DE102014102403A1

DE102014102403A1 - Explosionsgeschützter Kreuzendschalter

Info

Publication number: DE102014102403A1
Application number: DE102014102403.6A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Leja; Jonas Hartmann; Volker Dietrich; Jürgen Kasper
Original assignee: Konecranes PLC
Current assignee: Stahl CraneSystems GmbH
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2034-02-26
Also published as: US20160358720A1; CN106170839B; CN106170839A; WO2015128374A1; DE102014102403B4; US10192692B2

Abstract

Es wird ein Kreuzendschalter (10) mit einem Gehäuse (12) angegeben, in dem ein Getriebe (24) angeordnet ist, das eine Getriebedeckplatte (38), eine Getriebegrundplatte (48) und wenigstens eine zwischen der Getriebedeckplatte (38) und der Getriebegrundplatte (48) angeordnete Zwischenplatte (42) aufweist. Die Zwischenplatte (42) weist mindestens eine erste Ausnehmung (44) auf, in der ein erstes Zahnrad (54) angeordnet ist. Die Zwischenplatte (42) weist ferner mindestens eine zweite Ausnehmung (46) auf, in der ein zweites Zahnrad (58) angeordnet ist. Das erste Zahnrad (54) weist eine erste Durchstecköffnung (56) und das zweite Zahnrad (58) eine zweite Durchstecköffnung (60) auf. Eine Welle (20) trägt einen außerhalb des Gehäuses (12) angeordneten Betätigungshebel (18) und ist in einer mit dem Gehäuse (12) verbundenen ersten Lageranordnung (22) drehbar gelagert. Die Welle (20) erstreckt sich durch die erste Durchstecköffnung (56), um mit dem ersten Zahnrad (54) drehfest zu koppeln und dieses radial zu lagern. Der Kreuzendschalter (10) weist ferner einen in dem Gehäuse (12) angeordneten Drehschalter (30) auf, der eine Schalterwelle (138) aufweist, die in einer zweiten Lageranordnung (106, 134) drehbar gelagert ist und sich durch die zweite Durchstecköffnung (60) erstreckt, um mit dem zweiten Zahnrad (58) drehfest zu koppeln und dieses radial zu lagern.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Kreuzendschalter, insbesondere zur Verwendung bei Hebezeugen und Kranen.
Solche Kreuzendschalter weisen einen kreuzförmigen Betätigungshebel auf, der über Anschläge betätigt wird, die entlang des Verfahrweges angeordnet sind. Die DE 1 112 182 beispielsweise zeigt einen Endschalter mit einem mehrarmigen Betätigungshebel, der mit einer Hebelwelle verbunden ist, die gleichzeitig als Schaltwelle dient. Auf der Welle sind Schaltnocken befestigt, die mit einer entsprechenden Anzahl von Schaltkontakten in Eingriff gebracht werden. Auf der Welle ist ferner eine Rastscheibe angeordnet, die dafür sorgt, dass der Endschalter in definierten Stellungen einrastet. Durch die Einheitlichkeit der Hebelwelle und Schaltwelle kann nicht zwischen einer 0° und einer 360° Stellung des Betätigungshebels unterschieden werden.
Weitere Endschalter sind auch in der WO 2012/065955 A1 dargestellt. Dieser Endschalter weist ein Getriebe auf, das mit der Eingangswelle gekoppelt ist, wobei der Getriebeabtrieb mit der Nockenwelle gekoppelt ist. Der Endschalter weist eine zusätzliche Winkelmesseinrichtung zur Messung der Winkelstellung der Eingangswelle auf.
Die beschriebenen Endschalter eignen sich zur Verwendung in nicht explosionsgefährdeter Umgebung. In explosionsgefährdeter Umgebung hingegen, müssen die Komponenten eines Endschalters einer Zertifizierungsrichtlinie für den Explosionsschutz genügen. Ein Endschalter mit einem bereits zertifizierten Gehäuse mit einem Getriebe nachzurüsten, kann aufgrund von Platzproblemen entweder unmöglich sein, oder eine umfangreiche Neukonstruktion erforderlich machen.
Die DE 1 797 089 zeigt ein Zahnradgetriebe mit mehreren Ritzeln und Rädern in einem geschlossenen Gehäuse für Laufwerke im Feingerätebau. Jeweils ein Ritzel und ein Rad sind koaxial in einer Einheit zusammengefasst, wobei die Einheiten aus Ritzel und Rad direkt in Aussparungen des Gehäuses gelagert sind, die der Form der Einheiten entsprechen. Die Zahnräder sind achsen- und wellenlos an ihren Flachseiten und Zahnköpfen gelagert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept anzugeben, mit dem sich aus einem bereits zertifizierten Gehäuse ein Kreuzendschalter ableiten lässt.
