einsetzrichtung der besagten Feder auf der besagten Seitenwand im Wesentlichen linear bewegt,
eines Betätigungsmechanismus mit einer Kontaktachse und einer Stützachse, der durch die besagte Stützachse auf der besagten Halterung platziert und durch besagte Kontaktachse auf dem besagten Gleitstück platziert wird,
wobei in im Wesentlichen waagerecht orthogonaler Richtung zur besagten Stützachse das besagte Gleitstück eine ausgedehnte wellenartige Wölbung aufweist und sich die besagte Kontaktachse unter der Wirkung von externer Kraft eng anliegend an der besagten Wölbung bewegt.
-
Bevorzugt weist die besagte wellenartige Wölbung eine Streifenform auf, und bevorzugt ist die besagte wellenartige Wölbung entlang der Achslinie der Symmetrieachse der besagten Halterung im Wesentlichen symmetrisch angeordnet.
-
Bevorzugt weist die besagte Seitenwand eine Öffnung auf, die zur Aufnahme der besagten Stützachse dient.
-
Bevorzugt bildet die besagte Kontaktachse mit dem besagten Gleitstück im Wesentlichen einen tangentialen Kontakt.
-
Bevorzugt handelt es sich bei der besagten Kontaktachse um eine Rolle.
-
Diese Erfindung legt außerdem eine Schaltvorrichtung offen, die die genannte Federbetätigungsvorrichtung enthält.
-
Diese Erfindung legt außerdem ein Montageverfahren der Federbetätigungsvorrichtung offen, das folgende Schritte umfasst: Bereitstellung einer Halterung mit Bodenwand und Seitenwand, wobei ein Ende einer Feder auf der besagten Bodenwand befestigt ist,
Bereitstellung eines Gleitstücks, das mit dem anderen Ende der besagten Feder Kontakt hat, wobei das besagte Gleitstück in der Einsetzrichtung der besagten Feder auf der besagten Seitenwand im Wesentlichen eine lineare alternierende Bewegung ausführen kann,
Bereitstellung eines Betätigungsmechanismus mit einer Kontaktachse und einer Stützachse, wobei die besagte Kontaktachse auf dem besagten Gleitstück platziert wird und durch die besagte Stützachse eine Platzierung auf der besagten Halterung erfolgt,
wobei das besagte Gleitstück in im Wesentlichen waagerecht orthogonaler Richtung zur besagten Stützachse eine ausgedehnte wellenartige Wölbung aufweist und sich die besagte Kontaktachse unter der Wirkung von externer Kraft eng anliegend am besagten Gleitstück bewegt.
-
Da das Gleitstück auf der Federbetätigungsvorrichtung eine sanfte wellenartige Wölbung aufweist, kann in dem Moment, da die Energiespeicherung der Feder beendet ist, diese Wölbung unter der Wirkung der Feder genau und hocheffektiv den Betätigungsmechanismus der Federbetätigungsvorrichtung zu einer drehenden Bewegung antreiben und die Freigabe der Energie realisieren. Außerdem kann die Feder mit großer Spannung vor der Endmontage des Produkts außerhalb des Produkts auf einfache Weise vorab in diesem Teil montiert werden. Dadurch wird eine einfache und schnelle Montage der Feder mit großer Spannung realisiert.
-
Beschreibung der Figuren
-
Die nachfolgenden Figuren dienen lediglich der schematischen Beschreibung und Erklärung dieser Erfindung. Sie schränken keinesfalls den Bereich dieser Erfindung ein. Es handelt sich um Folgende:
-
1 zeigt die schematische Darstellung eines Schalters mit herkömmlicher Technik.
-
2 zeigt die räumliche schematische Darstellung der Federbetätigungsvorrichtung aus einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
-
3 zeigt die Explosionsdarstellung der Federbetätigungsvorrichtung aus einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
-
4a zeigt die schematische Darstellung eines Gleitstücks aus einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
-
4b zeigt die schematische Darstellung eines anderen Gleitstücks aus einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
-
5 zeigt die schematische Darstellung des Vorgangs der Öffnung der Federbetätigungsvorrichtung aus einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
-
6 zeigt die Explosionsdarstellung bei Krafteinwirkung der Kontaktachse im Vorgang der Öffnung der Federbetätigungsvorrichtung aus einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
-
7 zeigt die schematische Darstellung des Vorgangs der Schließung der Federbetätigungsvorrichtung aus einem Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
-
Beispielhafte Ausführungsformen
-
Um die technischen Merkmale, Ziele und Wirkungen dieser Erfindung klarer zu verstehen, erfolgt anhand der Figuren eine Beschreibung der konkreten Ausführungsformen dieser Erfindung.
