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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Handwerkzeugmaschine.
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Handwerkzeugmaschinen, insbesondere akkubetriebene Handwerkzeugmaschinen, welche einen Elektromotor sowie eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Elektromotors umfassen, sind bekannt. Üblicherweise umfassen diese einen mechanischen, ein- oder zweipoligen Leistungsschalter. Wird der Leistungsschalter betätigt, so wird die Steuereinrichtung mit einer Spannung versorgt und der Elektromotor wird sofort eingeschaltet.
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Dies führt dazu, dass im Abschaltzeitpunkt hohe Ströme fließen. Dies bedingt wiederum eine erhöhte thermische Belastung von Schaltkontakten des Leistungsschalters insbesondere durch Lichtbögen. Außerdem kann so eine Wiederanlaufsperre nicht oder nur unter Schwierigkeiten vorgesehen werden.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die erfindungsgemäße Handwerkzeugmaschine umfasst einen Elektromotor, eine Steuereinrichtung zur Steuerung des Elektromotors und eine Schalteinrichtung. Die Schalteinrichtung hat eine von einem Anwender gegen eine erste Feder von einer ersten Schaltstufe über eine zweite Schaltstufe in eine dritte Schaltstufe verschiebbaren Schaltstange, einen mit der Schaltstange gekoppelten, mechanischen ersten Schalter, einen von der Schaltstange betätigten zweiten Schalter. Der erste Schalter hat einen Schalthebel, der in einer ersten Schaltstellung in Richtung zu einer zweiten Schaltstellung durch eine zweite Feder kraftbeaufschlagt ist und der durch eine Kulisse der Schaltstange aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung geführt ist, wenn die Schaltstange von der zweiten Schaltstufe in die erste Schaltstufe verschoben wird. Der erste Schalter schaltet in der ersten Schaltstellung die Handwerkzeugmaschine stromlos und verbindet in der zweiten Schaltstellung die Steuereinrichtung mit einer Stromversorgung. Der zweite Schalter hat einen von der Schaltstange geführten Schaltgeber, der in der zweiten Schaltstufe den zweiten Schalter in eine erste Schaltstellung und der in der dritten Schaltstufe den zweiten Schalter in eine zweite Schaltstellung schaltet. Die Steuereinrichtung hält den Elektromotor ansprechend auf die erste Schaltstellung des zweiten Schalters stromfrei und aktiviert den Elektromotor ansprechend auf die zweiten Schaltstellung des zweiten Schalters.
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Der Umstand, dass die Steuereinrichtung und der Elektromotor nicht gleichzeitig ein- und ausgeschaltet werden, führt insbesondere beim Abschalten des Elektromotors, das heißt beim Umschalten von der zweiten Schaltstufe auf die erste Schaltstufe, dazu, dass im Abschaltzeitpunkt nur niedrige Ströme in dem ersten Schalter fließen. Dadurch werden Lichtbögen in dem ersten Schalter vermieden und eine thermische Belastung von Schaltkontakten der Schalteinrichtung reduziert. Das Ein- und Ausschalten des Elektromotors erfolgt durch die Steuereinrichtung und deren nicht-mechanischen Schaltelemente, z.B. FETs. Die Steuereinrichtung erfasst den geeignete Zeitpunkt für das Schalten durch den zweiten Schalter, der über die gleiche Steuerstange wie der erste Schalter betätigt wird.
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Der erste Schalter ist vorzugsweise in den Hauptstrompfad der Handwerkzeugmaschine geschaltet. Die Stromversorgung, z.B. ein Akkupack oder eine Netzleitung, ist in der ersten Schaltstellung des ersten Schalters von allen Verbrauchern der Handwerkzeugmaschine getrennt. Aufgrund der ersten Feder stellt sich die Handwerkzeugmaschine automatisch ab, auch wenn eine Fehlfunktion der Steuereinrichtung auftritt.