Diese Aufgabe wird mit einem Kreuzendschalter nach Anspruch 1 gelöst:
Der erfindungsgemäße Kreuzendschalter ist explosionsgeschützt. Der Kreuzendschalter kann beispielsweise der Explosionsschutzart „druckfeste Kapselung“ (ex-d) und/oder „erhöhte Sicherheit“ (ex-e) genügen. Der erfindungsgemäße Kreuzendschalter weist ein Gehäuse auf. Das Gehäuse ist vorzugsweise explosionsgeschützt, wobei das Gehäuse beispielsweise nach der Schutzart „erhöhte Sicherheit“ (ex-e) und/oder „druckfeste Kapselung“ (ex-d) ausgebildet ist. Das Gehäuse enthält ein Getriebe, das eine Getriebedeckplatte, eine Getriebegrundplatte und wenigstens eine zwischen der Getriebedeckplatte und Getriebegrundplatte angeordnete Zwischenplatte aufweist. Die Zwischenplatte weist wenigstens eine erste Ausnehmung auf, in der ein erstes Zahnrad angeordnet ist, und eine zweite Ausnehmung auf, in der ein zweites Zahnrad angeordnet ist. Das erste Zahnrad weist eine erste Durchstecköffnung und das zweite Zahnrad eine zweite Durchstecköffnung auf. Eine Welle trägt einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Betätigungshebel und ist in einer mit dem Gehäuse verbundenen ersten Lageranordnung drehbar axial und radial gelagert. Die erste Lageranordnung ist vorzugsweise ein von dem Getriebe gesondertes Teil. Die Welle ist in der ersten Durchstecköffnung angeordnet und mit dem ersten Zahnrad drehfest gekoppelt. Das erste Zahnrad ist über die Welle radial und auch axial gelagert. In dem Gehäuse ist ferner ein Drehschalter angeordnet, der eine Schalterwelle aufweist, die in einer zweiten Lageranordnung drehbar gelagert ist und in der zweiten Durchstecköffnung angeordnet ist. Die Schalterwelle koppelt mit dem zweiten Zahnrad drehfest und lagert dieses axial und radial.
Durch den Aufbau des Getriebes aus Platten ergibt sich eine Stapelbauweise des Getriebes, die besonders platzsparend und relativ einfach herzustellen ist. Zudem kann die erste Ausnehmung das erste Zahnrad und die zweite Ausnehmung das zweite Zahnrad beim Zusammenbau zumindest insoweit halten bzw. positionieren, dass keine zusätzlichen Halter oder Positionierhilfen zum Zusammenbau erforderlich sind. Eine Lagerung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads übernimmt das Getriebe jedoch nicht.
Vorzugsweise sind das erste Zahnrad und/oder das zweite Zahnrad in der ersten und zweiten Ausnehmung mit Spiel angeordnet. Hiermit ist insbesondere ein Radialspiel gemeint, wobei die Radialrichtung auf die Drehrichtung der Welle oder der Schalterwelle bezogen ist. Mit dem Begriff „Spiel“ ist jedoch kein Lagerspiel gemeint, sondern der Begriff „Spiel“ bezieht sich hier vielmehr auf den radialen Abstand bzw. den mittleren radialen Abstand eines Zahnrads zu der jeweiligen Ausnehmung. Das Spiel ist vorzugsweise größer als das radiale Lagerspiel der Welle und/oder der Schalterwelle. Auf diese Weise läuft das erste Zahnrad und/ oder das zweite Zahnrad vorzugsweise ohne Berührung der Radfläche mit der Ausnehmung und insofern reibungsfrei. Die zur Betätigung eines netzspannungsführenden oder steuerspannungsführenden Schalters erforderlichen Drehmomente können auch bei sehr kleiner, raumsparender Bauweise des Getriebes ohne weiteres auf Dauer zuverlässig und verschleißarm übertragen werden.
Das Spiel ist vorzugsweise kleiner als eine an der Wellenstirnseite vorgesehene Fase oder Rundung, wobei sich der Vergleich auf die Radialerstreckung der Fase bzw. Rundung bezieht. Auf diese Weise ist die Positionierung durch die Ausnehmungen genau genug, so dass die Welle bzw. Schalterwelle leicht in die erste bzw. zweite Durchstecköffnung eingeführt werden kann. Die Welle und/oder die Schalterwelle kann einen mittleren Außensechskantabschnitt und an beiden Enden der Welle und/oder Schalterwelle jeweils einen Zylinderabschnitt aufweisen, der auch als Rundabschnitt bezeichnet werden kann. Der Rundabschnitt dient vorzugsweise der Lagerung der Welle und/oder Schalterwelle. An einem Übergang von einem Zylinderabschnitt auf den Außensechskantabschnitt kann eine Fase angeordnet sein.
Die erste Ausnehmung und/oder die zweite Ausnehmung haben vorzugsweise in Durchgangsrichtung gerade Wände, die die erste bzw. die zweite Ausnehmung radial begrenzen. Bei der ersten und/oder der zweiten Ausnehmungen handelt es sich vorzugsweise um Durchgangsöffnungen durch die Zwischenplatte quer zu der die Zwischenplatte definierenden Ebene. Vorzugsweise weisen die erste Ausnehmung und/oder die zweite Ausnehmung jeweils parallel zu der Drehachse verlaufende Wände auf. Besonders bevorzugt verlaufen die Wände parallel zur Drehachse. Die Ausnehmungen können beispielsweise durch Ausstanzen, Wasserstrahlschneiden oder Laserschneiden hergestellt sein. Eine kostengünstige flexible Kleinserienfertigung ist möglich.
Die erste und zweite Ausnehmung können in einer Zwischenplatte angeordnet sein. Vorzugsweise greifen die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung seitlich ineinander. Die erste Ausnehmung und/oder die zweite Ausnehmung ist vorzugsweise kreisrund, kann aber auch eckig sein, oder einer anderen regelmäßigen oder unregelmäßigen Form folgen. In einer bevorzugen Ausführungsform überlappen die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung und bilden eine Durchgangsöffnung aus einem ersten kreisförmigen Teil und einem zweiten kreisförmigen Teil, wobei der erste Teil einen kleineren Durchmesser aufweist als der zweite Teil.
