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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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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, wobei das mindestens eine Schaltelement nach dem Einstellen des Schaltpunktes lösbar rastend fixiert 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. Durch die rastende Fixierung ist nach einem Einstellvorgang sichergestellt, dass das Schaltelement in der eingestellten Position verbleibt und sich der Schaltpunkt nicht ungewollt verstellt. Durch die rastende Fixierung kann das Ein- oder Verstellen des Schaltzeitpunkts zudem für den Nutzer bequem werkzeuglos vorgenommen werden. Eine rastende Fixierung kann beispielsweise durch zwei ineinander greifende Verzahnungen erzielt werden.
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Die beschriebene Lösung kann auch bei Schalteinrichtungen mit mehreren Schaltelementen umgesetzt werden, deren Position dann individuell oder gemeinsam geändert werden kann. Ausführungsformen der Erfindung können beispielsweise in hebelbetätigten Schaltern, insbesondere in Bandschieflaufschaltern, eingesetzt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigt
- 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bandschieflaufschalters,
- 2 die im Ausführungsbeispiel der 1 eingesetzte Nockenwelle samt Raumnocken,
- 3 einen Schnitt durch einen Teil der Gleitplatte und einen Rastschlitten des Ausführungsbeispiels der 1,
- 4 einen Rastschlitten des Ausführungsbeispiels der 1,
- 5 eine Teilansicht der Gleitplatte des Ausführungsbeispiels der 1, und
- 6 einen Schnitt durch einen Rastschlitten des Ausführungsbeispiels der 1
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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.
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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 in bzw. auf Rastschlitten 9 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 elektromechanische Schaltelemente oder auch Halbleiter-basierte Schaltelemente, wie beispielsweise Hall-Sensoren eingesetzt werden.
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Die Kontur des Raumnockens 4 ist so gewählt, dass durch das Verschieben der Rastschlitten 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 hierzu mit einer Skala versehen sein, deren Werte für die sich jeweils daraus ergebenden Schaltwinkel kennzeichnend sind.
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In 2 ist die Nockenwelle 3 des Bandschieflaufschalters 1 der 1 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 15 dargestellten Schaltwinkel-Endwerte 16 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.
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3 zeigt die Anordnung des Rastschlittens 9 auf einer Gleitplatte 10. Die Gleitplatte 10 weist einen Führungsschlitz 17 sowie einen Rastschlitz 18 mit einer Verzahnung, nachfolgend Plattenverzahnung 13 genannt, auf, wobei die Schlitze 17 und 18 im Wesentlichen parallel zur Achse der Nockenwelle 3 verlaufen. Der Rastschlitten 9 wird durch ein hakenförmig ausgebildetes Führungselement 19 in zur Gleitplatte 10 senkrechter Richtung sowie einer der zum Führungsschlitz 17 senkrechten und zur Gleitplatte 10 parallelen Richtungen geführt. An seinem dem Führungselement 19 gegenüberliegenden Ende wird der Rastschlitten 9 über ein mit einer Verzahnung, nachfolgend Schlittenverzahnung 12 genannt, versehenes Rastelement 14, das an seinem unteren Ende hakenförmig ausgebildet ist, in zur Gleitplatte 10 senkrechter Richtung sowie zum Rastschlitz 18 paralleler Richtung gehalten. Der Rastschlitten 9 und mit ihm das entsprechende Schaltelement 7 können parallel zur Nockenwelle 3 verschoben werden, indem die Verzahnungen 12 und 13 mithilfe eines Löseelements 21 außer Eingriff gebracht werden, Durch Verschieben des Rastschlittens 9 wird der Schaltwinkel auf einen gewünschten Wert eingestellt. Wenn die Verzahnungen 12 und 13 ineinander eingreifen, liegt der Rastschlitten 9 in seiner Position fest und der eingestellte Schaltwinkel ist fixiert.
