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Durch die DT-OS 20 09 310 ist ein ähnlich konzipiertes Hebelsystem
bekanntgeworden, dessen Gelenkzonen für eine Erhöhung der Elastizität und dadurch
auch der Bruchsicherheit bei sehr häufigen Beanspruchungen als sogenannte Filmscharniere
ausgebildet sind. Dieses Hebelsystem, das im Zusammenhang mit einem Tastenwerk für
eine Büromaschine zur Anwendung gelangt ist, kann, wie auch das erstgenannte, nur
dann erfolgreich eingesetzt werden, wenn die zwischen den einzelnen Getriebegliedern
zu übertragenden Winkelwege möglichst klein gehalten sind. Bei größeren Winkelwegen
und häufiger Biegebeanspruchung neigen die Filmscharniere an ihren Basen (Übergangsstellen
zwischen den Filmscharnieren und den in sich steifen Teilen) insbesondere dann zu
Brüchen, wenn größere Kräfte zu übertragen sind. Diese Brüche entstehen durch die
an den Basen auftretenden scharfen Biegebeanspruchungen, die beim Überschreiten
der Elastizitätsgrenze des verwendeten Kunststoffes zu Oberflächenrissen an den
Filmscharnieren führen. Um nun mit einem einstückigen Hebelsystem auch größere Kräfte
für größere Winkelwege übertragen zu können, ist ein solches vorgeschlagen worden
(DT-PS P25 57 953.7-27), bei dem an den steifen Funktionsgliedern
Stütznasen
angeformt sind, die den Filmscharnieren (verengte Querschnittsbereiche) derart benachbart
zugeordnet sind, daß sich die Filmscharniere während einer Bewegungsübertragung
auf diesen abwälzen können. Hierdurch ist erreicht worden, daß die seitlichen Auslenkungen
der Filmscharniere an ihren Basen begrenzt sind, was bedeutet, daß mit einem solchen
einstückigen Hebelsystem Kräfte übertragen werden können, die bis an die Zugfestigkeit
der Filmscharniere heranreichen.
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Wie aus dem vorstehenden hervorgeht, ist der Einsatz von derart einstückig
ausgebildeten Hebelsystemen nur bei solchen Vorrichtungen möglich, bei denen die
zu übertragenden Kräfte stets garantiert unter der Reißfestigkeit der Filmscharniere
liegen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einstückiges Hebelsystem
so auszubilden, daß mit diesem praktisch beliebig große Kräfte übertragen werden
können, wobei die bisher erreichten vorteilhaften Effekte, wie z. B. günstiger Herstellungspreis,
vereinfachte Lagerhaltung und Transport und wesentlich erleichterte manuelle oder
maschinelle Montagemöglichkeit, jedoch erhalten bleiben sollen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die in dem Kennzeichen des Patenanspruchs
1 angegebenen Mittel und deren Anordnung.
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Hierdurch wird erreicht, daß die Übertragung von Kräften zwischen
den einzelnen Funktionsgliedern, wie an sich bei aus Einzelstücken bestehenden Getriebeketten
allgemein bekannt, über deren Funktionskanten erfolgt, und daß die verengten Querschnittsbereiche
nur noch eine verbindende Wirkung für die Funktionsteile haben. Die Funktionssicherheit
des erfindungsgemäßen Hebelsystems ist selbst dann noch gewährleistet, wenn die
verengten Querschnittsbereiche nach einer längeren Betriebsdauer einmal brechen
sollten.
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Konstruktive Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hebelsystems ergeben
sich aus den Unteransprüchen.
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In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Hebelsystems dargestellt, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigen: Fig. 1 und
2 ein erstes, Fig. 3 und 4 ein zweites, Fig. 5 und 6 ein drittes und Fig.7 und 8
ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hebelsystems.
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Wie die Fig. 1 zeigt, sind zwei aus Hebeln bestehende Funktionsglieder
1 und 2 eines aus einem spritzbaren Kunststoff hergestellten Hebelsystems über einen
verengten Querschnittsbereich 3 miteinander homogen verbunden. Dieser verengte Querschnittsbereich
ist als ein verhältnismäßig dünner und dadurch sehr elastischer, filmscharnierartiger
Steg ausgebildet, der in seiner Breite den Abmessungen der Funktionsglieder 1 und
2 entspricht. An dem Funktionsglied 1 sind zwei gabelartig verlaufende Arme 4 und
5 angeformt, die an ihren Innenflächen mit je einer Funktionskante 6 bzw. 7 versehen
sind, und die den verengten Querschnittsbereich zwischen sich einschließen.
