DE2730475A1 - Einstellantrieb fuer feinmechanische geraete, insbesondere thermostate - Google Patents

Einstellantrieb fuer feinmechanische geraete, insbesondere thermostate

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DE2730475A1 DE19772730475 DE2730475A DE2730475A1 DE 2730475 A1 DE2730475 A1 DE 2730475A1 DE 19772730475 DE19772730475 DE 19772730475 DE 2730475 A DE2730475 A DE 2730475A DE 2730475 A1 DE2730475 A1 DE 2730475A1
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Description

BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER
PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN
Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconcult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult Deutsche Ranco GmbH
Bundesstr. 2
Hockenheim
Einstellantrieb für feinmechanische Geräte, insbesondere Thermostate
Die Erfindung bezieht sich auf einen Einstellantrieb für feinmechanische Geräte, beispielsweise Regelgeräte, insbesondere Thermostate, mit einem Geräterahmen oder Gehäuse einschließlich einer Wellenlageraufnahmeaussparung, mit einem Wellenlager t mit einer Einstellwelle, die in dem Wellenlager gegenüber axialer • Verschiebung gehalten und gegenüber Drehbewegung freigegeben ist und die an ihrem außerhalb des Geräterahmens ragendem Ende wenigstens eine Einstelleinrichtung und an ihrem innerhalb des Geräterahmens ragenden Ende Kraftübertragungseinrichtungen aufweist, und mit mindestens einem scheibenförmigen Nocken, der ebenfalls innerhalb des Geräterahmens angeordnet und an der Einstellwelle befestigt ist.
Bei vielen auf dem Markt befindlichen feinmechanischen Geräten besitzt die Einstellwelle ebene Flächen an ihrem Außenumfang, die als Antriebs- und Kraftübertragungseinrichtungen dienen und gleichzeitig die Winkellage des Antriebs der Welle zu dem Nocken bestimmen. Bei Handantrieb beispielsweise wird ein Drehknopf auf das äußere Ende der Welle gesteckt, die an dieser Stelle
München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Oipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
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einen D-förmigen Querschnitt aufweist. Am anderen Ende der Welle ist ebenfalls ein solcher D-förmiger Querschnitt oder ein solcher mit zwei parallelen Seiten üblicherweise vorgesehen, um den Nocken in richtiger Winkellage und drehsicher zu befestigen. Die Welle ist gewöhnlich in einer Buchse gelagert, die einen Flansch und ein Gewinde aufweist, so daß das Gerat an einem Schalterbrett befestigt werden kann, indem der Flansch und eine Mutter den Rand einer entsprechenden Aussparung im Schalterbrett einspannen. Das eine Ende der Buchse liegt an dem scheibenförmigen Nocken und das andere Ende an einem Sprengring an, der in einer Nut der Einstellwelle befestigt ist, so daß diese axial festgelegt wird. Nachteilig an der beschriebenen Konstruktion ist der erhebliche Herstellungsaufwand, bedingt durch die umfangreichen Zerspanarbeiten für die Herstellung der Buchse und der Welle, so daß diese Teile vielfach aus Messung oder Aluminium hergestellt werden, obwohl deren Materialpreis wesentlich höher ist als der von Stahl. Nachteilig ist ferner der Umstand, daß die Winkellagen des Drehknopfes zum Nocken infolge der winkelmäßigen Ausrichtung der D-förmigen Querschnitte zueinander unveränderlich fest liegen, so daß für jede Winkel änderung jeweils eine neue Welle zu konstruieren und herzustellen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Einstellantrieb der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß ohne
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Änderung der Einstellwelle eine beliebige winkelmäßige Ausrichtung zu dem oder den scheibenförmigen Nocken ermöglicht wird, wobei der Herstellungsaufwand noch herabgesetzt sein soll.
Die Lösung der gestellten Aufgabe mit Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergibt sich aus den Ansprüchen.
