DE202017107118U1

DE202017107118U1 - Schalteinrichtung mit mindestens einem elektrischen Schaltelement und einer Nockenwelle

Info

Publication number: DE202017107118U1
Application number: DE202017107118.9U
Authority: DE
Original assignee: Steute Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: Steute Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2019-02-27
Anticipated expiration: 2027-11-24

Abstract

Schalteinrichtung aufweisend mindestens ein von einem Nocken einer Nockenwelle (3) betätigtes Schaltelement (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken als Raumnocken (4) ausgebildet ist und dass das mindestens eine Schaltelement (7) zum Einstellen eines Schaltpunkts im Wesentlichen parallel zu einer Achse der Nockenwelle (3) verschiebbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung, aufweisend mindestens ein von einem Nocken einer Nockenwelle betätigtes Schaltelement. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine derartige Schalteinrichtung, bei der die Nockenwelle mit einem Hebel oder einem hebelähnlichen Stellorgan zur Betätigung der Schalteinrichtung gekoppelt ist, beispielsweise einen Bandschieflaufschalter.
Nockenwellen finden sich in großer Zahl bei Ventiltrieben von Verbrennungsmotoren. Dabei ist der Einsatz sogenannter Raumnocken bekannt, bei denen durch die Veränderung der Lage des Ventil-Wirkangriffspunktes auf dem Raumnocken parallel zur Nockenwellenachse das Öffnungs- und Schließverhalten des Ventils beeinflusst wird. Es wird dabei entweder die Nockenwelle entlang ihrer Achse oder es werden Zwischenglieder wie z.B. Schlepp- oder Kipphebel verschoben.
Ferner werden Nockenwellen vielfach in hebelbetätigten Schalteinrichtungen eingesetzt. Dabei ist ein Betätigungshebel in der Regel auf einer als Nockenwelle ausgebildeten Schaltwelle befestigt, die Nocken aufweist, über die mittelbar oder unmittelbar ein oder mehrere Schalter abhängig vom Drehwinkel der Welle betätigt werden. Eine grobe Grundeinstellung der Schaltpunkte wird dabei vom Einrichter über den Befestigungswinkel des Hebels auf der Nockenwelle vorgenommen. Die Feineinstellung erfolgt hingegen über Maßnahmen in der Wirkstrecke zwischen Nocken und Betätigungselement.
In der Druckschrift JP 5279855 B2 wird eine Schalteinrichtung mit einem Schaltnocken beschrieben, der einen äußeren Nockenteil aufweist, der über ein Einstellgewinde verdreht werden kann, das in ein Gegengewinde eines inneren Nockenteils eingreift, das relativ zur Nockenwelle starr oder einstückig mit dieser ausgebildet ist. Nachteilig sind hier stets die aufwändig zu montierenden Komponenten.
Die Druckschrift DE1241893 B beschreibt eine Schalteinrichtung mit einem in Achsrichtung einer Nockenwelle über den Umfang unterschiedlich abgestuften Schaltnocken zur Betätigung zweier Schaltelemente über koaxial angeordnete Übertragungselemente. Der Schaltvorgang erfolgt hier durch Drehen und/oder axiales Verschieben der Nockenwelle bei feststehenden Schaltelementen. Die koaxial angeordneten Übertragungselemente sind hier zwingend erforderlich, eine Einstellbarkeit hinsichtlich der Schaltpunkte ist nicht beschrieben. Des Weiteren handelt es sich um eine Schalteinrichtung zur Begrenzung der Funktion eines Gerätes mit einem Ausleger, der um eine senkrechte und eine waagerechte Achse schwenkbar ist, beispielsweise eines Kranes.
Gemäß der Druckschrift US 3,770,924 A erfolgt die Einstellung eines Schaltpunktes über zwei Elemente eines zwischen Nockenwelle und Schaltelement angeordneten Schlepphebels. Nachteilig sind hier die zahlreichen und aufwändig zu montierenden Komponenten.
Die in der Druckschrift DE 6906848 U beschriebene Schalteinrichtung verfügt über eine Einstellmöglichkeit bei geschlossenem Schaltergehäuse, die jedoch aufwändig ausgestaltet und wegen einer gekrümmten Gleitführung eines zu verstellenden ringsegmentartigen Elementes klemmanfällig ist.
Aufgabe der Erfindung ist somit, eine Schalteinrichtung mit einfacher Einstellbarkeit der Schaltpunkte der Schalter zu schaffen, die betriebssicher ist, aus wenigen Komponenten besteht und einfach zu montieren ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Nocken als Raumnocken ausgebildet ist und dass das mindestens eine Schaltelement zum Einstellen eines Schaltpunkts im Wesentlichen parallel zu einer Achse der Nockenwelle verschiebbar angeordnet ist. Bei einem Raumnocken verändert sich der Querschnitt des Nockens in axialer Richtung der Nockenwelle. Durch die Verschiebbarkeit des Schaltelements kann der Schaltpunkt, auch Schaltschwelle genannt, des mindestens einen Schaltelements variiert werden, indem die Position des Schaltelements entlang der Achse der Nockenwelle geändert wird. Die Nockenwelle liegt dabei vorteilhaft in ihrer axialen Position fest. Die beschriebene Lösung kann auch bei Schalteinrichtungen mit mehreren Schaltelementen umgesetzt werden, deren Position dann individuell oder gemeinsam geändert werden kann.
Eine Weiterbildung der Lösung sieht eine Verstellmöglichkeit außerhalb eines die Nockenwelle und das mindestens eine Schaltelement aufnehmenden gemeinsamen Gehäuses vor. Ausführungsformen der Erfindung können beispielsweise in hebelbetätigten Schaltern, insbesondere in Bandschieflaufschaltern, eingesetzt werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigt

