DE10208208B4 - Bausatz aus mehreren Bausatzelementen und einer Welle - Google Patents

Bausatz aus mehreren Bausatzelementen und einer Welle Download PDF

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Abstract

Bausatz, vorzugsweise aus Metall, umfassend – mindestens eine Welle (10) mit nicht-kreisförmigem Profil (12a,12b, 12c, 12d) und – mindestens ein auf die Profilwelle (10) aufschiebbares Bausatzelement (110, 112, 113, 114) zum Zweck der Verlängerung der Profilwelle (10) oder der Wirkverbindung zwischen Profilwelle (10) und einem Betätigungselement (8, 40) über mindestens ein wirkverbindendes Element (19), wobei das Bausatzelement (110, 112, 113, 114) aus mindestens zwei Einzelteilen (200, 202, 203) in materialschlüssiger Verbindung (N, N') miteinander hergestellt ist, und ein erstes Einzelteil (200, 202, 205', 203, 203') mit einer zur Außenkontur (12a, 12b, 12c, 12d) der Profilwelle passenden Innenkontur (22a, 22b, 22d) ausgebildet ist, und das zweite Einzelteil (200, 202, 205', 203, 203') entweder mindestens ein wirkverbindendes Element (19) oder eine Innenkontur (22a') für das Zusammenfügen mit einer weiteren Profilwelle aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bausatz vorzugsweise aus Metall, umfassend mindestens eine Profilwelle und mindestens einem auf die Welle aufschiebbarem Bausatzelement. Die Welle soll mit dem auf die Welle aufschiebbaren Bausatzelement zur Drehmoment-Übertragung (Wirkverbindung) an ein Gerät (beispielsweise an einen Schalter oder einer Tür), an ein weiteres Betätigungselement oder an ein Verlängerungselement der Welle dienen. Beispielsweise zeigt die DE 4240463 A1 Kupplungselemente für eine Achs- oder Wellenverlängerung.
  • Für den Einsatz bisheriger Teile für den angesprochenen Zweck, beispielsweise für die Verlängerung einer Achse oder Welle zur Herstellung einer Drehknopf-Schalter-Betätigung lassen sich mehrere Probleme feststellen.
  • Problem 1: unterschiedliche Abstände zwischen Drehknopf auf der manuellen Betätigungsseite und dem zu betätigenden Schalter verlangen Ausführungen, die dem jeweiligen Abstand angepasst sind. Damit muss ein Satz von Teilen verschiedener Längen bevorratet werden. Dies ist von Nachteil.
  • Problem 2: Über Drehknopf und Achse einer einheitlichen Ausführung sollen unterschiedliche Einrichtungen (Geräte, Schalter, Türverriegelung etc.) betätigbar sein. Daher muss ein Satz verschiedener Ausführungen zur Wirkverbindung mit unterschiedlichen Einrichtungen bevorratet werden. Es besteht also der Nachteil der Vielzahl von zu bevorratenden Einrichtungen, um die Möglichkeiten der Wirkverbindungen nicht zu beschränken.
  • Problem 3: Die Übertragung hoher Drehmomente verlangt spielfreien Sitz der Wirkverbindungselemente auf einer Achse oder Welle. Denn bei Vorhandensein von Spiel entsteht eine Materialbelastung bis hin zur plastischen Verformung der Teile, so dass die Standzeit der Teile bei häufiger Betätigung begrenzt ist. Eine mögliche Lösung des Problems, sollte spielfreien Sitz sicherstellen.
  • Problem 4: Für kleine Stückzahlen hat sich bisher die Herstellung von Teilen im Druckgussverfahren oder als Sinterteile als wirtschaftlich erwiesen. Dies bietet sich auch deshalb an, weil nicht-runde Innenquerschnitte der Teile im Druckguss oder bei Sinterherstellung einfach ausbildbar sind. Dennoch bleibt auch für kleine Stückzahlen die Kostenbelastung bei der Sinterherstellung.
  • Problem 5: Die Teile können wegen der komplizierten Geometrie nicht als Drehteile hergestellt werden. Als Alternative werden bisher Sinter- oder Druckgussteile verwendet. Anzustreben wäre daher eine Lösung, bei der Drehteile einsetzbar sind, bei denen die Innenkontur mit Reibwerkzeugen herstellbar ist.