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Eine Montage des Rastschlittens 9 auf der Gleitplatte 10 erfolgt im gezeigten Beispiel derart, dass zunächst das Führungselement 19 durch den Führungsschlitz 17 hindurchgeführt und der Rastschlitten 9 anschließend derart senkrecht zur Nockenwellenachse verschoben wird, dass das Führungselement 19 unter die Gleitplatte 10 greift. Anschließend wird das Rastelement 14 durch Betätigen des Löseelements 21 derart ausgelenkt, dass das hakenförmig ausgebildete untere Ende des Rastelementes 14 in einer scharnierartig um das Führungselement 19 schwenkenden Bewegung des Rastschlittens 9 durch den Rastschlitz 18 hindurchgeführt werden kann. Danach wird das Löseelement 21 freigegeben, wodurch die Auslenkung des Rastelements 14 beendet wird, das Rastelement 14 unter die Gleitplatte 10 greift sowie die Schlittenverzahnung 12 in die Plattenverzahnung 13 eingreift.
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4 dient zur Darstellung der Führungszapfen 20, die bei montiertem Rastschlitten 9 an der der Plattenverzahnung 13 gegenüberliegenden Seite des Rastschlitzes 18 anliegen und den Rastschlitten in der zum Rastschlitz 18 senkrechten, von der Plattenverzahnung 13 fortweisenden und zur Gleitplatte 10 parallelen Richtung und dadurch in der anderen zum Führungsschlitz 17 senkrechten und zur Gleitplatte 10 parallelen Richtung führen.
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5 zeigt eine Teilansicht der Gleitplatte 10 mit dem Führungsschlitz 17 und dem Rastschlitz 18 samt Plattenverzahnung 13. Im montierten Zustand des Rastschlittens 9 wirken die Plattenverzahnung 13 mit der Schlittenverzahnung 12, die Führungsschlitz-Führungsflanke 22 mit dem Führungselement 19, die Rastschlitz-Führungsflanke 23 mit den Führungszapfen 20, das Rastelement 14 und das Führungselement 19 mit der Unterseite der Gleitplatte 10 sowie die Unterseite des Rastschlittens 9 derart zusammen, dass im Wesentlichen eine formschlüssige Positionierung des Rastschlittens 9 erreicht wird.
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6 zeigt eine Ausführungsform des Rastschlittens 9 mit dem Führungselement 19, dem - hier nicht sichtbaren - Führungszapfen 20 sowie dem Rastelement 14. Das Rastelement 14 weist die Schlittenverzahnung 12 sowie das Löseelement 21 auf. Die hier gezeigte einstückige Ausführung des Rastschlittens 9 wird ermöglicht durch die Verwendung eines in geeigneter Weise elastischen Werkstoffes, der einerseits eine insgesamt ausreichende Festigkeit und Steifigkeit aufweist, andererseits bei geeigneter Ausgestaltung der Anbindung des Rastelementes 14 dessen elastische, selbstrückstellende Auslenkung ermöglicht.
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Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass auch andere Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich sind, ohne dass der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Insbesondere möglich sind eine mehrteile Ausführung des Rastschlittens sowie andere Ausgestaltungen und Anordnungen von Rastung und Führung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bandschieflaufschalter
- 2
- Gehäuse
- 3
- Nockenwelle
- 4
- Raumnocken
- 5
- Rollenhebel
- 6
- Rückstellfeder
- 7
- Schaltelement
- 8
- Betätigungselement
- 9
- Rastschlitten
- 10
- Gleitplatte
- 11
- Nockenflanke
- 12
- Schlittenverzahnung
- 13
- Plattenverzahnung
- 14
- Rastelement
- 15
- Skala
- 16
- Schaltwinkel-Endwert
- 17
- Führungsschlitz
- 18
- Rastschlitz
- 19
- Führungselement
- 20
- Führungszapfen
- 21
- Löseelement
- 22
- Führungsschlitz-Führungsflanke
- 23
- Rastschlitz-Führungsflanke
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5279855 B2 [0004]
- DE 1241893 B [0005]
- US 3770924 A [0006]
- DE 6906848 U [0007]
