DE3037287A1 - Rastenwerk - Google Patents

Description

Bastenwerk

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schalter, insbesondere Schalter mit mehr als zwei durch bestimmte RastStellungen der mittels einer Schalterwelle verstell- bzw. verdrehbaren Kontaktbetätigungen vorgegebenen Schaltstellungen, welcher mittels einer Antriebswelle verstell- bzw. verdrehbar ist, und der mit einer formschlüssig eingreifenden Hemmeinrichtung ausgerüstet ist.

Ein solcher Schalter ist z.B. durch die AT-PS 339 4-17 bekannt geworden. Bei diesen ist ein die Antriebs- mit der Schalterwelle verbindendes Ausgleichsgetriebe vorgesehen, dessen Gehäuse im Normalbetrieb in seiner Lage fixiert ist und lediglich im Bedarfsfalle um eine Freiauslösung zu ermöglichen, freigegeben wird. Im Normalfall bewegt sich |edoch die Schalterwelle gemäß dem Übersetzungsverhältnis des Ausgleichsgetriebes mit der Antriebswelle mit.

Bei handbetätigten Schaltern ergibt sich aber stets das Problem, daß die Geschwindigkeit mit der die beweglichen Kontakte von den feststehenden Kontakten abgehoben werden von der Geschwindigkeit abhängt mit der die Antriebswelle des Schalters betätigt wird. Bei langsamer Betätigung des Schalters kann es daher aufgrund der langsamen Trennung der Kontakte zur Ausbildung eines sehr kräftigen Lichtbogens kommen, der zu einer beträchtlichen Verringerung der Lebensdauer der Kontakte und u.U. auch zur Zerstörung des Schalters durch Beschädigung der die Kontakte hal-

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ff-

tenden Teile aus Isoliermaterial oder Ausglühen der Kontaktfedern, führt.

Häufig wird daher die Forderung nach einem Schalter gestellt, bei dem die Geschwindgkeit der Kontaktbewegung durch die Konstruktion vorgegeben und im Betrieb praktisch nicht mehr beeinflußbar ist.

Dies ist z.B. bei motorgetriebenen Schaltern der Fall, die jedoch teuer sind und den Nachteil aufweisen von einer entsprechenden Energieversorgung abhängig zu sein, und deshalb für manche Anwendungsfälle nicht verwendbar sind.

Ferner sind auch handbetätigte Schalter bekannt , bei denen die Geschwindigkeit der Kontaktbewegung unabhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit der SclsLterhandhabe ist. Diese bekannten Schalter weisen allerdings nur zwei Schaltstellungen auf und sind nach dem Kniehebel-Prinzip aufgebaut.

Ziel der Erfindung ist es einen Schalter vorzuschlagen, welcher eine Vielzahl von Raststellungen und damit Schaltstellungen aufweisen kann, und bei dem gleichzeitig eine von der Betätigungsgeschwindigkeit der Schalterhandhabe bzw. der damit verbundenen Antriebswelle unabhängigen Geschwindigkeit der Kontaktbewegung im Falle einer Schalterbetätigung sichergestellt ist.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Antriebswelle mit der die Kontaktbetätigungen steuernde Schalterwelle über eine Kupplung verbunden ist, an deren Hälften je ein Ende mindestens einer im wesentlichen in ümfangsrichtung der Hälften spann— baren Feder angreift und die abtriebsseitige Kupplungshälfte mittels der von der gegenseitigen Lage der Antriebs- und der Schalterwelle gesteuerten Hemmeinrichtung in ihrer Drehbewegung blockier- und freigebbar ist.