Vorzugsweise umfasst die erste Ausnehmung das erste Zahnrad und die zweite Ausnehmung umfasst vorzugsweise das zweite Zahnrad. Mit Umfassen ist gemeint, dass die jeweilige Ausnehmung das Zahnrad um mehr als 180° umschließt. In einer Ausführungsform, in der die erste Ausnehmung das erste Zahnrad umfasst und die zweite Ausnehmung das zweite Zahnrad umfasst, wobei die Ausnehmungen in einer Zwischenplatte angeordnet sind, sind durch Abschnitte der Zwischenplatte zwischen den in den Ausnehmungen angeordneten Zahnrädern Vorsprünge bzw. Nasen gebildet. Dadurch wird durch eine jeweilige Ausnehmung bereits ein Zahnrad insoweit gehalten, dass sich das Getriebe leicht zusammensetzen lässt.
Bei der Getriebedeckplatte, der Getriebegrundplatte und/oder der Zwischenplatte handelt es sich vorzugsweise jeweils um Elemente mit jeweils einer ebenen Oberseite und einer ebenen Unterseite. Solche ebenen Elemente können aus plattenförmigem Grundmaterial durch in Richtung der späteren Durchgangsöffnungen verlaufene gerade Schnitte hergestellt werden. Die Getriebedeckplatte, die Getriebegrundplatte und/oder die Zwischenplatte weisen vorzugsweise ansonsten quer zur Unter- bzw. Oberseite stehende Wände auf. Vorzugsweise stehen die Wände senkrecht zur Ober- bzw. Unterseite. Dies ermöglicht die oben genannten rationellen Fertigungsverfahren.
In der bevorzugten Ausführungsform weist das erste Zahnrad und/oder das zweite Zahnrad eine ebene Oberseite und eine ebene Unterseite auf. Ansonsten weist das erste Zahnrad und/oder das zweite Zahnrad vorzugsweise quer zur Unter- bzw. Oberseite stehende Wände auf. Auf diese Weise ist das erste Zahnrad und/oder das zweite Zahnrad besonders einfach herzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kämmt das erste Zahnrad mit dem zweiten Zahnrad. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Getriebe genau ein erstes und genau ein zweites Zahnrad auf. Bevorzugt ist das erste Zahnrad kleiner als das zweite Zahnrad. In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Übertragung der Bewegung der Welle in die Bewegung der Schalterwelle mit Hilfe einer Untersetzung. So wird eine Drehbewegung des ersten Zahnrads, das mit dem Betätigungshebel gekoppelt ist, in eine Drehbewegung des zweiten Zahnrads übersetzt, das einen kleineren Winkel überstreicht. Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad sind bevorzugt in einer Ebene angeordnet. Das erste Zahnrad und/oder das zweite Zahnrad weist besonders bevorzugt eine einzige Zahnradebene auf, so dass das Zahnrad nur auf einem Umfang mit einem Durchmesser Zähne aufweist. Ein solches Zahnrad lässt sich besonders einfach herstellen, beispielsweise durch vertikale Schnitte quer zu einer ebenen Oberseite bzw. Unterseite eines plattenförmigen Ausgangsmaterials.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Welle mit einer Rasteinrichtung gekoppelt. Die Rasteinrichtung weist eine Rasteinrichtungsgrundplatte, eine Rasteinrichtungsdeckplatte und wenigstens eine Rasteinrichtungszwischenplatte mit einer Tasche auf. In der Tasche ist ein Schaltstern angeordnet, wobei der Schaltstern auf der Welle angeordnet ist. Der Schaltstern steht an seiner Umfangsfläche mit einer Federraste in Eingriff, die eine Drehung des Schaltsterns aus seiner Ruhelage zunächst hemmt und dann, nach Überwindung eines Schaltpunkts, die Weiterdrehung in eine nächste Ruhelage fördert. Die Reibungsarmut des Getriebes mit der speziellen hier beschriebenen Bauart ermöglicht, dass die Rasteinrichtung die Ruhelagen unter der Wirkung der Federraste toleranzarm vorgibt. Ein sicheres Schalten des Kreuzendschalters ist so sicher gestellt.
Die Rasteinrichtung ist ebenso wie das Getriebe im Wesentlichen ein Plattenstapel, wodurch sich ein einfacher, platzsparender Aufbau und eine einfache Herstellung ergeben. Das Getriebe und die Rasteinrichtung können zu einem Paket gestapelt sein, wobei die Getriebedeckplatte unter der Rasteinrichtungsgrundplatte angeordnet ist. Durch die Stapelbauweise ergibt sich ein besonders platzsparender Aufbau der Rasteinrichtung.
Der Schaltstern ist vorzugsweise mit Spiel in der Tasche angeordnet, die vorzugsweise eine Ausnehmung in der Rasteinrichtungszwischenplatte ist. Bevorzugt handelt es sich dabei um eine Durchgangsöffnung quer zur der die Rasteinrichtungszwischenplatte definierenden Ebene. Der Schaltstern ist in der Tasche bevorzugt mit Spiel angeordnet, wobei hierunter der radiale Abstand oder der mittlere radiale Abstand des Schaltsterns in der Rasteinrichtungszwischenplatte zu den die Tasche radial begrenzenden Wänden verstanden wird. Auf diese Weise kann der Schaltstern beim Zusammenbau des Nockenschalters jedenfalls so in der Tasche zentriert bleiben, dass die Welle einfach in die Durchstecköffnung des Schaltsterns gesteckt werden kann.
Die erste Lageranordnung weist eine Seite auf, die dem Inneren des Gehäuses zugewandt ist, und eine Seite auf, die der Atmosphäre außerhalb des Gehäuses zugewandt ist. Die erste Lageranordnung kann einen zünddurchschlagsicheren Spalt aufweisen. Die erste Lageranordnung kann ein oder mehrere Gleit- oder Wälzlager aufweisen. Die erste Lageranordnung weist vorzugsweise eine Lagerbuchse auf.