Indem radiale Vorsprünge an den verwendeten Teilen vermieden werden, kann der Herstellungsaufwand in doppelter Hinsicht herabgesetzt werden, nämlich einerseits durch Herabsetzung der Zerspanarbeit und andererseits durch die Verwendung von Stahl anstelle von Messing oder Aluminium. Je nachdem, ob ein oder mehrere scheibenförmige Nocken an der Einstellwelle befestigt werden sollen, wird die Länge des ringförmigen Kragens passend gewählt. Da die Lagerbuchse keinen radialen Flansch aufweist, kann kalibriertes Rohr als Ausgangsmaterial bei der Herstellung verwendet werden. Dieses Rohr kann zusätzlich an der Außenseite ein Gewinde aufweisen, und die ringförmigen Kragen können durch Abdrehen des Gewindes hergestellt werden. In der Ausführungsform mit zwei ringförmigen Kragen wird kein Federring zur Sicherung der axialen Lage der Einstellwelle benötigt. Schließlich ist die Verbindung zwischen dem scheibenförmigen Nocken und der Einstellwelle weitgehend spielfrei und deshalb außerordentlich genau.
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Einstellwelle mit daran befestigtem scheibenförmigem Nocken, teilweise geschnitten;
Fig. 2 eine Ansicht gemäß II in Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 1, Jedoch vor einer Verformung;
Fig. 4 eine Gesamtansicht des Einstellantriebes, teilweise geschnitten;
Fig. 5 eine vergrößerte Einzelheit daraus; und Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel des Einstellantriebes,
Eine Einstellwelle 1 aus Stahl weist eine ebene Fläche 2 an ihrem Umfang auf, so daß an dieser Stelle ein D-förmiger Querschnitt entsteht, der sich zur Befestigung in bestimmter Winkelposition eines nicht dargestellten Drehknopfes oder einer Wählscheibe eignet. Am Umfang der Einstellwelle 1 ist eine Nut 3 eingedreht, deren Flanken 3a und 3b einen Winkel von etwa 60° zur Achse 1a der Welle einnimmt. Zwischen der Nut 3 und dem in Fig. 1 linken Ende der Einstellwelle 1 erstreckt sich ein zylindrischer Bund 4, der in einer Anschlagsfläche 5 endigt. Aus dieser wächst ein ringförmiger Kragen 6 hervor, entstanden durch Abdrehen am äußeren Umfang und Herstellen einer axialen Bohrung 7. Der Kragen 6 ist ursprünglich (Fig. 3) zylinderförmig
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ausgebildet und weist bei einem Wellendurchmesser von 6 mm einen äußeren Durchmesser von 4,8 mm und einen Innendurchmesser von 3 mm bei einer Länge von 1,6 mm bzw. 2,4 mm auf, je nachdem, ob ein oder zwei scheibenförmige Nocken aus Stahl zu befestigen sind· In jedem Falle ist das Material der Nocken 10 härter als das der Einstellwelle 1. Der Überstand des Kragens beträgt in dem Ausführungsbeispiel 0,8 mm. Im fertig zusammengesetzten Zustand ist der Kragen 6 an Stellen 6a, 6b, 6c, 6d deformiert. Der scheibenförmige Nocken 10 weist eine kreisförmige Aussparung 11 zur Aufnahme des ringförmigen Kragens 6 und zwei Schlitze 12, 13 auf, die zueinander fluchten und in bestimmter Winkellage zu der äußeren Nockenform ausgerichtet sind. In dem Ausführungsbeispiel beträgt die Schlitzbreite 1,6 mm, und die Endflächen der Schlitze 12, 14 sind 7 mm voneinander entfernt.