  • In der DE 2738212 A1 ist ein Drehknopf beschrieben, der aus mehreren Bauteilen besteht, die aus wenigen gleichen Bauteilen kombiniert und materialschlüssig durch Kleben oder Ultraschall verbunden werden. Damit entsteht jedoch ein Betätigungselement, welches nicht als Element eines Bausatzes einsetzbar ist.
  • Aus DE-AS 1195130 ist eine Kupplung zweier Rundwellen dargestellt, die zur Betätigung eines Potentiometers eingesetzt werden. Die Verbindung der Wellen erfolgt über einen speziell gebogenen Blechstreifen, mit dem mittels zweier Klemmschrauben die Enden der Wellen verbindbar sind. Nach diesem Prinzip lässt sich nur ein begrenztes, für ein Potentiometer ausreichendes Drehmoment übertragen. Zur Verlängerung der Wellen, müssen Wellen verschiedener Längen bevorratet werden.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung mindestens ein Bausatzelement anzugeben, mit dem eine Profilwelle verlängerbar ist oder einen Mitnehmer anzugeben, welcher zwischen Profilwelle und einem Betätigungselement angeordnet wird, wodurch sich die zuvor aufgeführten Nachteile vermeiden lassen.
  • Mit der Erfindung gelingt es, die aufgezeigten Probleme mit einer Lösung zu beantworten, die im Hauptanspruch wiedergegeben ist. Weiterführende Ausführungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Der Kern der Erfindung liegt darin, dass zwei ein Bausatzelement bildende Einzelteile in materialschlüssiger Verbindung miteinander hergestellt sind, und ein erstes Einzelteil mit einer zum Querschnitt der Welle passenden Innenkontur ausgebildet ist, und das zweite Einzelteil funktionell als Verlängerung der Welle und/oder als Wirkverbindung zwischen Welle und dem Betätigungselement ausgebildet ist. Als Wirkverbindung kann jede Art von Kraftübertragung gemeint sein, also mit drehender, stoßender, drückender oder ziehender Wirkung. Beispielsweise kann eine solche Kraftübermittlung zwischen einem Drehknopf und der Welle, oder zwischen der Welle und einer weiteren Einrichtung (beispielsweise einem Schalter, einem Gerät oder einer Tür) vorhanden sein.
  • Vorzugsweise ist die materialschlüssige Verbindung eine Schweißverbindung, wobei eine Reibverschweißung oder eine Widerstandsverschweißung eingesetzt werden kann.
  • Mit der Erfindung erzielt man den Vorteil, dass eine Vielzahl der möglichen Einzelteile als Drehteile ausgebildet sein können. Damit kann der wirtschaftliche Vorteil dieser Herstellart eingesetzt werden. Das aus zwei Einzelteilen gebildete Bausatzelement hat in der Regel eine derart komplizierte Geometrie, dass das Bausatzelement nicht als Drehteil und in den meisten Fällen auch nicht als Sinterteil ausgebildet werden kann.
  • Durch die Vielfalt der möglichen Kombinationen der Einzelteile des Bausatzes lässt sich bei einer relativ kleinen Zahl verschiedener Einzelteil-Typen eine hohe Variabilität der Bausatzelemente erreichen. Die Einzelteile können wirtschaftlich hergestellt und bevorratet werden. Die möglichen Bausatzelement-Typen werden durch die materialschlüssige Verbindung nach Bedarf und einrichtungsspezifischem Zuschnitt mit hohem Qualitätsanspruch angefertigt.
  • Nicht nur in einem, sondern in beiden ein Bausatzelement bildenden Einzelteilen kann eine Innenkontur ausgebildet sein; auch je mit unterschiedlicher Innenkontur der Einzelteile.
  • Die Innenkontur eines Einzelteils kann das Einzelteil in voller Länge durchsetzen oder die Innenkontur kann als Sackloch ausgebildet sein.
  • Die Außenkontur eines Einzelteils soll für den Zweck der Verbindung oder Verlängerung der Welle nicht-kreisförmig ausgebildet sein, so dass das Zusammenfügen des Einzelteils mit einer weiteren Welle oder einem weiteren Betätigungselement möglichst spielfrei möglich ist und ein hohes Drehmoment übertragbar wird. In Wellen-Schalter-Kombinationen müssen Drehmomente von mehr als 50 Nm übertragbar sein.