Die Schalterwelle des Drehschalters ist vorzugsweise eine Nockenwelle, die mit einer in dem Gehäuse angeordneten Schaltelementreihe in Eingriff bringbar ist. Bei den Schaltelementen kann es sich um jeweils explosionsgeschützte Einheiten handeln, die beispielsweise jeweils nach der Explosionsschutzart „Erhöhte Sicherheit“ (ex-e) ausgebildet sein können. Die Schaltelemente können beispielweise auch jeweils der Schutzart „Druckfeste Kapselung“ (ex-d) in Kombination mit der Schutzart „Erhöhte Sicherheit“ (ex-e) genügen.
Die zweite Lageranordnung ist vorzugsweise vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet. Ein Teil der zweiten Lageranordnung kann beispielsweise durch eine Zwischenplatte des Getriebes oder eine Rasteinrichtungszwischenplatte gebildet sein. Beispielsweise kann eine Lagerbuchse in der Zwischenplatte und/oder der Rasteinrichtungszwischenplatte angeordnet sein.
Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die Kombination wenigstens eines der unabhängigen Ansprüche mit den Merkmalen einer oder mehrerer abhängiger Ansprüche erhalten. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich auch aus der Beschreibung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend erläutert. Die Zeichnung ergänzt die Beschreibung. Es handelt sich um schematische Zeichnungen. Es zeigen:
1: einen erfindungsgemäßen Kreuzendschalter in einer Explosionsdarstellung,
2: das Getriebe und die Rasteinrichtung des Kreuzendschalters aus 1 in einer Explosionsdarstellung,
3: das Getriebe und die Rasteinrichtung aus 2 in einer Explosionsdarstellung,
4: die Baugruppe mit der Schaltelementreihe aus 1,
5: den erfindungsgemäßen Kreuzendschalter aus 1 in einer Querschnittsdarstellung,
6: eine weitere Ausführungsform einer Baugruppe mit einer Schaltelementreihe für einen Kreuzendschalter.
Der in 1 dargestellte Endschalter 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 weist ein Gehäuseoberteil 14 und ein Gehäuseunterteil 16 auf. Außerhalb des Gehäuses 12 ist ein kreuzförmiger Betätigungshebel 18 angeordnet und mit einer Welle 20 verbunden. Die Welle 20 ist in einer ersten Lageranordnung 22 gelagert, die ebenfalls außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet ist.
Innerhalb des Gehäuses 12 befindet sich eine Einheit aus einem Getriebe 24 und einer Rasteinrichtung 26. Das Getriebe 24 und die Rasteinrichtung 26 sind aus plattenförmigen Elementen zusammengesetzt und werden im Zusammenhang mit den 2 und 3 näher erläutert. Die Lageranordnung 22 wird in dieser Ausführungsform mit drei Schrauben 28 mit Hilfe der Einheit aus dem Getriebe 24 und der Rasteinrichtung 26 gegen das Gehäuseoberteil 14 gepresst.
Innerhalb des Gehäuses 12 unterhalb des Getriebes 24 ist eine Schaltelementbaugruppe 30 angeordnet. Diese ist ebenfalls mit Schrauben 32 an dem Getriebe 24 befestigt.
In dem Gehäuse 12 befindet sich eine Durchführung 34 für elektrische Leiter (nicht dargestellt), die mit den Schaltelementen der Schaltelementbaugruppe 30 elektrisch verbunden sind.
Das Gehäuse 12 kann nach der Explosionsschutzart „druckfeste Kapselung“ (ex-d) und/oder „Erhöhte Sicherheit“ (ex-e) ausgebildet sein. Insbesondere können für die druckfeste Kapselung sämtliche Spalte zünddurchschlagsicher sein, die eine potentielle Verbindung zwischen dem Inneren 36 des Gehäuses und der Atmosphäre darstellen könnten.
In 2 ist die Einheit aus dem Getriebe 24 und der Rasteinrichtung 26 dargestellt. Das Getriebe 24 weist eine Getriebedeckplatte 38 auf, die kreisförmige Öffnungen für Wellen, Federstifte und Schrauben aufweist. Unter der Getriebedeckplatte 38 ist eine zu der Getriebedeckplatte 38 bezüglich der äußeren Umrandung 40 der Getriebedeckplatte 38 deckungsgleiche Zwischenplatte 42 angeordnet, die eine erste Ausnehmung 44 und eine zweite Ausnehmung 46 aufweist. Die erste Ausnehmung 44 ist kleiner als die zweite Ausnehmung 46. Die erste Ausnehmung 44 und die zweite Ausnehmung 46 bilden eine zusammenhängende Ausnehmung, die die Außenkontur der Zahl „8“ aufweist. Die Zwischenplatte 42 enthält ebenfalls kreisförmige Öffnungen, die deckungsgleich zu den Öffnungen der Getriebedeckplatte 38 sind. Unterhalb der Zwischenplatte 42 ist eine Getriebegrundplatte 48 angeordnet, die ebenso wie die Getriebedeckplatte 38 und die Zwischenplatte 42 von im Wesentlichen rechteckiger Struktur ist. Die Getriebegrundplatte 48 enthält ebenso wie die Zwischenplatte 42 und die Getriebedeckplatte 38 für Federstifte 50 vorgesehene Öffnungen. In der Getriebegrundplatte 48 ist ein Anschlagstift 52 angeordnet, der in die zweite Ausnehmung 46 der Zwischenplatte 42 hineinragt. In der ersten Ausnehmung 44 ist ein erstes Zahnrad 54 angeordnet, das eine zentrale erste Durchstecköffnung 56 aufweist. In der zweiten Ausnehmung 46 ist ein zweites Zahnrad 58 angeordnet, das eine zentrale zweite Durchstecköffnung 60 aufweist. Das erste Zahnrad 54 und das zweite Zahnrad 58 sind in einer Ebene angeordnet. Die erste Durchstecköffnung 56 und die zweite Durchstecköffnung 60 legen Durchgangsrichtungen D1 und D2 fest, die parallel zueinander und quer zur Zahnradebene verlaufen. Das erste Zahnrad 54 ist kleiner als das zweite Zahnrad 58. Beide Zahnräder 54, 58 sind so in der ersten Ausnehmung 44 und der zweiten Ausnehmung 46 angeordnet, dass beide Zahnräder 54, 58 miteinander kämmen. Die erste Ausnehmung 44 und die zweite Ausnehmung 46 bilden eine Durchgangsöffnung 66 durch die Zwischenplatte 42. Aufgrund der Form der zusammengesetzten ersten Ausnehmung 44 und zweiten Ausnehmung 46 ragen ein erster Vorsprung 62 und ein zweiter Vorsprung 64 in die Durchgangsöffnung 66 hervor. Damit umfasst die erste Ausnehmung 44 das erste Zahnrad 54, so wie die zweite Ausnehmung 46 das zweite Zahnrad 58 umfasst. Die erste Ausnehmung 44 bildet eine Tasche für das erste Zahnrad 54, so wie die zweite Ausnehmung 46 eine Tasche für das zweite Zahnrad 58 bildet.