In einem nicht dargestellten Montagewerkzeug wird die Welle 1 mit der ihre Winkellage bestimmenden Abflachung 2 zu den Nockenschlitzen 11, 12 ausgerichtet und ein Stempel 15 (Fig. 3) fährt in den Innenraum 7 des ringförmigen Kragens 6. In bestimmtem Abstand von dem Führungsende 15a des Stempels 15 sind Schrägflächen 15b angeordnet, und an dieser Stelle nimmt der Stempel 15 einen rechteckförmigen Querschnitt an, der etwa der Form der Schlitze 12, 13 entspricht. Aus den Seitenflanken des Stempels 15 streben weitere Schrägflächen 15c, 15d hervor, so daß der Stempel 15 einen kreuzförmigen Querschnitt annimmt,
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wobei jedoch die Schenkel infolge der Schrägflächen 15c kürzer sind als die durch die Schrägflächen 15b gebildeten Schenkel. Das Material der Welle 1 ist weicher als das des Nockens 10, so daß die Ränder der Schlitze 12, 13 als Matrize bei der Verformung des Kragens 6 dienen können. Es wird dafür gesorgt, daß der Stempel 15 in richtiger Winkelmaßiger Ausrichtung zu den Schlitzen 12, 13 auf den Rand des Kragens 6 auf tr if ft, so wird dieser in die Schlitze 12, 13 hinein expandiert,und ergibt eine eng verzahnte Verbindung zwischen der Welle 1 und dem Nocken 10« Die Schrägflächen 15c sorgen für eine weitere nach außen erfolgende Deformation des überstehenden Randes des Kragens 6 um den Rand der Bohrung 11 des Nockens herum und machen die Verbindung spielfrei. Die so gebildeten Deformationen 6a, 6b sind lappenförmig, da der Kragen infolge der schlitzförmigen Matrize 12, 13 eingerissen ist, während die Deformationen 6c, 6d lediglich als Einprägungen erscheinen.
Zur Lagerung der Welle 1 in einem Geräterahmen oder Gehäuse (Fig. 4) ist eine Buchse 22 vorgesehen, die in Fig. 5 im einzelnen dargestellt ist. Die Buchse 22 weist keinen radialen Flansch auf, d.h., sie ist im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und an ihrer Stelle größten Durchmessers ist Gewinde 23 vorgesehen, und dieses Gewindestück wird durch Anschlagsflächen 24 bzw. 25 begrenzt. Aus der Anschlagsfläche 24 strebt ein verhältnismäßig kräftiger Kragen 26 hervor und aus der Anschlagsfläche 25 ein relativ dünnerer Kragen 27. Auf diese
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Weise wird sichergestellt, daß die Anschlagsfläche 25 ausreichend groß ist, den Verformungsdruck des Kragens 26 aufzunehmen. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel hat die Buchse 22 einen Innendruchmesser von 6 mm, der Kragen 26 einen Außendurchmesser von 7,6 mm und damit eine Wandstärke von 0,8 mm, während der Kragen 27 einen Außendurchmesser von 6,9 mm und damit eine Wandstärke von 0,45 mm aufweist. Die Länge des Kragens 26 richtet sich nach der Wandstärke des Geräterahmens 20, und zwar soll die Länge diese Wandstärke um 1,4 mm übersteigen. Die Länge des Kragens 27 entspricht der Länge der Flanke 3b der Nut 3.
In dem Geräterahmen 20 ist eine Wellenlager-Aufnahmeaussparung 21 mit gezacktem Rand ausgestanzt, passend zu dem Außendurchmesser des Kragens 26. Die Buchse 22 wird in eine nicht dargestellte Haltevorrichtung eingeführt und stützt sich mit der Fläche 25 ab, wonach der Geräterahmen 20 mit der gezackten Aussparung 21 auf den Kragen 26 gesteckt wird und dieser durch einen nicht gezeigten Stempel flanschartig nach außen verformt, d.h., gebördelt wird, wie es Fig. 4 zeigt. Die Abstützfläche
25 ist genügend groß, den bei der Verformung auftretenden Druck ohne eigene Verformung zu übertragen. Bei der Verformung des Kragens 26 wirkt auch der gezackte Rand der Aussparung 21 als Widerlager, so daß die Zacken gut von dem Material des Kragens
26 umhüllt werden und eine drehfeste Verbindung geschaffen wird. Zur genaueren Bestimmung einer Montagefläche weist der Geräte-
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rahmen 20 eine um die Aussparung 21 herumlaufende Sicke 29 auf, die außerdem zur Versteifung beiträgt.
