DE19911539C1 - Motorantrieb für Stufenschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Motorantrieb für einen Stufenschalter mit einer oder mit mehreren Steuerwellen, auf denen jeweils mindestens eine Nockenscheibe einstellbar befestigt ist. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Nockenscheibe aus elastischem Material besteht, geschlitzt ist und eine Innenverzahnung aufweist, die auf einer korrespondierenden Außenverzahnung der jeweiligen Steuerwelle verrastbar ist. Durch kurzzeitiges Aufweiten der Nockenscheibe ist deren Verdrehung um eine oder mehrere Rasten relativ zur Steuerwelle möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Motorantrieb für einen Stufenschalter gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.

Ein solcher Motorantrieb ist aus der Firmenschrift "Inspektionsanleitung Motorantrieb MA7", Impressum IA68/77de-0780/1000 bekannt.

Ein solcher gattungsgemäßer Motorantrieb dient zur Einstellung des jeweils zugeordneten Stufenschalters auf die entsprechende gewünschte Betriebsstellung. Der Motorantrieb weist dazu einen Elektromotor auf, der eine Antriebswelle des jeweiligen Stufenschalters betätigt. Die gesamte elektrische Steuerung des Motorantriebes, die als Schrittschaltung ausgeführt ist, weist dabei ein Steuergetriebe auf, in dem eine Steuerwelle und gegebenenfalls von dieser angetriebene weitere Wellen angeordnet sind, die bei jedem Schaltvorgang, d. h. jeder Umschaltung des Stufenschalters von einer Stufe auf eine - benachbarte - andere Stufe um genau eine Umdrehung gedreht wird bzw. werden. Auf dieser Steuerwelle sind mehrere, mit stirnseitigen Steuernocken versehene, Nockenscheiben angeordnet, die mit jeweils zugeordneten elektrischen Mikroschaltern bzw. Nockenschaltern korrespondieren. Diese Nockenschalter erfüllen verschiedene Funktionen: Einerseits dienen sie zur Realisierung des Prinzips der Schrittschaltung, bei der die Laufzeit durch eine entsprechende Steuernocke auf einer der Nockenscheiben mit jeweils einer Umdrehung je Umschaltvorgang bestimmt ist, sowie, als zweipolige Wechselschalter ausgebildet, zur Festlegung der jeweiligen Betätigungsrichtung des Stufenschalters, d. h. der Schaltrichtung "Höher" oder "Tiefer", abhängig von der Drehrichtung des Motorantriebes und damit der Steuerwelle. Andererseits dienen sie zur Realisierung der verschiedensten Melde- und Überwachungsfunktionen.

Auf Seite 9 der eingangs genannten Firmenschrift ist eine solche bekannte Nockenscheibe mit einer stirnseitigen Steuernocke dargestellt. Die Nockenscheibe ist geschlitzt und weist einen seitlichen Befestigungsflansch auf, der mittels Klemmschrauben und einer Gewindehülse kraftschlüssig auf der Steuerwelle verspannt wird, wodurch die Nockenscheibe befestigt wird.

Diese Anordnung weist mehrere Nachteile auf:
Zum einen erfordert sie einen erheblichen Platzbedarf; die Steuerkontur der Nockenscheibe muß eine gewisse Mindestdicke aufweisen, um zuverlässig mit Betätigungsrollen des jeweiligen Nockenschalters zu korrespondieren, zusätzlich muß zumindest an einer Seite noch der beschriebene Befestigungsflansch angeformt sein, der ebenfalls - schon wegen der ihn durchdringenden Befestigungsmittel - ebenfalls eine erhebliche Stärke aufweisen muß. Insgesamt sind die einzelnen Nockenscheiben damit naturgemäß relativ dick. Da üblicherweise mehrere solche Nockenscheiben übereinander paketartig auf der Steuerwelle angeordnet und befestigt sind, ist der Platzbedarf erheblich.