Das zweite Zahnrad 58 enthält ein gekrümmtes Langloch 68, in das der Anschlagstift 52 eingreift. Durch diese Anordnung kann sich das zweite Zahnrad 58 nicht über einen bestimmten Winkel hinaus weiterdrehen. Zudem ist dadurch eine Referenzstellung des Betätigungshebels 18 gegeben, die der Überprüfung der Einstellung des Endschalters 10 dienen kann. Insgesamt fördert diese Anordnung so eine sichere Endabschaltung. Die Getriebegrundplatte 48, die Getriebedeckplatte 38 und die Zwischenplatte 42 sind vorzugsweise aus plattenförmigem Grundmaterial hergestellt.
Die Getriebegrundplatte 48, die Getriebedeckplatte 38 und die Zwischenplatte 42 sind beispielsweise durch Laser- oder Wasserstrahlschneiden mit zu der die Platten definierenden Ebene ausschließlich vertikalen Schnitten hergestellt. Es kann Standartplattenmaterial verwendet werden, das bereits die gewünschte Dicke aufweist. Am Beispiel der Zwischenplatte 42 verdeutlicht, weisen die erste Ausnehmung 44 eine erste Wand 70 und die zweite Ausnehmung 46 eine zweite Wand 72 auf, die jeweils quer zur Plattenebene 74 stehen.
Das erste Zahnrad 54 weist eine plane Oberseite 76 und eine plane Unterseite 78 und eine erste Außenumfangsfläche 80 auf, die aus senkrecht zur planen Oberseite 76 und planen Unterseite 78 stehenden Wandabschnitten 82 besteht. Die erste Durchstecköffnung 56 ist ein Innensechskant mit zu der planen Oberseite 76 parallelen Wänden. Ein entsprechender Sechskantabschnitt der Welle 20 ist in der ersten Durchstecköffnung 56 angeordnet, so dass die Welle 20 und das erste Zahnrad 54 drehfest koppeln. Das erste Zahnrad 54 ist damit durch zur Ebene des plattenförmigen Grundmaterials des ersten Zahnrads 54 senkrecht stehenden Schnitten, beispielsweise durch Laser- oder Wasserstrahlschneiden hergestellt. Vorzugsweise ist das erste Zahnrad 54 ausschließlich mit zur Plattenebene 74 vertikalen Schnitten hergestellt.
Das zweite Zahnrad 58 ist plattenförmig eben mit einer planen Oberseite 86 und einer planen Unterseite 88 und weist eine zweite Außenumfangsfläche 90 auf, die aus parallel zur Rotationsachse verlaufenden Wandabschnitten 92 besteht. Die zweite Durchstecköffnung 60 ist ebenfalls ein Innensechskant mit zur Oberseite 86 und Unterseite 88 parallelen Wänden. Ein entsprechender Sechskantabschnitt der Schalterwelle 138 ist in der zweiten Durchstecköffnung 60 angeordnet, so dass das zweite Zahnrad 58 mit der Schalterwelle 138 drehfest koppelt. Auch das zweite Zahnrad 58 ist damit durch zur Ebene des plattenförmigen Grundmaterials des zweiten Zahnrads 58 senkrecht stehenden Schnitten, beispielsweise durch Laser- oder Wasserstrahlschneiden hergestellt. Vorzugsweise ist das zweite Zahnrad 58 ausschließlich mit zur Plattenebene 96 vertikalen Schnitten hergestellt.
3 zeigt eine weitere Ansicht des Pakets oder Stapels aus dem Getriebe 24 und der Rasteinrichtung 26. Die Rasteinrichtung 26 weist eine Rasteinrichtungsgrundplatte 98 auf, die eine diagonal zur Längsrichtung der Rasteinrichtungsgrundplatte 98 angeordnete erste Längsausnehmung 100a aufweist. In der Mitte der ersten Längsausnehmung 100a ist eine kreisrunde erste Rundausnehmung 102a angeordnet. Die Rasteinrichtung 26 weist eine erste Rasteinrichtungszwischenplatte 104 auf, die auf der Rasteinrichtungsgrundplatte 98 angeordnet ist und eine zweite Längsausnehmung 100b aufweist. In der Mitte der zweiten Längsausnehmung 100b ist eine kreisrunde zweite Rundausnehmung 102b angeordnet. Die erste Rasteinrichtungszwischenplatte 104 weist eine erste Lageröffnung 106 auf. Die Rasteinrichtung 26 weist eine zweite Rasteinrichtungszwischenplatte 108 auf, die auf der ersten Rasteinrichtungszwischenplatte 104 angeordnet ist und eine dritte Längsausnehmung 100c aufweist. In der Mitte der dritten Längsausnehmung 100c ist eine kreisrunde dritte Rundausnehmung 102c angeordnet. Die Rasteinrichtung 26 weist schließlich eine Rasteinrichtungsdeckplatte 110 auf, die auf der zweiten Rasteinrichtungszwischenplatte 108 angeordnet ist. Die Rasteinrichtungsgrundplatte 98, die Rasteinrichtungszwischenplatten 104 und 108 und die Rasteinrichtungsdeckplatte 110 sind so mit Hilfe der Federstifte 50 zusammengehalten, dass die Rasteinrichtungsgrundplatte 98, die Rasteinrichtungszwischenplatten 104, 108 und die Rasteinrichtungsdeckplatte 110 deckungsgleich übereinander liegen. Es ergibt sich dadurch auch eine Deckungsgleichheit der Längsausnehmungen 100a–c und ebenso eine Deckungsgleichheit der Rundausnehmungen 102a–c.