Die Welle 1 mit dem daran befestigten Nocken 20 wird von innen her in die Lagerbuchse 22 eingeführt und die axiale Lage der Welle 1 dadurch gesichert, daß der Kragen 27 in die Nut 3 hineingedrückt und deformiert wird. Dies kann durch eine an vier Punkten angreifende Zange oder durch einen Hohlstempel mit konischer Verformungsfläche geschehen. Wie sich aus Fig. 4 ergibt, führt ein auf die Welle 1 ausgeübter Zug zur Anlage des Nockens 10 an dem deformierten Kragen 26 und ein ausgeübter Druck zur Anlage der Flanke 3a an dem Kragen 27» der dabei noch weiter in Schließrichtung beaufschlagt wird. Die Verbindung ist also außerordentlich sicher.
Nach vollständiger Montage der Baueinheit kann diese in der Gehäusewandung eines Gesamtgerätes oder an einem Schaltbrett unter Benutzung einer Mutter befestigt v/erden, die auf das Gewinde 23 aufgeschraubt wird. Dabei stützt sich die nicht dargestellte Wand des Gehäuses auf der ringförmigen Fläche der Sicke 29 ab und wird durch die Mutter eingespannt.
Anstelle der Befestigung der Buchse 22 durch Bördelung des Kragens 26 kann die Buchse 22 auch stumpf an den Geräterahmen 20 geschweißt werden, wobei dann der Kragen 26 entfällt.
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Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem keine Befestigung der Baueinheit an der Wandung oder dem Schaltbrett in der beschriebenen Art vorgesehen ist, so daß die Buchse 22 mit ihrem Gewinde 23 fortfallen kann. Die Welle 1 weist jedoch abweichend vom Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 einen sogenannten "Treiber" 8 auf. Der Geräterahmen 30 weist eine Wellenlager-Aufnahnieaussparung 31 auf, die als zylindrischer Fortsatz ausgebildet ist und zum Eingriff in die Nut 3 nach innen zu deformieren ist. Auf diese V/eise wird ein Wellenlager geschaffen. Zwischen dem Nocken 10 und dem Geräterahmen 30 ist eine Ringfeder 32 vorgesehen, welche den deformierten Rand der Wellenlager-Aufnahmeaussparung 31 gegen die Flanke 3a der Nut 3 drückt und so die Welle 1 axial festlegt. Diese Ausführungsform ist besonders einfach, jedoch wegen der Vorspannung der Ringfeder 32 nicht leichtgängig.
Als Variante zu den Ausführungsformen kann die Welle 1 auch durch einen Sprengring axial festgelegt werden, wobei dann die Buchse 22 ohne Kragen 27 sein würde bzw. die Wellenlager-Aufnahmeaussparung (Fig. 6) als zylindrische Bohrung ausgebildet sein kann.
Wenn von den Maßen der Ausführungsbeispiele abewichen wird, sind die Proportionen mit Rücksicht darauf zu wählen, daß die Wandstärke der Kragen 26, 27 und die Abmessungen der Anschlagsflächen 24, 25 für den beabsichtigten Zweck geeignet gewählt
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sein müssen. Der Fachmann ist in der Lage, bei Änderung der Proportionen die richtigen Werte herauszufinden.
Es ist ferner nicht notwendig, daß zwei Schlitze 12, 13 ver wendet werden, da man ggf. auch mit einem auskommt oder mehr als zwei verwenden möchte.