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Der erste Schalter ist vorzugsweise ein bipolarer Schalter mit genau zwei Schaltstellungen, welche die erste Schaltstellung und die zweite Schaltstellung sind.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Kulisse in der dritten Schaltstufe von dem Schalthebel gelöst ist. Die Kulisse kann eine Anschlagfläche aufweisen, an der der Schalthebel in der ersten Schaltstellung befindlich anliegt. Die Anschlagfläche weist entgegen der Richtung der Bewegung der Schaltstange von der ersten Schaltstufe zu der dritten Schaltstufe. Der erste Schalter wird durch die zweite Feder eingeschaltet und mittelbar durch die Kulisse der Schaltstange ausgeschaltet. Die Entkopplung des ersten Schalters von der Schaltstange, vorzugsweise mittels der zweiten Feder, ermöglicht die Schaltstange über die zweite Schaltstufe in die dritte Schaltstufe ohne Mitnahme des Schalthebels zu bewegen. Dennoch erfolgt eine zwangsweise Mitnahme des Schalthebels, wenn die Schaltstange von der dritten in die zweite Schaltstufe geschoben wird.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Federkraft der ersten Feder in jeder der Schaltstufen größer als eine Federkraft der zweiten Feder ist.
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Bei dem Elektromotor handelt es sich insbesondere um einen Elektromotor, welcher ein Werkzeug, beispielsweise einen Bohrer, einen Meißel, ein Schraubwerkzeug, eine Säge, ein Schleifelement, insbesondere eine Schleifscheibe, oder eine Saugeinrichtung, wie beispielsweise einen Staubsauger, antreibt.
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Die Steuereinrichtung kann beispielsweise in Form einer Platine mit einem Mikroprozessor ausgebildet sein, welcher den Elektromotor, insbesondere dessen Drehzahl und Drehmoment, steuert.
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Die Schalter können linear oder rotatorisch beweglich vorgesehen sein. Gleichermaßen kann die Schaltstange linear oder rotatorisch beweglich sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, den Elektromotor in der zweiten Stellung des zweiten Schalters stromlos zu schalten, wenn diese keine vorausgehende erste Stellung des zweiten Schalters erkannt hat.
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Wenn in der zweiten Schaltstufe der Schalteinrichtung ein Akkumulator der Handwerkzeugmaschine mit entsprechenden elektrischen Kontakten der Handwerkzeugmaschine kontaktiert wird, würde an sich der Elektromotor sofort mit Strom versorgt werden. Um dies zu verhindern, ist die Steuereinrichtung bevorzugt so eingerichtet, dass sie den Elektromotor dann stromlos schaltet, wenn sie zuvor keine erste Stellung des zweiten Schalters erkannt hat. Somit kann eine Wiederanlaufsperre geschaffen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Schalter als mechanischer oder elektromechanischer Schalter ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Schalter als mechanischer und der zweite Schalter als elektromechanischer Schalter ausgebildet. Beispielsweise kann ein mechanischer Schalter als Kipp-, Wipp-, Druck-, Rast-, Schiebe-, Dreh-, Stufen- oder Schlüsselschalter ausgebildet sein. Ein elektromechanischer Schalter kann einen Sensor, beispielsweise einen Hallsensor, ein Potentiometer, Reed-Sensor oder optischen Sensor aufweisen, welcher eine Stellung des Betätigungselement detektiert und in Abhängigkeit davon ein Signal erzeugt. Eine Auswerteeinheit des elektromechanischen Schalters, die beispielsweise als Teil der Steuereinrichtung ausgebildet ist, kann wiederum in Abhängigkeit von dem erzeugten Signal entscheiden, ob die erste oder zweite Stellung des Schalters vorliegt. Damit wird vorteilhaft ein berührungsloser Schalter geschaffen, welcher weniger verschleißanfällig als ein mechanischer Schalter ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der zweite Schalter einen Hallsensor und einen Magneten, wobei sich der zweite Schalter in Abhängigkeit von der Position des Magneten relativ zu dem Hallsensor in seiner ersten oder zweiten Stellung befindet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist eine Platine der Steuereinrichtung den Hallsensor und/oder das Betätigungselement den Magneten auf.