-
Wie in 2 in Verbindung mit 3 gezeigt wird, umfasst die Federbetätigungsvorrichtung eine Halterung 1, die zum Beispiel aus Stahlblech oder ähnlichen Materialien hergestellt werden kann und die eine Bodenwand 1a und eine Seitenwand 1b aufweist. Bei der Halterung 1 kann es sich um eine Halterung annähernd in Form eines rechteckigen Rahmens mit zwei symmetrischen Seitenwänden oder in Form eines Zylinders handeln. Dabei ist auf der Seitenwand 1b der Halterung symmetrisch eine Öffnung 1c vorhanden, die zur Aufnahme von Teilen wie zum Beispiel Achsen dienen kann. Unter der Öffnung 1c kann es auch eine Öffnung 1d geben. Durch diese Öffnung 1d kann die ungefähre Situation im Inneren der Halterung 1 beobachtet werden. Das der Bodenwand 1a gegenüberliegende Ende der Halterung 1 ist nicht verschlossen und kann zum Einsetzen anderer Teile verwendet werden. Die Bodenwand 1a und die Seitenwand 1b bilden einen Teil, bei dem es sich im Wesentlichen um einen Hohlraum handelt, der zur Aufnahme anderer Teile verwendet werden kann. Zum Beispiel ist die Feder mit einem Ende auf der Bodenwand 1a befestigt und in dem gebildeten Hohlraum aufgenommen.
-
Auf der Bodenwand 1a wird zum Beispiel durch ein Verfahren des Einsteckens eine Feder 2 platziert. Die Feder 2 kann zum Beispiel aus Federstahldraht oder ähnlichen Materialien hergestellt werden. Die Ausdehnungsrichtung von Feder 2 ist im Wesentlichen senkrecht zur Bodenwand 1a, in Richtung zur Öffnung gegenüber von Bodenwand 1a. Bevorzugt wird ein Ende 2a der Feder 2 in der Mitte der Bodenwand 1a platziert. Auf diese Weise ist die Feder 2 dann auf der Symmetrieachslinie von Halterung 1 im Wesentlichen symmetrisch. Natürlich kann es sich bei der Feder an dieser Stelle um eine Feder oder auch um mehrere parallele Federn mit identischer Länge oder um mehrere Federn in Serie handeln.
-
Außerdem gehört ein Gleitstück 3 dazu, das zum Beispiel aus Stahl oder ähnlichen Materialien hergestellt wird. Es vollzieht unter der Wirkung von externen Kräften entlang der Einsetzrichtung der Feder 2 auf der besagten Seitenwand 1b im Wesentlichen eine lineare Bewegung. Im montierten Zustand hat es mit dem anderen Ende 2b der Feder 2 Kontakt. Das Gleitstück 3 kann durch die Kehle auf der Seitenwand 1b eine relative Bewegung realisieren. Es kann auch durch die eigene Rast eine relative Bewegung mit der Seitenwand 1b realisieren.
-
Eine Seite des Gleitstücks 3 hat mit einem Ende 2b der Feder Kontakt, so dass die Feder im Gleitstück 3 positioniert werden kann. Auf der anderen Seite befindet sich eine ausgedehnte wellenartige Wölbung. Die Ausdehnungsrichtung dieser wellenartigen Wölbung ist im Wesentlichen parallel mit der Ebene der Seitenwand 1b (bei Aufsichtswinkel). Die Kontur des Querschnitts der Wölbung ist so geformt, dass sie von einer nach außen vorspringenden sanften Kurve gebildet wird. Die Gestalt des Querschnitts kann eine U-Form, V-Form, S-Form, Ω-Form oder Kreisbogenform aufweisen. Die wellenartige Wölbung kann streifenförmig sein und ist im Wesentlichen entlang der Symmetrieachslinie der Halterung symmetrisch angeordnet. Bei ihr kann es sich um mehrere in Längsrichtung parallel angeordnete Wölbungen handeln, wie in 4a gezeigt, oder auch um eine (wie in 4b gezeigt). Natürlich kann die Wölbung in Richtung der Symmetrieachse der Halterung senkrecht zur Ausdehnungsrichtung auch eine asymmetrische Form aufweisen und in Richtung der Symmetrieachse der Halterung parallel zur Ausdehnungsrichtung im Wesentlichen symmetrisch sein.