  • Die Ausbildung der Einzelteile als wirkverbindende Teile kann vielfältig sein. Es kann eine Mitnehmerscheibe, eine oder mehrere Mitnehmernocken, ein Schlitz, ein Steg oder andere geeignete wirkverbindende Elemente an einem Einzelteil ausgebildet sein.
  • Zur sicheren Befestigung auf der Welle kann an einem Einzelteil mindestens ein Befestigungsmittel, wie Klemmschraube, Schnappverschluss oder eine andere lösbare Verbindung ausgebildet sein.
  • Als Innen-, bzw. Außenkontur kann ein punkt- oder drehsymmetrisches Profil vorgesehen sein. Hierfür kommt als regelmäßige Ausbildungen ein Vieleck (Dreieck, Quadrat, Sechseck, Ellipse, Torx-Profil oder andere) infrage. Möglich sind jedoch auch unsymmetrische Profile der Innen-, bzw. der Außenkontur, beispielsweise ein Rechteck, ein Kreis mit abgeschnittenem Segment usw. Vergleiche auch Beschreibung zur 5.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen
  • 1: eine Drehknopf-Wellen-Wirkverbindung,
  • 2: drei verschiedene Einzelteile,
  • 3 bis 5: je ein Bausatzelement und
  • 6 und 7: verschiedene Querschnittsformen.
  • In 1 ist ein typischer Bausatz für eine Wirkverbindung zwischen einem Drehknopf 8 und einem Schalter 80 gezeigt. Am Schalter ist ein Betätigungselement 40 vorhanden, welches über die Welle drehend beansprucht wird. Das zentrale Element ist die Welle 10 mit nicht rotationssymmetrischem Querschnitt 12a bis 12d. An beiden Enden der Welle sind je ein Bausatzelement 113, 114 aufgeschoben und mit Klemmschrauben 17 befestigt. Vom Drehknopf 8 ist über die Welle eine Betätigung des Schalters 80 vornehmbar. Der Abstand von Drehknopf und Schalter wird mit der Länge der Welle überbrückt. Zum Drehknopf 8 hin sind zwei Mitnehmernocken 19 gezeigt.
  • Jedes Bausatzelement 113 und 114 ist aus mindestens zwei Einzelteilen gebildet, die im weiteren näher erläutert werden. Die Einzelteile haben Innenkonturen (22a, 22d), die zum Außenprofil der nicht-kreisförmigen Welle 10 passen.
  • Die Innenkontur ist jeweils passend zur Außenkontur 12 der Welle 10 ausgebildet. Das zweite Einzelteil dient funktionell als Verlängerung der Welle 10 und/oder als Wirkverbindung zwischen Welle 10 und einem weiteren Betätigungselement (8, 40).
  • In 2a, 2b und 2c sind drei verschiedene Einzelteile 200, 202, 203 gezeigt, die sich in der Ausbildung der Innenkontur 22a, 22b unterscheiden. Jedes Einzelteil hat eine Klemmschraube 17. Die Außenform ist für den jeweiligen Zweck kaum erheblich, so dass diese rund (wie in 2a) oder rechteckig oder quadratisch sein kann; jeweils mit Ausbildung einer Fase für die Anbringung der Klemmschraube.
  • Die 3 bis 5 zeigen verschiedene Bausatzelemente. In 3 ist eine Scheibe 204 im Zusammenbau mit einem Einzelteil vom Typ nach Bezugszeichen 202 gezeigt. Die Scheibe dient zur Befestigung mittels Nieten oder Schrauben an einem flachen Gegenstand, siehe Teil 114 auch 1. Am Einzelteil 202 kann auch eine in der 3 jedoch nicht dargestellte Klemmschraube angebracht sein.
  • 4 zeigt zwei (mit Ausnahme der Innenkonturen 22a und 22b) identische Einzelteile 203' und 203'' zu einem Bausatzelement 110. Die Einzelteile sind mit einander verschweißt, wobei eine Schweißnaht N zwischen ihnen ausgebildet ist.