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Der Hallsensor kann mit Leiterbahnen der Platine elektrisch kontaktiert sein. Der Magnet kann an dem Betätigungselement befestigt und/oder in dieses integriert sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der zweite Schalter ein Potentiometer mit einem elektrischen Widerstand und einem Gleitkontakt, wobei sich der zweite Schalter in Abhängigkeit von einer Position des Gleitkontakts relativ zu dem Widerstand in seiner ersten oder zweiten Stellung befindet.
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Die Handwerkzeugmaschine ist beispielsweise ein Bohrhammer, ein Meißelhammer, ein Kernbohrer, eine Säge, eine Schleifmaschine, ein Elektroschrauber, ein Bolzenschubwerkzeug oder eine Säge. Die Handwerkzeugmaschine kann mit einem austauschbaren Akku (Akkumulator) vorgesehen sein.
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Der Elektroschrauber hat ein Gehäuse mit einem Handgriff, mittels welchem ein Anwender den Elektroschrauber halten und führen kann. Ein Taster an dem Handgriff ermöglicht dem Anwender den Elektroschrauber in Betrieb zu nehmen. Beispielsweise muss der Anwender den Taster durchgehend gedrückt halten, um den Elektroschrauber in Betrieb zu halten.
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Der Elektroschrauber hat eine Werkzeugaufnahme, in welche der Anwender ein Schrauberbit einsetzen kann. Bei Betätigen des Tasters dreht ein Elektromotor die Werkzeugaufnahme um ihre Achse. Der Elektromotor ist über eine Spindel und ggf. weitere Komponenten eines Antriebsstrangs, z.B. Kupplung, Getriebe, mit der Werkzeugaufnahme gekoppelt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigt:
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1 schematisch ein Handwerkzeug gemäß einer Ausführungsform;
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2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Handwerkzeug aus 1, wobei sich eine Schalteinrichtung in einer Ausstufe befindet;
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3 zeigt die Ansicht aus 2, wobei sich die Schalteinrichtung in einer ersten Schaltstufe befindet;
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4 zeigt die Ansicht aus 3, wobei sich die Schalteinrichtung in einer zweiten Schaltstufe befindet; und
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5 zeigt ausschnittsweise einen zweiten Schalter einer Schalteinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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1 zeigt schematisch eine Handwerkzeugmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform. Die Handwerkzeugmaschine 1 ist beispielsweise als Akku-Schrauber ausgebildet.
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Die Handwerkzeugmaschine 1 umfasst einen Elektromotor 2, welcher beispielsweise über ein Getriebe 10 ein Schraubwerkzeug 3 antreibt. Weiterhin weist die Handwerkzeugmaschine 1 eine Steuereinrichtung 4 zur Steuerung des Elektromotors 2 auf. Die Steuereinrichtung 4 steuert dabei beispielsweise eine Spannungsversorgung des Elektromotors 2, und dadurch ein Drehmoment und/oder eine Drehzahl des Elektromotors 2.
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Ferner weist die Handwerkzeugmaschine 1 eine Schalteinrichtung 5 auf. Ein insbesondere austauschbarer Akku 8 der Handwerkzeugmaschine 1 versorgt die Steuereinrichtung 4 und den Elektromotor 2 in Abhängigkeit von der Schalteinrichtung 5 mit einer elektrischen Spannung.
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Die Schalteinrichtung 5 ist zwischen einer Ausstufe AS (siehe 2), einer ersten Schaltstufe SS1 (siehe 3) und einer zweiten Schaltstufe SS2 (siehe 4) verstellbar. Hierzu drückt eine Bedienerperson auf einen Knopf 9 der Handwerkzeugmaschine 1. Die Schalteinrichtung 5 schaltet in der Ausstufe AS die Steuereinrichtung 4 und den Elektromotor 2 stromlos (siehe 1). In der ersten Schaltstufe SS1 versorgt die Schalteinrichtung 5 die Steuereinrichtung 4 mit Spannung aus dem Akku 8 (siehe 3). Der Elektromotor 2 ist jedoch in der ersten Schaltstufe SS1 nach wie vor stromlos. In der in 4 gezeigten zweiten Schaltstufe SS2 versorgt die Schalteinrichtung 5 (zusätzlich zu der Steuereinrichtung 4) den Elektromotor 2 mit einer Spannung aus dem Akku 8. Dies geschieht jedoch mittels der Steuereinrichtung, welche die an dem Elektromotor 2 anliegende Spannung steuert. Die Schalteinrichtung 5 ist derart vorgesehen, dass ausschließlich eine Betätigung in der Reihenfolge: Ausstufe, erste Schaltstufe, zweite Schaltstufe und zweite Schaltstufe, erste Schaltstufe, Ausstufe möglich ist. Beispielsweise umfasst die Schalteinrichtung 5 hierzu einen ersten Schalter 6 und einen zweiten Schalter 7.