-
Bei dem Gleitstück 3 handelt es sich um den Betätigungsmechanismus 4, der zum Beispiel aus Stahlblech oder ähnlichen Materialien hergestellt wird, einschließlich der Kontaktachse 4a, der Stützachse 4b sowie zweier Kipphebel 4d, die im Wesentlichen symmetrisch entlang der Ausdehnungsrichtung der wellenartigen Wölbung von Gleitstück 3 angeordnet sind. Dabei wird die Stützachse 4b durch die Öffnung 1c auf der Halterung 1 in die Halterung 1 eingesetzt, überspannt die Seitenwand 1b der Halterung 1 und bildet mit der Ausdehnungsrichtung der wellenartigen Wölbung von Gleitstück 3 im Wesentlichen eine waagerechte Orthogonale. Die Kontaktachse 4a bildet dann mit dem Gleitstück 3 im Wesentlichen einen tangentialen Kontakt. Die Richtung der Tangente ist im Wesentlichen senkrecht zur Ausdehnungsrichtung der wellenartigen Wölbung und im Wesentlichen parallel zur Richtung der Achslinie der Stützachse 4b. Die Kontaktachse 4a kann zum Beispiel ein Teil sein, bei dem es sich im Wesentlichen um einen Zylinderstab handelt. Der Betätigungsmechanismus 4 kann außerdem noch ein Betätigungsteil 4c aufweisen. Das Betätigungsteil 4c kann eine Achse sein und wird durch vorstehende Teile an den beiden Enden durch den Kipphebel 4d hindurch auf der Seitenwand 1b der Halterung 1 positioniert. Wenn der Betätigungsmechanismus 4 betätigt wird, kann durch das Betätigungsteil 4c Kraft ausgeübt werden.
-
Nachfolgend wird anhand der Figuren das Arbeitsprinzip der Federbetätigungsvorrichtung dieser Erfindung ausführlich beschrieben.
-
Da die Stützachse 4b in der Halterung 1 platziert ist, kann sich bei Kraftausübung durch das Betätigungsteil 4c der Betätigungsmechanismus 4 um die Achse drehen.
-
Zuerst wird der Vorgang der Öffnung vorgestellt, das heißt, der Vorgang von der Energiespeicherung der Feder bis zur Energiefreigabe der Feder. Wie in 5 dargestellt, gelangt in diesem Vorgang zuerst die Kontaktachse des Betätigungsmechanismus in die Nähe des Scheitelpunkts der Wölbung und verlässt diesen dann wieder.
-
Wenn, wie in 6 dargestellt, außerhalb des Betätigungsteils des Betätigungsmechanismus eine Kraftquelle hinzugefügt wird, wird sich die Kontaktachse 4a aufgrund der Stützung durch die Stützachse 4b dann in entgegengesetzter Richtung am Gleitstück 3 eng anliegend bewegen. Gleichzeitig entsteht am Kontaktpunkt mit dem Wölbungsteil des Gleitstücks eine Kraft F senkrecht zur tangentialen Richtung. Nach ihrer Auflösung gibt es dann zwei senkrechte Kräfte, eine Kraft Fx parallel zur Richtung der externen Kraftausübung und eine weitere Kraft Fy senkrecht zu dieser Kraft Fx und parallel zur Einsetzrichtung der Feder. Das heißt, für die Feder 2 entsteht ein Druck Fy, der kontinuierlich durch Komprimierung des Gleitstücks 3 die Feder 2 komprimiert. Infolge des kontinuierlichen Anstiegs der wellenartigen Wölbung nimmt Fy kontinuierlich ab. Wenn die wellenartige Wölbung den Scheitelpunkt erreicht hat, gilt F = Fx, Fy nimmt ab bis 0. Nun ist die Position Totpunkt (dead point) erreicht. Die Energiespeicherung der Feder ist beendet, die Energiefreigabe steht bevor.