Durch die Rundausnehmungen 102a–c ist eine Tasche 112 für einen Schaltstern 114 geschaffen, der in der Tasche 112 angeordnet ist. Der Schaltstern 114 weist eine zentrale Schaltsterndurchstecköffnung 116 auf, die zur Aufnahme einer Welle 20 eingerichtet ist. Der Schaltstern 114 weist eine plane Oberseite 118 und eine plane Unterseite 120 auf.
Die Längsausnehmungen 100a–c bilden zusammen einen Raum, der zur Aufnahme zweier Federrasten 124 eingerichtet ist. Eine Federraste 124 weist eine Feder 126 auf, die einen Raststein 128 in Eingriff mit dem Schaltstern 114 drängt, um die Stellung des Betätigungshebels 18 in einer bestimmten Position einzurasten. Die Rasteinrichtung 26 kann aus zwei oder mehreren Rasteinrichtungszwischenplatten 104, 108 aufgebaut sein, um Standartbleche, d.h. Bleche mit Standartdicken verwenden zu können und gleichzeitig Standartfedern einsetzen zu können.
Die plattenförmigen Elemente wie z.B. die Getriebedeckplatte 38, die Getriebegrundplatte 48, die Zwischenplatte 42 sowie die Rasteinrichtungsgrundplatte 98, die erste Rasteinrichtungszwischenplatte 104, die zweite Rasteinrichtungszwischenplatte 108 und die Rasteinrichtungsdeckplatte 110 sind vorzugsweise mit senkrecht zu den jeweiligen ebenen Ober- bzw. Unterseiten verlaufenden Schnittlinien lasergeschnitten.
In 4 ist die Schaltelementbaugruppe 30 in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Schaltelementbaugruppe 30 weist eine Halteplatte 130 auf, die in etwa dieselbe Form aufweist, wie die Getriebegrundplatte 48. Die Halteplatte 130 weist eine erste Schalterwellenöffnung 132 auf. Eine zweite Lageröffnung 134 ist in einem Haltebügel 136 angeordnet, der an der Halteplatte 130 befestigt ist. Die Schalterwelle 138 weist einen ersten Rundabschnitt 140a bzw. Zylinderabschnitt 140a, einen Außensechskantabschnitt 142, einen Schalterabschnitt 144 und einen zweiten Rundabschnitt 140b auf. An einem axialen Übergang 146 von dem Zylinderabschnitt 140 auf den Außensechskantabschnitt 142 kann eine Fase oder Rundung angeordnet sein. Die Schalterwelle 138 ist mit dem ersten Rundabschnitt 140 und dem Außensechskantabschnitt 142 durch die Schalterwellenöffnung 132 geführt und mit dem zweiten Rundabschnitt 146 in der zweiten Lageröffnung 134 in dem Haltebügel 136 gelagert. Auf dem Schalterabschnitt 144 sind vier dreieckige Betätigungsnocken 148 angeordnet. Diese können -anders als in 4 dargestellt- auf der Schalterwelle 138 in Schritten von 60° zueinander versetzt angeordnet sein. Benachbart zu der Schalterwelle 138 sind vier Federbleche 150a an einer Federblechwelle 150b angeordnet, von denen jeweils eines einem Betätigungsnocken oder Schaltnocken 148 zugeordnet ist. Die vier Federbleche 150a sind so angeordnet, dass sie jeweils mit den Schaltelementen 152 der Schaltelementbaugruppe 30 in Eingriff bringbar sind.
5 zeigt den Endschalter 10 im Querschnitt. Der Betätigungshebel 18 ist an einem Kopfteil 154 der Welle 20 befestigt. Die Welle 20 ist in einem in der Lageranordnung 22 angeordneten Gleitlager 156 radial und axial gelagert. Ein in dem Lagergehäuse 132 angeordneter Dichtring 158 schützt das Gleitlager 156 vor Staub und Schmutz. Die Lageranordnung 22 ist gegen das Gehäuseoberteil 14 mit einem Dichtring 160 abgedichtet.