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Der erste Schalter 6 ist insbesondere als mechanischer Schiebeschalter ausgebildet, welcher ein Basisteil 11 und einen Schalthebel 12 umfasst. Der Schalthebel 12 ragt in einen Schlitz 13 eines Betätigungselements in Form einer Schaltstange 14. Die Schaltstange 14 stützt sich über eine Feder 15 an dem Basisteil 11 oder einem sonstigen ortsfesten Teil der Handwerkzeugmaschine 1 ab. Weiterhin wirkt die Schaltstange 14 über eine Feder 16 auf einen Federhebel 17, welcher gegen den Schalthebel 12 anliegt. Wirkt nun eine Bedienerperson manuell mittels des Knopfs 9 auf einen Flansch 21 der Schaltstange 14, so drückt dieser mittels der Feder 16 gegen den Federhebel 17, wodurch der Schalthebel 12 und damit der erste Schalter 6 aus seiner in 2 dargestellten ersten Stellung S1 in seine in 3 dargestellte zweite Stellung S2 gelangt. In der ersten Stellung S1 (2) schaltet der erste Schalter 6 die Steuereinrichtung 4 stromlos, das heißt versorgt sie nicht mit Spannung aus dem Akku 8. In der zweiten Stellung S2 des Schalters 6 werden nicht dargestellte Kontakte im Basisteil 11 miteinander elektrisch kontaktiert, wodurch die Steuereinrichtung 4 mit Spannung versorgt wird. In der zweiten Stellung S2 zeigt die Steuereinrichtung 4 beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Anzeige der Bedienerperson Informationen über die Handwerkzeugmaschine 1 an.
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Mittels Betätigung der Schaltstange 14 wird diese gegenüber dem Basisteil 11 nach links linear bewegt. Die in 2 der Ausstufe der Schalteinrichtung 5 entsprechende Stellung der Schaltstange 14 ist mit AS bezeichnet. Die der ersten Schaltstufe entsprechende Stellung der Schaltstange 14 ist mit SS1 und die der zweiten Schaltstufe entsprechende Stellung mit SS2 bezeichnet.
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Der zweite Schalter 7 umfasst einen Hallsensor 22, welcher beispielsweise auf einer Platine 23 der Steuereinrichtung 4 angeordnet ist. Der Hallsensor 22 kann dabei mit Leiterbahnen der Platine 23 elektrisch verbunden sein. Weiterhin umfasst der zweite Schalter 7 einen Magnet 24, welcher fest mit der Schaltstange 14 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 4 versorgt den Elektromotor 2 in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Hallsensors 22 mit einer Spannung aus dem Akku 8. Befindet sich der Magnet 24 und damit der zweite Schalter 7 in seiner in 2 und 3 gezeigten ersten Stellung S1, so ist der Magnet 24 von dem Hallsensor 22 derart weit beabstandet, dass ein Ausgangssignal von dem Hallsensor 22 erzeugt wird, welches die Steuereinrichtung 4, insbesondere ein auf der Platine 23 angeordneter Mikroprozessor (nicht dargestellt), dahingehend auswertet, dass die Steuereinrichtung 4 den Elektromotor 2 mit keiner Spannung aus dem Akku versorgt. Die erste Stellung S1 des zweiten Schalters 7 umfasst dabei zwei unterschiedliche Positionen des Magneten 24, nämlich die Positionen S1-1 (siehe 2) und S1-2 (siehe 3). Die Position S1-1 entspricht dabei der Ausgangsposition des Magneten 24 in der Ausstufe AS. In die Position S1-2 gelangt der Magnet 24, wenn die Schaltstange 14 in 2 nach links betätigt wird, so dass der erste Schalter 6 aus seiner ersten Stellung S1 in seine zweite Stellung S2 verbracht wird (erste Schaltstufe SS1).