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Das Funktionsglied 2 ist ebenfalls mit zwei Funktionskanten 8 und
9 versehen, die jedoch nach außen weisen, und deren Abstand im wesentlichen dem
der Funktionskanten 6 und 7 des Funktionsgliedes 1 entspricht. An die Funktionskanten
8 und 9 des Funktionsgliedes 2 schließen sich Hinterschneidungen 10 bzw. 11 an,
die den Funktionskanten 6 und 7 dann gegenüberliegen, wenn sich das gesamte Hebelsystem
in der in der Fig. 1
dargestellten Herstellungslage befindet. Diese Hinterschneidungen
10 und 11 dienen dem Zweck, daß für den Herstellungsarbeitsgang zwischen den Funktionskanten
beider Funktionsglieder 1 und 2 die entsprechend ausgebildeten Hohlformteile des
Spritzwerkzeuges ansetzbar sind.
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Die beiden Funktionsteile 1 und 2 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
(F i g. 1 und 2) mit je einer Lagerbohrung 12 bzw. 13 versehen, mittels denen sie
auf Lagerbolzen 15 bzw. 16 aufsetzbar sind (siehe F i g. 2), die z. B. an einem
Gestellteil (nicht näher dargestellt) befestigt sind. Diese Lagerbolzen 15 und 16
können bei diesem Ausführungsbeispiel den gleichen Abstand voneinander aufweisen,
den auch die Lagerbohrungen 12 und 13 in der Herstellungslage des Hebelsystems voneinander
haben. An dem Gestellteil ist weiterhin ein Anschlagstück 14 vorgesehen, das als
Ruheanschlag für das Hebelsystem 1, 2 und 3 in der Montagelage dient (siehe F i
g. 2). Durch die Montage zwischen den Lagerbolzen 15 und 16 und dem Anschlagstück
14 nehmen die Funktionsglieder 1 und 2 gegenüber der Herstellungslage eine um einen
verhältnismäßig kleinen Winkelweg zueinander eingeknickte Lage ein, wodurch die
Funktionskanten 6,7 und 8,9 der Funktionsglieder 1 bzw. 2 in eine Überdeckungslage
gelangen und eine formschlüssige Wirkverbindung zwischen den Funktionsteilen 1 und
2 herstellen. Der in der Herstellungslage bereits eine leicht gekrümmte Form aufweisende
verengte Querschnittsbereich gibt während der Montage des Hebelsystems leicht nach.
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Wenn das Funktionsglied 2 über seinen Arm 2a z. B.
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von einem nicht dargestellten Nockenantrieb für oszillierende Bewegungen
im Uhrzeigersinn um den Lagerbolzen 16 verschwenkt wird (siehe strichpunktierte
Lage in F i g. 2), wird über dessen Funktionskanten 8 und 9 das Funktionsglied 1
mit verstellt, wodurch dieses seine Bewegungen einem anzutreibenden, nicht dargestellten
Mechanismus über seinen Arm 1a mitteilen kann. Da der verengte Querschnittsbereich
3 sehr elastisch ist, wirkt sich dieser während der Verstellbewegungen nicht störend
aus. Die Form der Funktionskanten 6,7 und 8,9 der Funktionsglieder 1 bzw. 2 ergibt
sich konstruktiv aus deren gegenseitigen Abwälzbewegungen.
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Wie die F i g. 3 und 4 aufzeigen, kann ein einstückiges Hebelsystem
konstruktiv auch so ausgestaltet werden, daß an den Funktionsgliedern 21 und 22
den verengten Querschnittsbereich 20 nur für eine Bewegungsrichtung entlastende
Funktionskanten 23 bzw. 24 vorgesehen sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Hebelsystems nehmen die beiden Funktionsglieder 21 und 22
in der Herstellungslage (F i g. 3) zueinander eine Lage ein, in der sie zwischen
den Funktionskanten 23 und 24 ein Fertigungsspiel für das Formteil des Spritzwerkzeuges
befindet. Das Fertigungsspiel entsteht dadurch, daß die Funktionsteile in der Herstellungslage
gegenüber der Montagelage eine in der Bewegungsübertragungsrichtung zueinander versetzte
Lage einnehmen.
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Der verengte Querschnittsbereich 20 weist bei diesem Ausführungsbeispiel
ebenfalls eine leicht gekrümmte Form auf, verläuft aber im wesentlichen parallel
zu dem die Funktionskante 23 bildenden Arm 25 des Funktionsgliedes 21.