1 einen Bandschieflaufschalter in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Vestellmöglichkeit von außen,
2 einen Bandschieflaufschalter in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Verstellmöglichkeit von außen, und
3 die in den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 eingesetzte Nockenwelle samt Raumnocken.

Gezeigt sind in den Figuren nur die erfindungsrelevanten Komponenten. Weitere Komponenten, die üblicherweise zu einem Bandschieflaufschalter gehören, wie z.B. Gehäusedeckel, Rast- und Rückstellmechanismen, sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
In 1 ist ein Bandschieflaufschalter 1 als Beispiel einer Schalteinrichtung mit einem Gehäuse 2 gezeigt. In diesem ist drehbar eine Nockenwelle 3 mit einem auf dieser fest gehaltenen oder mit dieser einstückig ausgeführten Raumnocken 4 gelagert. Mit der Nockenwelle 3 ist ein Rollenhebel 5 verbunden, der die Nockenwelle 3 in Drehrichtung gegen die Kraft einer Rückstellfeder 6 betätigt.
Ein oder mehrere Schaltelemente 7 sind mit jeweils einem der Nockenwelle 3 zugewandten Betätigungselement 8 neben der Nockenwelle 3 angeordnet. Bei den hier dargestellten Schaltelementen 7 handelt es sich beispielsweise um gängige Mikroschalter, die Stößel als Betätigungselemente 8 aufweisen. Es sind jedoch jedwede andere Arten von Schaltelementen, beispielsweise kontaktlos arbeitende oder den Betätigungsweg erfassende Schaltelemente, mit jedweden anderen Betätigungselementen, beispielsweise Rollenstößeln oder Hebeln, denkbar. Es können elektro-mechanische Schaltelemente oder auch Halbleiter-basierte Schaltelemente, wie beispielsweise Hall-Sensoren eingesetzt werden.
Die Schaltelemente 7 sind in bzw. auf Schlitten 9 angeordnet, die ihrerseits in geeigneter, hier nicht dargestellter Weise auf mit dem Gehäuse verbundenen Gleitplatten 10 derart gehalten sind, dass sie parallel zur Achse der Nockenwelle 3 verschiebbar sind und an jeder gewünschten Stelle fixiert werden können. Hierzu geeignete Haltemöglichkeiten wie z.B. Schraubklemmverbindungen sind dem Durchschnittsfachmann bekannt und hier nicht dargestellt.
Die Kontur des Raumnockens 4 ist so gewählt, dass durch das Verschieben der Schlitten 9 mit den Schaltelementen 7 der im folgenden Schaltwinkel genannte Winkel des Rollenhebels 5, an dem das jeweilige Betätigungselement 8 von der entsprechenden Nockenflanke 11 über den Schaltpunkt des entsprechenden Schaltelementes 7 hinaus in die eine oder andere Richtung betätigt wird, nach Wunsch eingestellt werden kann. Als Einstellhilfe kann der Raumnocken 4 hierzu mit einer Skala 14 versehen sein, deren Werte für die sich jeweils daraus ergebenden Schaltwinkel kennzeichnend sind.
2 zeigt einen weiteren Bandschieflaufschalter 1 als ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in diesem Ausführungsbeispiel gleiche oder gleich wirkende Elemente wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 2 des Bandschieflaufschalters 1 der 2 Bohrungen 12 zum Aufnehmen einer Einstellwelle 13 auf. Bei der Einstellwelle 13 kann es sich um eine Gewindestange, eine Schneckenwelle oder ein ähnliches, zur Verstellung geeignetes Element handeln, das in geeigneter Weise im Gehäuse 2 drehbar gelagert ist und das von außen direkt, beispielsweise über eine einstückig angeformte Kurbel, oder mittels eines Hilfsmittels, beispielsweise eines Schraubendrehers, in Drehrichtung betätigt werden kann. Die Drehbewegung der Einstellwelle 13 wird über deren Gewinde, Schnecke o.ä. auf den oder die als Gegenstück(e) ausgebildete(n) Schlitten 9 übertragen, die daraufhin in axialer Richtung der Nockenwelle 3 verfahren werden können. Mit den Schlitten 9 können entsprechend die Schaltelemente 7 in eine Position gebracht werden, in der sie zum gewünschten Schaltwinkel geschaltet werden.
In 3 ist die Nockenwelle 3 der Bandschieflaufschalter 1 der 1 und 2 samt Raumnocken 4 separat dargestellt. Im hier gezeigten Beispiel weisen Nockenflanken 11 des Raumnockens 4 einen Verlauf auf, der einer zwischen den Enden des Verstellbereiches linear verlaufenden Änderung des Schaltwinkels entspricht. Im Rahmen der geometrischen Realisierbarkeit ist jedoch auch jeder andere gewünschte Verlauf der Nockenflanken 11 möglich. Auch ist es möglich, über einen hier nicht gezeigten Verlauf der Nockenhöhe und den damit veränderlichen Hub der Betätigungselemente das Wirkverhalten der Schaltelemente einzustellen. Ebenso sind die hier auf einer Skala 14 dargestellten Schaltwinkel-Endwerte 15 als Beispiel anzusehen. Ebenfalls im Rahmen der geometrischen Realisierbarkeit sind beliebige andere Endwerte möglich. Ferner ist es möglich, über die hier dargestellten Endwerte hinaus weitere Schaltwinkel-Werte anzubringen oder eine gänzlich andere geeignete Form der Skalendarstellung zu wählen.
Bezugszeichenliste