-
Wenn weiterhin auf den Betätigungsmechanismus 4 Kraft ausgeübt wird, besteht dann kein Druck mehr auf die Feder 2, da die wellenartige Wölbung nicht mehr die Bewegungsrichtung der Kontaktachse 4a blockiert, und die gespeicherte Kraft der Feder 2 wird kontinuierlich freigegeben. Die Feder 2 treibt dann das Gleitstück 3 an, damit es die vollständige Rückstellung realisiert. Dadurch wird der Vorgang der Schalteröffnung abgeschlossen.
-
Wie in 7 gezeigt, ähnelt der Vorgang der Schließung dem Vorgang der Öffnung. Es ist lediglich der umgekehrte Vorgang zur Schalteröffnung.
-
Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung stellen außerdem ein Schaltgerät bereit, einschließlich der in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Federbetätigungsvorrichtung.
-
Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung stellen außerdem ein Montageverfahren für die Federbetätigungsvorrichtung bereit. Unter Verwendung dieses Verfahrens kann die Federbetätigungsvorrichtung montiert werden, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen dieser Erfindung bereitgestellt wird.
-
In diesem Verfahren ist es erforderlich, eine Halterung mit Bodenwand und Seitenwand bereitzustellen, wobei ein Ende einer Feder auf der besagten Bodenwand befestigt ist; ein Gleitstück bereitzustellen, das mit dem anderen Ende der besagten Feder Kontakt hat und befestigt wird, wobei dieses Gleitstück in der Einsetzrichtung der Feder auf der Seitenwand der Halterung im Wesentlichen eine lineare alternierende Bewegung ausführen kann; einen Betätigungsmechanismus mit einer Kontaktachse und einer Stützachse bereitzustellen, wobei die Kontaktachse des Betätigungsmechanismus auf dem Gleitstück platziert wird und durch die Stützachse eine Platzierung auf der Halterung erfolgt.
-
Dabei weist das Gleitstück in im Wesentlichen waagerechter orthogonaler Richtung zur Stützachse des Betätigungsmechanismus eine ausgedehnte wellenartige Wölbung auf. Unter der Wirkung externer Kräfte kann sich die Kontaktachse des Betätigungsmechanismus eng anliegend am Gleitstück bewegen.
-
Ein Vorzug dieser Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Existenz einer sanften wellenartigen Wölbung auf dem Gleitstück in dem Moment, da die Energiespeicherung der Feder beendet ist, diese Wölbung unter der Wirkung der Feder genau und hocheffektiv den Betätigungsmechanismus zu einer drehenden Bewegung antreiben und die Freigabe der Energie realisieren kann. Ein weiterer Vorzug dieser Erfindung besteht darin, dass die Feder mit großer Spannung vor der Endmontage des Produkts außerhalb des Produkts auf einfache Weise vorab in diesem Teil montiert werden kann, wodurch eine einfache und schnelle Montage der Feder mit großer Spannung realisiert wird.
-
Technisches Personal aus diesem Gebiet soll nachvollziehen, dass diese Erfindung zwar anhand der Verfahren mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben wird, jedoch jedes Ausführungsbeispiel keineswegs nur ein unabhängiges technisches Konzept beinhaltet. Eine solche Darstellung in der Beschreibung dient lediglich der Klarheit. Technisches Personal aus diesem Gebiet soll die Beschreibung als eine Einheit verstehen und die technischen Konzepte, auf die in den einzelnen Ausführungsbeispielen Bezug genommen wird, als Verfahren betrachten, die zu unterschiedlichen Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden können, um den Schutzumfang dieser Erfindung zu verstehen.
-
Bei der vorstehenden Beschreibung handelt es sich lediglich um konkrete Ausführungsformen zur Demonstration dieser Erfindung. Sie dient nicht dazu, den Umfang dieser Erfindung einzuschränken. Äquivalente Änderungen, Modifizierungen und Kombinationen, die von technischem Personal dieses Gebiets unter der Voraussetzung vorgenommen werden, dass die Ideen und Prinzipien dieser Erfindung nicht verlassen werden, sollen in den Umfang des Schutzes dieser Erfindung gehören.