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Der verengte Querschnittsbereich 20 ist zwischen den beiden Funktionsglieder
an der Seite vorgesehen, die in die Richtung der zu übertragenden Bewegung weist.
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Durch seine gekrümmte Form ist der verengte
Querschnittsbereich
bei den Arbeitsbewegungen des Hebelsystems streckbar, wodurch diese störungsfrei
ablaufen können. Da die beiden Funktionsglieder 21 und 22 im wesentlichen aus zwei
aufeinander zu gerichteten Hebelarmen bestehen, die in der Montagelage mittels Bohrung
26 bzw. 27 auf je einem Gestellbolzen 28 bzw.
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29 Aufnahme finden, können auch bei diesem Ausführungsbeispiel (Fig.
3 und 4) die Bohrungen 26 und 27 in der Herstellungslage des Hebelsystems einen
Abstand voneinander haben, der im wesentlichen dem der Gestellbolzen 28 und 29 entspricht.
Das Funktionsglied 22 weist eine homogen angeformte Rückstellfeder 30 auf, die bereits
in der Montagelage unter Vorspannung an einem die Verstellbewegung des Hebelsystems
begrenzenden Anschlag 31 anliegt, wodurch das Funktionsglied 22 mit seiner Funktionskante
24 an die Funktionskante 23 des Funktiongsgliedes 21 zur Anlage gebracht wird, welches
in der Montagelage über einen Arm 32 durch ein Nockenantriebsglied 33 einen Ruheanschlag
vorfindet.
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Zum Zweck einer Bewegungsübertragung durch einen Arm 34 des Funktionsgliedes
22 auf ein anzutreibendes Teil (nicht dargestellt) wird das Nockenantriebsglied
33 von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung angetrieben, wodurch das Funktionsglied
21 im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt wird, das dann über seine Funktionskante 24
dem Funktionsteil 22 diese Bewegung im Uhrzeigersinn übermittelt. Wenn das Nockenantriebsglied
33 in die dargestellte Ruhelage zurückkehrt, stellt die Rückstellfeder 30 das gesamte
Hebelsystem ebenfalls in die dargestellte Ausgangslage zurück.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel (F i g. 5 und 6) des einstückigen
Hebelsystems besteht das eine Funktionsglied 40 aus einem mit einer Lagerbohrung
41 versehenen Schwenkhebel, dessen mit dem anderen Funktionsglied 42 zusammenwirkender
Hebelarm 43 mit zwei Armen 44 und 45 versehen ist, die gabelartig verlaufen, und
an deren einander zugekehrten Innenflächen 46 bzw. 47 je eine Funktionskante 48
bzw. 49 angeformt ist, die zueinander parallel verlaufen. Das Funktionsglied 42
ist als ein Schieber ausgebildet, der mit Langlöchern 50 für seine Lagerung auf
Gestellbolzen 51 (F i g. 6) versehen ist. Die mit dem Funktionsteil 40 zusammenarbeitenden
Funktionskanten 52 und 53 des Funktionsteiles 42 haben eine kreisbogenartige Form
und sind an einem abgewinkelten Vorsprung 54 desselben angeformt.
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Die beiden Funktionsteile 40 und 42 sind bei diesem Ausführungsbeispiel
(F i g. 5 und 6) ebenfalls über einen elastischen verengten Querschnittsbereich
55 miteinander homogen verbunden, der aus mindestens zwei, hier jedoch aus drei
leporelloartig zueinander verlaufenden Stegen besteht, die im wesentlichen quer
zur Längsrichtung der gabelartigen Arme 44 und 45 des Funktionsteiles 40 verlaufen
und zwischen diesen angeordnet sind.
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In der Herstellungslage (Fig.5) nehmen die Funktionsteile 40 und
42 zueinander eine Lage ein, in der sich die Funktionskanten 52 und 53 außerhalb
der mit den Funktionskanten 48 und 49 versehenen Arme 44 bzw. 45 befinden, mit anderen
Worten, in der sich die Funktionskanten 52 und 53 in einer in der Längsrichtung
der Arme, d. h. quer zur Übertragungsrichtung, gegenüber diesen verschobenen Außereingriffslage
befinden.
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Hierdurch wird für ein Formwerkzeug ein Fertigungsspiel zwischen dem
Funktionskanten vorgegeben.
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In der Montagelage (Fig. 6) nehmen die Funktionsglieder 40 und 42
mit ihrer Bohrung 41 bzw. mit ihren
Langlöchern 50 auf den Gestellbolzen 56 bzw.