Das Gleitlager 156 weist ein gewisses radiales Lagerspiel auf, das durch die Differenz des halben Innendurchmessers der Lageröffnung 162 und des halben Außendurchmessers der Welle 20 bestimmt ist. Das erste Zahnrad 54, das auf der Welle 20 angeordnet ist, ist in der ersten Ausnehmung 44 mit Spiel angeordnet, wobei dies den radialen Abstand des ersten Zahnrads 54 von der ersten Ausnehmung 44 bezeichnet. Vorzugsweise ist das radiale Lagerspiel des Gleitlagers 156 kleiner als das Spiel des ersten Zahnrads 54 in der ersten Ausnehmung 44. Vorzugsweise ist das erste Zahnrad 54 dennoch satt in der ersten Ausnehmung 44 angeordnet, so dass die erste Ausnehmung 44 das erste Zahnrad 54 zumindest insoweit zentriert, dass das Einführen der Welle 20 in das Getriebe 24 ohne zusätzliche Zentrierungsmittel möglich ist. Die Welle 20 kann an ihrer Wellenstirnseite 164 eine Fase 166 aufweisen (s. Ausschnitt A in 5). Vorzugsweise ist das Spiel des ersten Zahnrads 54 in der ersten Ausnehmung 44 kleiner als die Abmessung 168 der Fase.
Auch der Schaltstern 114 ist mit Spiel in den Rundausnehmungen 102a–c angeordnet. Vorzugsweise ist das radiale Lagerspiel des Gleitlagers 156 kleiner als das Spiel des Schaltsterns 114 in den Rundausnehmungen 102a–c.
Die Schalterwelle 138 ist in einem in der ersten Lageröffnung 106 angeordneten Lager in der ersten Rasteinrichtungszwischenplatte 104 angeordnet. Ein zweiter Lagerpunkt wird durch die zweite Lageröffnung 134 gebildet, die in dem Haltebügel 136 angeordnet ist. Insgesamt wird durch das Lager in der ersten Lageröffnung 106 und die zweite Lageröffnung 134 eine zweite Lageranordnung gebildet. Die zweite Lageranordnung weist ein Radialspiel auf. Das zweite Zahnrad 58 weist in der zweiten Ausnehmung 46 ein gewisses Spiel auf. Vorzugsweise ist das Radialspiel des Schalterwellenlagers kleiner als das Spiel des zweiten Zahnrads 58 in der zweiten Ausnehmung 46. Vorzugsweise ist das zweite Zahnrad 58 dennoch satt in der zweiten Ausnehmung 46 angeordnet, so dass die zweite Ausnehmung 46 das erste Zahnrad 54 zumindest insoweit zentriert, dass das Einführen der Welle 20 in das Getriebe 24 ohne zusätzliche Zentrierungsmittel möglich ist. Die Schalterwelle 138 kann an ihrer Wellenstirnseite eine Fase aufweisen. Vorzugsweise ist das Spiel des zweiten Zahnrads 58 in der ersten Ausnehmung 44 kleiner als die Abmessung der Fase (analog zu Ausschnitt A).
6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltelementbaugruppe 30 in einer Schnittdarstellung. Die Schaltelementbaugruppe 30 weist ebenfalls eine Halteplatte 130 auf, die baugleich zu der Halteplatte 130 der Ausführungsform in 4 sein kann. Im Unterschied zu der Ausführungsform in 4 ist hier keine Federblechwelle 150a vorhanden, sondern die Federbleche 150b sind Abschnitte eines gebogenen Blechteils 170, das an dem Haltebügel 136 befestigt ist. Die Betätigungsnocken 148 sind exzentrisch zu der Schalterwelle 138 und um 60° oder Vielfache davon zueinander versetzt.

Es wird ein Kreuzendschalter 10 mit einem Gehäuse 12 angegeben, in dem ein Getriebe 24 angeordnet ist, das eine Getriebedeckplatte 38, eine Getriebegrundplatte 48 und wenigstens eine zwischen der Getriebedeckplatte 38 und der Getriebegrundplatte 48 angeordnete Zwischenplatte 42 aufweist. Die Zwischenplatte 42 weist mindestens eine erste Ausnehmung 44 auf, in der ein erstes Zahnrad 54 angeordnet ist. Die Zwischenplatte 42 weist ferner mindestens eine zweite Ausnehmung 46 auf, in der ein zweites Zahnrad 58 angeordnet ist. Das erste Zahnrad 54 weist eine erste Durchstecköffnung 56 und das zweite Zahnrad 58 eine zweite Durchstecköffnung 60 auf. Eine Welle 20 trägt einen außerhalb des Gehäuses 12 angeordneten Betätigungshebel 18 und ist in einer mit dem Gehäuse 12 verbundenen ersten Lageranordnung 22 drehbar gelagert. Die Welle 20 erstreckt sich durch die erste Durchstecköffnung 56, um mit dem ersten Zahnrad 54 drehfest zu koppeln und dieses radial zu lagern. Der Kreuzendschalter 10 weist ferner einen in dem Gehäuse 12 angeordneten Drehschalter 30 auf, der eine Schalterwelle 138 aufweist, die in einer zweiten Lageranordnung (106, 134) drehbar gelagert ist und sich durch die zweite Durchstecköffnung (60) erstreckt, um mit dem zweiten Zahnrad (58) drehfest zu koppeln und dieses radial zu lagern. Bezugszeichenliste:

10	Kreuzendschalter
12	Gehäuse
14	Gehäuseoberteil
16	Gehäuseunterteil
18	Betätigungshebel
20	Welle
22	Erste Lageranordnung
24	Getriebe
26	Rasteinrichtung
28	Schrauben
30	Drehschalter
32	Schrauben
34	Durchführung
36	Inneren des Gehäuses
38	Getriebedeckplatte
40	Umrandung
42	Zwischenplatte
44	Erste Ausnehmung
46	Zweite Ausnehmung
48	Getriebegrundplatte
50	Federstifte
52	Anschlagstift
54	Erstes Zahnrad
56	Erste Durchstecköffnung
58	Zweites Zahnrad
60	Zweite Durchstecköffnung
62	Erster Vorsprung
64	Zweiter Vorsprung
66	Durchgangsöffnung
68	Langloch
70	Erste Wand
72	Zweite Wand
74	Plattenebene
76	Oberseite
78	Unterseite
80	Erste Außenumfangsfläche
82	Wandabschnitte des ersten Zahnrads
86	Oberseite
88	Unterseite