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Claims (12)

  1. BLUMBACH · WESER . BERGEN · KRAMER
    ZWIRNER . HIRSCH . BREHM 2 7 3 O A 7 5
    PATENTANWÄLTE IN MUNCHtN UND WIESBADEN
    Patenlconsult RadeckestraBe 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/88 3604 Telex 05-212313 Telegramme Patenlconsull Palentconsull Sonnenberger Stfoße 43 6200 Wiesbaden Teleton (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patenlconsull
    Deutsche Ranco GmbH
    Bundesstr. 2
    Bockenheim
    Patentansprüche
    * 1. · Einstellantrieb für feinmechanische Geräte, insbesondere Thermostate,
    mit einem Geräterahmen einschließlich einer Wellenlager-Aufnahmeau s sparung,
    mit einem Wellenlager,
    mit einer Einstellwelle, die in dem Wellenlager gegenüber
    » axialer Verschiebung gehalten und gegenüber Drehbewegung freigegeben ist, und die an ihrem außerhalb des Geräterahmens ragenden Ende wenigstens eine Einstelleinrichtung und an ihrem innerhalb des Geräterahmens ragenden Ende Kraftübertragungseinrichtungen aufweist, und mit mindestens einem scheibenförmigen Nocken, der innerhalb des Geräterahmens angeordnet und an der Einstellwelle befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Nocken (10) eine Bohrung (11) und in definierter Winkellage zu der Nockenausbildung mindestens einen Schlitz (12, 13) auf v/eist bzw. aufweisen, dessen Ränder aus gegenüber dem Material der Einstellwelle här-
    München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nal. · P. Hirsch Dipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
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    teren Material bestehen und eine Matrize bilden, und daß die Kraftübertragungseinrichtung der Einstellwelle (1) aus einem ringförmigen Kragen (6) besteht, der aus einer Anschlagfläche (5) axial hervorragt, etwa den Durchmesser der Bohrung des Nockens aufweist, mit Überstand durch die Bohrung (11) hindurchreicht und in den Schlitz bzw. die Schlitze (12, 13) des oder der Nocken (10) expandiert ist.
  2. 2. Einstellantrieb nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwei zueinander fluchtende, bezüglich der Bohrung (11) sich gegenüberstehende Schlitze (12, 13) in jedem Nocken (10) vorgesehen sind.
  3. 3. Einstellantrieb nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kragen (6) auch quer zur Schlitzrichtung, Jedoch mit einem geringeren Maß (6c, 6d) expandiert ist.
  4. 4. Einstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußerste Durchmesser der Anschlagfläche (5) gleichzeitig der größte Durchmesser der Einstellwelle (1) ist.
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  5. 5. Einstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlager als flanschlose, im wesentlichen zylindrische Buchse (22) ausgebildet ist.
  6. 6. Einstellantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (22) mit einem ringförmigen Kragen (26) versehen ist, der von einer Anschlagsfläche (24) ausgeht und infolge Bördelung den Rand der Geräterahmen-Wellenlageraussparung (21) umgreift.
  7. 7. Einstellantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Geräterahmen-Wellenlageraussparung (21) gezackt ist.
  8. 8. Einstellantrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (22) einen zweiten ringförmigen Kragen (27) und die Einstellwelle (1) eine Nut (3) aufweisen, und daß der Kragen (27) durch Bördelung in die Nut (3) eingreift.
  9. 9. Einstellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite ringförmige Kragen (27) mit verringerter Wandstärke gegenüber dem ersten Kragen (26) ausgebildet ist.
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  10. 10. Einstellantrieb nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenurnfang der Buchse (22) mit Gewinde (23) versehen ist.
  11. 11. Einstellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellenlager als kreisförmige Öffnung (31) in dem Geräterahmen (30) ausgebildet ist, deren Ränder einerseits an einem Anschlag (3a) der Einstellwelle und andererseits an einer Ringfeder (32) anliegen.
  12. 12. Einstellantrieb nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, daß das äußerste Ende des Randes der kreisförmigen Öffnung (31) umgebogen ist und in eine Nut (3) der Einstellwelle hineinreicht.
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DE19772730475 1977-07-06 1977-07-06 Einstellantrieb fuer feinmechanische geraete, insbesondere thermostate Ceased DE2730475A1 (de)

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