51 eine Lage ein, in der die Funktionskanten 52 und 53 von den Funktionskanten 48
und 49 formschlüssig eingeschlossen werden, d. h., daß die beiden Funktionsglieder
40 und 41 in der Herstellungslage eine gegenüber der Montagelage in der Längsrichtung
der Arme 44 und 45 versetzte Lage einnehmen.
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Aus dem vorstehenden ergibt sich, daß die Funktionsteile der Ausführungsbeispiele
des Hebelsystems nach den F i g. 1, 3 und 5 so ausgebildet sind, daß sie in der
Montagelage nur in den Kraftübertragungsrichtungen unmittelbar über ihre Funktionskanten
miteinander in Wirkverbindung stehen, d. h., daß hier für jeweils beide Funktionsglieder
Lagerpunkte vorhanden sein müssen, die z.B. aus Drehlagern oder aus Parallelführungen
bestehen.
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Wie die Fig.7 und 8 zeigen, ist es jedoch auch möglich, das Hebelsystem
so auszubilden, daß eine echte selbsttragende Gelenkstelle entsteht, die die Einfügung
einer Übertragungsstange ohne eigenen Lagerpunkt in eine Getriebekette erlaubt.
Hier sind zwei Funktionsglieder 60 und 61 über einen verengten Querschnittsbereich
62 miteinander homogen verbunden, der eine bogenartige Form und mindestens eine
solche Länge aufweist, daß sie eine zusätzliche Nachgiebigkeit quer zu dessen bevorzugter
Durchbiegungsrichtung gewährleistet. Das erste Funktionsglied 60 ist mit einem Durchbruch
63 versehen, dessen Form der eines an dem zweiten Funktionsglied 61 vorgesehenen
Zapfens 64 runden Querschnitts angepaßt ist. Der Durchbruch 63 und der Zapfen 64
bilden mit ihren Mantelflächen 65 bzw. 66 Funktionskanten, über die beide Funktionsteile
60 und 61 miteinander in eine formschlüssige Wirkverbindung bringbar sind. Die Achsrichtung
des Zapfens 64 und des Durchbruchs 63 verläuft quer zur Bewegungsübertragungsrichtung
der Funktionsteile (wie bei Bolzen - Bohrungsverbindungen allgemein üblich). Wie
die F i g.8 deutlich aufzeigt, sind die Funktionsteile 61 und 62 mittels des verengten
Querschnittsbereiches 62 derart verbunden, daß sie sich bereits in der Herstellungslage
in der Ebene der Montagelage (nicht dargestellt), d. h. in der Achsrichtung des
Zapfens 64 zueinander versetzt, gegenüberliegen. Der elastische, filmscharnierartige
Querschnittsbereich 62 ist vorzugsweise so an die Funktionsglieder 60 und 61 angeformt,
daß er diese durch eine schräge Anordnung unmittelbar miteinander verbindet. Es
ist natürlich auch möglich, den verengten Querschnittsbereich parallel zu den Funktionsgliedern
anzuordnen, wofür dann das eine Funktionsglied nur mit einem vorspringenden Ansatz
versehen zu werden braucht.
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Um eine formschlüssige Montage der beiden Funktionsglieder bequem
herbeiführen zu können, werden der Zapfen 64 und die diesem in der Herstellungslage
gegenüberligende Stirnfläche 67 des Funktionsgliedes 60, das den Durchbruch 63 für
den Zapfen 64 aufweist, mit Schrägflächen 68 bzw. 69 versehen. Hierdurch ist eine
Montage der beiden Funktionsglieder 60 und 61 in einer Weise möglich, in der diese
unter Durchbiegung des verengten Querschnittsbereiches 62 einfach aufeinander zu
bewegt werden, wobei sie durch die Wirkung der Schrägflächen 68 und 69 gegen die
Federwirkung des verengten Querschnittsbereiches 62 vorübergehend auseinandergespreizt
werden, so lange, bis der Zapfen 64 in den Durchbruch 63 einrasten kann. Da die
Federwirkung des verengten Querschnittsbereiches 62, wegen dessen flacher Bauweise,
in der Einrastrichtung des Zapfens 64
eine wesentlich stärkere Rückstellwirkung
als in der bevorzugten Durchbiegungsrichtung besitzt, bleibt eine ausreichend gesicherte
kraftschlüssige Montagelage des einstückigen Hebelsystems ohne zusätzliche Mittel
erhalten. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, den
Zapfen 64 auch als einen mit radial
angeordneten Rastvorsprüngen versehenen Spreizbolzen auszubilden, wodurch dann eine
formschlüssige Verbindung der Funktionsteile gegeben wäre.