Ein anderer, vielleicht noch bedeutenderer Nachteil der bekannten Anordnung besteht in der unbefriedigenden Verstell-, d. h. Justiermöglichkeit. Zum Verstellen einer Nockenscheibe muß die entsprechende Klemmschraube zunächst einmal gelöst werden; wird sie zu weit herausgedreht, kann sie dabei verlorengehen und in den Motorantrieb fallen. Ein Wiedereinschrauben in die Gewindehülse ist wegen der eingeschränkten Platzverhältnisse schwierig. Bei gelöster Klemmverbindung dreht sich die jeweilige Nockenscheibe frei auf der Steuerwelle; es ist dabei schwierig, einen bestimmten, in der Regel kleinen, Verstellwinkel neu einzustellen. Erschwerend kommt hinzu, daß beim Festziehen der Klemmschraube eine unbeabsichtigte Verstellung nicht ausgeschlossen ist. Insgesamt gibt es bei der Justierung der einzelnen Nockenscheiben keinen Anhaltspunkt an der Nocke selbst darüber, wie groß die vorgenommene Verstellung tatsächlich ausgefallen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Motorantrieb anzugeben, der einen einfachen und platzsparenden Aufbau der gesamten Nockenschalteranordnung aufweist und zudem eine leichte, schnell durchzuführende und vor allem um definierte Verstellwege mögliche Justierung der Nockenscheiben gestattet.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Motorantrieb mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Motorantriebes besteht zunächst einmal darin, daß die Nockenscheiben keine zusätzlichen Befestigungsmittel, die ihre Dicke erhöhen, aufweisen. Sie werden durch die gleichermaßen formschlüssige und kraftschlüssige Arretierung ihrer Innenverzahnung auf der außenverzahnten Steuerwelle befestigt, ohne daß es zusätzlicher Klemmungen, Schraubverbindungen oder anderer Mittel bedarf. Die notwendige Dicke der stirnseitigen Steuernocke definiert damit die Gesamtdicke der Nockenscheibe.

Auf besonders vorteilhafte Weise ist die erfindungsgemäße Nockenscheibe an ihrer Stirnseite mit Verstelleingriffen in der Nähe des Schlitzes, beispielsweise mit Bohrungen, die am Umfang verteilt sind, versehen. Zur Verstellung braucht dann nur ein Nagel, ein Dorn o. ä. in einen solchen Verstelleingriff eingeführt zu werden. Durch hebelartige Bewegung dieses eingeführten Werkzeuges erfolgt ein geringes Aufweiten der elastischen Nockenscheibe, die Verzahnungen geraten außer Eingriff, und auf einfache und zudem definierte Weise ist eine Verstellung möglich. Definiert deshalb, weil jeder einzelne Zahn, der übersprungen wird, deutlich wahrgenommen wird. Allein durch Loslassen, d. h. Entfernen des Werkzeuges, geht die elastische Nockenscheibe wieder in ihre Ruheposition zurück, verrastet sich aufs neue und ist damit fest. Besonders vorteilhaft ist dabei, daß kein freies Drehen der Nockenscheibe möglich ist, damit ist auch ein etwa unbeabsichtigtes Verstellen beim Befestigen ausgeschlossen. Die gesamte Justierung der Nockenscheiben ist einfach, schnell und genau.

Nach besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Dimensionierung der korrespondierenden Verzahnungen von Nockenscheibe einerseits und Steuerwelle andererseits derart gewählt werden, das eine Relation zu den einzelnen Schaltschritten des zu betätigenden Stufenschalters besteht. Üblicherweise wird eine Betätigung des Stufenschalters, d. h. ein Umschalten von einer Anzapfungsstufe auf eine benachbarte andere Anzapfungsstufe, in 33 Schaltschritte unterteilt, die bei jeder Umschaltung nacheinander durchlaufen werden. Legt man jetzt etwa fest, daß jeder Zahn der korrespondierenden Verzahnungen einem Viertel eines Schaltschrittes entsprechen soll, so ergeben sich 132 einzelne Zähne, mit denen die Steuerwelle als Außenverzahnung und die Nockenscheibe als Innenverzahnung zu versehen sind. In diesem Fall läßt sich auf einfache und komfortable Weise eine definierte Justierung jeder Nockenscheibe in beiden Richtungen um einen Viertel Schaltschritt oder ein Mehrfaches davon vornehmen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Nockenscheibe eines erfindungsgemäßen Motorantriebes allein in seitlicher Schnittdarstellung