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Dadurch ist es möglich die abtriebseitige Kupplungshälfte erst bei Erreichen einer bestimmten gegenseitigen Winkellage der Antriebs- und der Schalterwelle freizugeben, sodaß die gespannte Feder die abtriebseitige Kupplungshälfte mit einer für die Erzielung der gewünschten Geschwindigkeit der Kontaktbewegung nötigen Kraft nachzieht, wobei durch die Steuerung der Hemmeinrichtung durch die antriebseitige Kupplungshälfte gleichzeitig auch sichergestellt ist, daß die abtriebseitige Kupplungshälfte in der in Drehrichtung nächstfolgenden, durch die Hemm- einrichtung bestimmten Rastlage angehalten und blockiert wird. Dies ist durch die Verkleinerung des Winkels der gegenseitigen Verdrehung der Antriebs- und der Schalterwelle bedingt. Damit ist auch sichergestellt, daß der Schalter auch bei einer Vredrehung der Antriebswelle um einen oder zwei oder mehr Schaltstellungen entsprechenden Winkel nacheinander in jede zwischenliegende Schaltbzw. Haststellung einschnappt und diese wieder verläßt und es so zu einer Fortschaltung in Einzelschritten kommt.

Diese Hanmeinrichtung kann im einfachsten Falle als Klaue ausgebildet sein, deren VorSprünge der Anzahl der Raststellungen entspricht und bzw. oder mit einer entsprechenden Zahl von Vorsprüngen der abtriebseitigen Kupplungshälfte zusammenwirkt. Diese Klaue kann entweder selbst in Richtung der abtriebseitigen Kupplungshälfte federbelastet sein oder die zugehörige Steuereinrichtung, welche das Ein- und Ausrücken der Klaue steuert ist federbelastet und drückt die Klaue in Richtung der abtriebseitigen Kupplungshalfte.

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist vorgesehen, daß die beiden Kupplungshälften zwei einander deckende Ausnehmungen und bzw. oder Durchbrüche aufweisen, in welche die abgewinkelten Enden einer Schneckenfeder unter Vorspannung eingreifen, wobei eines der Enden der Feder an den in Uhrzeigersinn hinten liegenden etwa radial verlaufenden Wänden der einen Ausnehmungen oder Durchbrüche anliegt und das zweite Ende an den im Uhrzeigersinn vorne liegenden etwa radial verlaufenden Wänden der

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anderen Ausnehmungen bzw. Durchbrüche anliegt. Dadurch läßt sich ein sehr montagefreundlicher Aufbau erzielen, bei dem insbesondere der Einbau der die Übertragung der Drehbewegung bewerkstelligenden Feder sehr einfach und problemlos möglich ist. Äußerdem ist durch die Vorspannung der Feder auch ein praktisch direkter Zusammenhang der Stellung der Schalterwelle mit jener der Antriebswelle gegeben, sodaß durch die Stellung der Handhabe des Schalters auch die Schalterstellung bzw. die Kontaktstellung eindeutig ermittelbar ist.

Zur Steuerung der Hemmeinrichtung ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Hemmeinrichtung durch in Bohrungen der abtriebseitigen Kupplungshälfte axial verschiebbare Stifte gesteuert ist, die mit ihren einen Stirnflächen an in der der abtriebseitigen Kupplungshälfte zugekehrten Stirnseite der antriebseitigen. Kupplungshalfte eingearbeiteten Steuerkurve und mit ihren anderen Stirnflächen an mindestens einem drehfest aber axial verschiebbar gehaltenen in Richtung zur abtriebseitigen Kupplungshälfte federbelasteten Hemmteil anliegt, welcher mit Vorsprün— gen der abtriebseitigen Kupplungshälften zusammenwirkenden Vorsprüngen versehen ist. Damit wird auf einfache Weise ein Ausrücken der Hemmeinrichtung bei überschreiten eines bestimmten Winkels der gegenseitigen Verdrehung der beiden Kupplungshälften erreicht und praktisch unmittelbar nach dem Ausrücken der Hemmeinrichtung diese wieder durch die Federbelastung gegen die abtriebseitige Kupplungshälfte gedrückt, sodaß diese bei Erreichen der nächsten Raststellung wieder einrückt und die. weitere Drehung der abtriebseitigen Kupplungshälfte blockiert, selbst wenn die Antriebswelle weiter verdreht wurde.