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Übt nun eine Bedienerperson noch stärkeren Druck auf den Flansch 21 aus, so wird zwar der Federhebel 17 nicht mehr weiter bewegt, da dieser durch den Schalthebel 12, welches sich nunmehr in einer Endlage (zweite Stellung S2) befindet. Allerdings bewegt sich die Schaltstange 14 aufgrund des Schlitzes 13 noch weiter nach links (siehe 4), wobei die Feder 15 noch weiter zusammengedrückt wird. Dadurch gelangt der Magnet 24 und damit der zweite Schalter 7 in seine zweite Stellung S2 direkt gegenüberliegend dem Hallsensor 22. Eine Auswertung des Ausgangssignals des Hallsensors 22 ergibt in diesem Fall, dass die Steuereinrichtung 4 den Elektromotor 2 mit einer Spannung aus dem Akku 8 versorgt. Der Elektromotor 2 kann nunmehr anlaufen und ein Drehmoment und eine Drehzahl zum Betreiben des Schraubwerkzeugs 3 erzeugen. Der erste Schalter 6 verbleibt dabei in seiner zweiten Stellung S2.
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Das Abschalten der Handwerkzeugmaschine 1 erfolgt in genau umgekehrter Reihenfolge. Indem der Flansch 21 bzw. die Schaltstange 14 entlastet wird, bewegt sich der Magnet 24 aufgrund der sich entspannenden Federn 15, 16 aus seiner zweiten Stellung S2 in seine erste Stellung S1 (Position S1-2), so dass der zweite Schalter 7 aus seiner zweiten in seine erste Stellung gelangt, während der Schalthebel 12 in seiner zweiten Stellung S2 verbleibt. Der zweite Schalter 7 schaltet den Elektromotor 2 (aufgrund des sich verändernden Ausgangssignals des Hallsensors 22) stromlos, während die Steuereinrichtung 4 nach wie vor mit Spannung aus dem Akku 8 mittels des ersten Schalters 6 versorgt wird. Der erste Schalter 6 wird durch weiteres Entlasten der Schaltstange 14 mittels der sich entspannenden Feder 15 aus seiner zweiten Stellung S2 in seine erste Stellung S1 mittels der Schaltstange 14 betätigt und damit die Steuereinrichtung 4 stromlos geschaltet.
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Bevorzugt ist die Steuereinrichtung 4 derart ausgeführt, dass sie, wenn ein Akku 8 in die Handwerkzeugmaschine 1 eingesetzt wird und sich die Schalteinrichtung 5 in der zweiten Schaltstufe SS2 befindet, den Elektromotor 2 nicht mit Spannung versorgt, da sie zuvor keine erste Stellung S1 des zweiten Schalters 7 bzw. des Magneten 24 erkannt hat.
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5 zeigt einen zweiten Schalter 7 einer Schalteinrichtung 5 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die Schaltstange 14 und die Platine 23 sind in 5 nur teilweise dargestellt.
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Anstelle des Hallsensors 22 in Verbindung mit dem Magneten 24 wird bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ein Potentiometer 25 verwendet. Das Potentiometer 25 umfasst einen Widerstand 26 und einen Gleitkontakt 27. Der Widerstand 26 kann auf der Platine 23 angeordnet sein, während der Gleitkontakt 27 mit der Schaltstange 14 fest verbunden ist. Das Potentiometer 25 erzeugt in Abhängigkeit von der Position des Gleitkontakts 27 ein Ausgangssignal, welches von der Steuereinrichtung 4 ausgewertet wird. Die Auswertung erfolgt dabei entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den 2 bis 4.