90	Zweite Außenumfangsfläche
92	Wandabschnitte
96	Plattenebene
98	Rasteinrichtungsgrundplatte
100a–c	Längsausnehmungen
102a–c	Rundausnehmungen
104	Erste Rasteinrichtungszwischenplatte
106	Lageröffnung
108	Zweite Rasteinrichtungszwischenplatte
110	Rasteinrichtungsdeckplatte
112	Tasche
114	Schaltstern
116	Schaltsterndurchstecköffnung
118	Oberseite des Schaltsterns
120	Unterseite des Schaltsterns
124	Federrasten
126	Feder
128	Raststein
130	Halteplatte
132	Schalterwellenöffnung
134	Zweite Lageröffnung
136	Haltebügel
138	Schalterwelle
140a, b	Erster, Zweiter Rundabschnitt
142	Außensechskantabschnitt
144	Schalterabschnitt
146	Übergang
148	Betätigungsnocken
150a, b	Federblechwelle, Federbleche
152	Schaltelement
154	Kopfteil
156	Gleitlager
158	Dichtring
160	Dichtring
162	Lageröffnung
164	Wellenstirnseite
166	Fase
168	Abmessung der Fase
170	Blechteil

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

DE 1112182 [0002]
WO 2012/065955 A1 [0003]
DE 1797089 [0005]

Claims

Explosionsgeschützter Kreuzendschalter (10): mit einem Gehäuse (12), mit einem in dem Gehäuse (12) angeordneten Getriebe (24), das eine Getriebedeckplatte (38), eine Getriebegrundplatte (48) und wenigstens eine zwischen der Getriebedeckplatte (38) und der Getriebegrundplatte (48) angeordneten Zwischenplatte (42) aufweist, wobei die Zwischenplatte (42) mindestens eine erste Ausnehmung (44) aufweist, in der ein erstes Zahnrad (54) angeordnet ist, und mindestens eine zweite Ausnehmung (46) aufweist, in der ein zweites Zahnrad (58) angeordnet ist, wobei das erste Zahnrad (54) eine erste Durchstecköffnung (56) und das zweite Zahnrad (58) eine zweite Durchstecköffnung (60) aufweist, mit einer Welle (20), die einen außerhalb des Gehäuses (12) angeordneten Betätigungshebel (18) trägt, und in einer mit dem Gehäuse (12) verbundenen ersten Lageranordnung (22) drehbar gelagert ist und sich durch die erste Durchstecköffnung (56) erstreckt, um mit dem ersten Zahnrad (54) drehfest zu koppeln und dieses radial zu lagern, und mit einem Drehschalter (30), der in dem Gehäuse (12) angeordnet ist und eine Schalterwelle (138) aufweist, die in einer zweiten Lageranordnung (106, 134) drehbar gelagert ist und sich durch die zweite Durchstecköffnung (60) erstreckt, um mit dem zweiten Zahnrad (58) drehfest zu koppeln und dieses radial zu lagern.
Kreuzendschalter (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Zahnrad (54) und das zweite Zahnrad (58) in der ersten und zweiten Ausnehmung (44, 46) mit Spiel angeordnet sind.
Kreuzendschalter (10) nach Anspruch 2, wobei das Spiel größer ist als das radiale Lagerspiel der Welle (20) und/oder der Schalterwelle (138).
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel kleiner als eine an der Wellenstirnseite (164) vorgesehene Fase (166) oder Rundung ist.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Ausnehmung (44) das erste Zahnrad (54) umfasst und wobei die zweite Ausnehmung (46) das zweite Zahnrad (58) umfasst.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste Ausnehmung (44) und die zweite Ausnehmung (46) jeweils Durchgangsöffnungen (44) mit zur Drehachse des jeweiligen Zahnrads (54, 58) parallelen Wänden (70, 72) sind.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Getriebedeckplatte (38), die Getriebegrundplatte (48) und die Zwischenplatte (42) jeweils ebene Elemente sind.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Getriebegrundplatte (48) und/oder die Getriebedeckplatte (38) und/oder die Zwischenplatte (42) und/oder ein Zahnrad (54, 58) lasergeschnitten sind.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (54) und das zweite Zahnrad (58) eine ebene Oberseite (76) und eine ebene Unterseite (78) ausschließlich mit quer zur Oberseite (76) und/oder Unterseite (78) stehenden Schnitten hergestellt sind.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (54) mit dem zweiten Zahnrad (58) kämmt.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (24) genau ein erstes Zahnrad (54) und ein zweites Zahnrad (58) aufweist.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (54) und das zweite Zahnrad (58) in einer Ebene angeordnet sind.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle mit einer Rasteinrichtung (26) gekoppelt ist, die eine Rasteinrichtungsgrundplatte (98), eine Rasteinrichtungsdeckplatte (110) und wenigstens eine Rasteinrichtungszwischenplatte (104, 108) mit einer Tasche (112) aufweist, wobei in der Tasche (112) ein Schaltstern (114) mit einer Schaltsterndurchstecköffnung (116) angeordnet ist, wobei sich die Welle durch die Schaltsterndurchstecköffnung (116) erstreckt.
Kreuzendschalter (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Schalterwelle (138) des Drehschalters (30) eine Nockenwelle ist, die mit einer in dem Gehäuse (12) angeordneten Reihe von Schaltelementen (152) in Eingriff bringbar ist.
Kreuzendschalter nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Gehäuse (12), dass nach der Explosionsschutzart „druckfeste Kapselung“ (ex-d) und/oder „erhöhte Sicherheit“ (ex-e) ausgestaltet ist.