  • 5 zeigt ein weiteres Bausatzelement 112, bei dem ein Einzelteil 202 eine Innenkontur 22a und das andere Einzelteil 205 eine quadratische Außenkontur 12a aufweist. Das rechte Teilbild zeigt die Aufsicht auf das Bausatzelement 112 von rechts. An dieser Stelle wird daraufhingewiesen, dass es Anwendungen gibt, bei denen als Außenkontur ein rechteckiges Profil anstelle des quadratischen Profils 12a eingesetzt wird. Solche Verbindungen werden benötigt, wenn eine Verschieblichkeit des Betätigungselements senkrecht zur axialen Richtung verlangt wird.
  • Wiederum sind die beiden Einzelteile 202, 205 an der Materialverbindung N verschweißt. Mit Bezugszeichen 205' ist ein Element dargestellt, welches dem Einzelteil 202 entspricht, ausgebildet jedoch ohne Klemmschraube und ohne Innenkontur. Das Element 205 kann als einstückiger Gegenstand hergestellt sein. Es kann jedoch auch durch Verschweißen der beiden getrennten Teile 205' und 205'' hergestellt sein. Damit wird ein Beispiel angegeben, bei dem das Bausatzelement 112 aus drei Einzelteilen hergestellt ist. Durch das Bezugszeichen N' ist eine Schweißverbindung andeutend, mit der erfindungsgemäß das Bausatzelement 112 herstellbar ist.
  • In den 6 und 7 sind vier Konturen gezeigt. Mit den Bezugszeichen 12a (Quadrat), 12b (Dreieck) und 12d (Torx-Profil) sind nicht-keisförmige Konturen gezeigt, die als Innenkonturen für Einzelteile möglich sind. Die Querschnitte können aber auch als Außenkonturen einer Welle oder von Einzelteilen gedacht sein. Mit Bezugszeichen 12c ist als unsymmetrische Kontur ein Kreis mit abgeschnittenem Segment zur Verwendung als Innen- oder als Außenkontur abgebildet. In der 7 ist das Zusammenspiel einer Welle 10 mit einem Einzelelement am Beispiel eines Torx-Querschnitts dargestellt; wobei 12d eine Außenkontur und 22d die entsprechende Innenkontur zeigt.

Claims (6)

  1. Bausatz, vorzugsweise aus Metall, umfassend – mindestens eine Welle (10) mit nicht-kreisförmigem Profil (12a,12b, 12c, 12d) und – mindestens ein auf die Profilwelle (10) aufschiebbares Bausatzelement (110, 112, 113, 114) zum Zweck der Verlängerung der Profilwelle (10) oder der Wirkverbindung zwischen Profilwelle (10) und einem Betätigungselement (8, 40) über mindestens ein wirkverbindendes Element (19), wobei das Bausatzelement (110, 112, 113, 114) aus mindestens zwei Einzelteilen (200, 202, 203) in materialschlüssiger Verbindung (N, N') miteinander hergestellt ist, und ein erstes Einzelteil (200, 202, 205', 203, 203') mit einer zur Außenkontur (12a, 12b, 12c, 12d) der Profilwelle passenden Innenkontur (22a, 22b, 22d) ausgebildet ist, und das zweite Einzelteil (200, 202, 205', 203, 203') entweder mindestens ein wirkverbindendes Element (19) oder eine Innenkontur (22a') für das Zusammenfügen mit einer weiteren Profilwelle aufweist.
  2. Bausatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die materialschlüssige Verbindung (N, N') eine Schweißverbindung ist.
  3. Bausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Einzelteil (200, 202, 205', 203, 203') eine Mitnehmerscheibe ausgebildet ist.
  4. Bausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Einzelteil (200, 202, 205', 203, 203') mindestens eine Mitnehmernocke (19) ausgebildet ist.
  5. Bausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Einzelteil mindestens ein Klemm-, Schnapp- oder Schraubelement (17) ausgebildet ist, mit der das Bausatzelement (110, 112, 114) auf der Profilwelle (10) festsetzbar ist.
  6. Bausatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Innenkontur (22a'), bzw. als Außenkontur der Profilwelle (10) ein unsymmetrisches Profil (12c) ausgebildet ist.
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