Fig. 2 eben diese Nockenscheibe von vorn

Fig. 3 wieder diese Nockenscheibe von vorn, diesmal jedoch im montierten Zustand

Eine Nockenscheibe 1 ist mit einer zentrischen Öffnung 2 versehen, die eine Verzahnung 3 aufweist. An der Stirnseite besitzt die Nockenscheibe 1 eine Steuerkontur 4, die mit hier nicht dargestellten Betätigungsrollen jeweiliger Nockenschalter auf an sich bekannte Weise korrespondiert. Die gesamte Nockenscheibe 1 ist aus in gewissen Grenzen elastischem Material, vorzugsweise Kunststoff, einstückig gefertigt und besitzt seitliche Aussparungen 5. Diese Aussparungen 5 sind aus Materialersparnisgründen sinnvoll; für die Funktion sind sie jedoch nicht erforderlich. Zwischen diesen Aussparungen 5 sind aus Stabilitätsgründen Stege 6 stehengelassen. In solchen Stegen sind stirnseitig offene Verstelleingriffe 7 vorgesehen. Die Nockenscheibe 1 ist mit einem Schlitz 8 versehen. Im Ruhezustand weist die zentrische Öffnung 2 einen Innendurchmesser d1 auf, der geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser d2 einer Steuerwelle 9, auf der die Nockenscheibe 1 arretiert werden soll. Im entspannten Zustand weist der Schlitz 8 eine geringe Breite a1 auf.

In Fig. 3 ist die montierte Anordnung dargestellt. Die Steuerwelle 9 ist mit einer Verzahnung 10 versehen, die mit der Verzahnung 3 der Nockenscheibe 1 korrespondiert. Durch die beschriebenen Relationen zwischen dem Innendurchmesser d1 der Nockenscheibe 1 einerseits und dem Außendurchmesser d2 der Steuerwelle 9 andererseits ist jetzt die Nockenscheibe 1 aufgeweitet; der Schlitz 8 weist eine deutlich größere Breite a2 auf. Wird jetzt ein nicht dargestelltes Werkzeug in einen der Verstelleingriffe 7 eingeführt und mit diesem Werkzeug eine seitliche Hebelbewegung vollführt, so wird kurzzeitig die Nockenscheibe 1 noch weiter aufgeweitet, d. h. der Schlitz 8 wird noch breiter. Dadurch geraten die korrespondierenden Verzahnungen 3, 10 außer Eingriff, die Nockenscheibe kann verdreht werden und beim Erreichen der gewünschten neuen Position durch einfaches Loslassen des Werkzeuges allein durch ihre elastische Wirkung erneut formschlüssig arretiert werden.

Claims (4)

1. Motorantrieb für einen Stufenschalter,
wobei ein Steuergetriebe vorgesehen ist, das mindestens eine Steuerwelle aufweist, die bei jeder Betätigung des Stufenschalters gedreht wird,
wobei auf der mindestens einen Steuerwelle jeweils mindestens eine geschlitzte Nockenscheibe mit einer zentrischen Öffnung befestigt ist, die an ihrer Stirnseite eine Steuerkontur, insbesondere mindestens eine Steuernocke, aufweist, die mit mindestens einem zugeordneten Nockenschalter korrespondiert,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mindestens eine Steuerwelle (9) zumindest im Bereich der Befestigung der jeweiligen Nockenscheibe (1) an ihrem Umfang mit einer Verzahnung (10) versehen ist,
daß die zentrische Öffnung (2) der Nockenscheibe (1) mit einer korrespondierenden Verzahnung (3) versehen ist,
daß die Nockenscheibe (1) aus elastischem Material besteht,
daß im entspannten, unmontierten Zustand der Durchmesser (d1) der zentrischen Öffnung (2) der Nockenscheibe (1) kleiner ist als der Durchmesser (d2) der Steuerwelle (9), auf der sie befestigt werden soll, derart, daß die Nockenscheibe (1) mittels ihrer Verzahnung (3) auf der korrespondierenden Verzahnung (10) der jeweiligen Schaltwelle (9) formschlüssig verrastbar ist.

2. Motorantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite der mindestens einen Nockenscheibe (1) jeweils mindestens ein, im wesentlichen radial nach innen führender, Verstelleingriff (7) vorgesehen ist.

3. Motorantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Verstelleingriff (7) in der Nähe des Schlitzes (8) der Nockenscheibe (1) angeordnet ist.

4. Motorantrieb nach Anspruch 1 oder 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die korrespondierenden Verzahnungen (3, 10) derart bemessen sind, daß ihre Zähnezahl der Zahl der Schaltschritte des vom Motorantrieb zu betätigenden Stufenschalters oder einem Vielfachen davon entspricht.