1: Bandschieflaufschalter
2: Gehäuse
3: Nockenwelle
4: Raumnocken
5: Rollenhebel
6: Rückstellfeder
7: Schaltelement
8: Betätigungselement
9: Schlitten
10: Gleitplatte
11: Nockenflanke
12: Bohrung
13: Einstellwelle
14: Skala
15: Schaltwinkel-Endwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5279855 B2 [0004]
DE 1241893 B [0005]
US 3770924 A [0006]
DE 6906848 U [0007]

Claims

Schalteinrichtung aufweisend mindestens ein von einem Nocken einer Nockenwelle (3) betätigtes Schaltelement (7), dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken als Raumnocken (4) ausgebildet ist und dass das mindestens eine Schaltelement (7) zum Einstellen eines Schaltpunkts im Wesentlichen parallel zu einer Achse der Nockenwelle (3) verschiebbar angeordnet ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Schaltelement (7) auf einem Schlitten (9), der das Verschieben parallel zur Achse der Nockenwelle (3) ermöglicht, gelagert oder einstückig mit diesem verbunden ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 2, aufweisend ein Gehäuse (2), in dem Einstellmittel angeordnet sind, mittels derer das Einstellen der Schaltpunkt von außen direkt oder mittelbar erfolgen kann.
Schalteinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Einstellmittel eine oder mehrere im Gehäuse (2) gelagerte und zumindest an einem Ende durch das Gehäuse (2) hindurchgeführte, im Wesentlichen parallel zur Achse der Nockenwelle (3) ausgerichtete, mit jeweils einem Gewinde oder einer gewindeähnlichen Kontur versehene Einstellwellen (13) sind, wobei die Kontur mit einer entsprechenden Gegenkontur in den jeweiligen Schlitten (9) im Eingriff steht und wobei ein Drehen der jeweiligen Einstellwelle (13) ein Verschieben der zugehörigen Schlitten bewirkt.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend eine Skala (14) zum Ablesen des zu erwartenden Schaltpunkts.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, aufweisend einen Hebel, der zur Betätigung mit der Nockenwelle (3) drehfest gekoppelt ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 6, bei der der Hebel ein Rollenhebel (5) ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, ausgebildet als Bandschieflaufschalter (1).