Um die Raststellungen der abtriebseitigen Kupplungshälfteri und damit der Schalterwelle präzis festzulegen bzw» innerhalb der Raststellungen um einen sehr kleinen Drehwinkel der Schalterwelle bzw. der abtriebseitigen Kupplungshälfte zu ermöglichen, ist gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal· vorgesehen, daß die Hemmeinrichtung durch zwei konzentrisch ange-

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angeordnete und axial von Federn belastete Ratschenscheiben die drehfest jedoch axial verstellbar gehalten sind, gebildet ist, wobei die axial abstehenden Vorspränge der beiden Ratschenscheiben in einander entgegengesetzten Richtungen flach ansteigen und die abtriebseitige Kupplungshälfte entsprechende in zwei konzentrischen Kreisringen angeordnete Vorsprünge aufweist . Damit wird ein Drehen der Antriebswelle in beiden Richtungen und gleichzeitig eine exakte Festlegung der Schalterwelle in den jeweiligen Raststellungen ermöglicht, die durch die im wesentlichen senkrecht zu den Stirnflächen stehenden Flanken der Ratschenvorsprünge bestimmt sind. Zweckmäßig werden die beiden Ratschenscheiben gemeinsam von den zur Steuerung der Hemmeinrichtung vorgesehenen Stiften beaufschlagt. Um ein Ausrücken der Ratschenscheiben bei einem exakt vorgegebenen Winkel der gegenseitigen Verdrehung der beiden Kupplungshälften zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn die Steuerkurve • der antriebseitigen Kupplungshälfte unter einem Winkel von ca. 45° ansteigende bzw. abfallende Erhebungen aufweist. Dadurch wird außerdem erreicht, daß während des größten Teiles der gegenseitigeri Verdrehung der Kupplungshälften der größtmögliche Grad der überdeckung der Vorsprünge des Hemmteiles mit jener der abtriebseitigen Kupplungshälfto erhalten bleibt und dieser dann sehr rasch abnimmt, wodurch auch eine übermäßige Flächenpressung im Kantenbereich der Vorsprünge vermieden wird.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Schalter mit einem erfindungsgemäßen Rastenwerk in Ruhestellung;

Fig. 2 einen Schnitt gemäß Fig. 1 jedoch im Augenblick der Freigabe der Schalterwelle, und Fig. 3 eine Explosionsdarstellung des Rastenwerkes.

Der Schalter weist eine Antriebswelle 1 auf, welche die Frontplatte 2 durchsetzt und mit einer nicht dargestellten Handhabe

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od.dgl. verbindbar ist. Mit dieser Antriebswelle 1 ist eine ahtriebseitige Kupplungshälfte 3 drehfest mit einem zahnwellenartigen Ansatz 4 der Antriebswelle 1 verbunden. Ein nabenartiger Ansatz 5 der antriebseitigen Kupplungshalfte 3 durchsetzt eine zentrale Bohrung der vorderen Schale 6, die mittels Schrauben 7 mit der Frontplatte 2 und der hinteren Schale 8 zusammengespannt ist.

In dem zwischen den einander zugekehrten Stirnflächen der antriebseitigen Kupplungshälfte 3 und der Schale 6 freibleibenden Raum ist eine Schneckenfeder 9 eingesetzt die mit ihren abgewinkelten Enden die antriebseitige Kupplungshälften 3 und die abtriebseitige Kupplungshälfte 10 durchsetzt bzw. eingreift.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist die antriebseitige Kupplungshälfte 3 einen Durchbruch 11 auf der sich im Ruhezustand des Rastenwerkes mit einer Vertiefung 11' in der abtrieb seitigen Kupplungshälfte 10 deckt und in die den Durchbruch 11 durchsetzendes Ende der Schneckenfeder 9 eingreift. Weiters weisen die Kupplungshalften 3,10 an ihren Randzonen Ausnehmungen 12,12" auf, die im Ruhezustand des Rastenwerkes einander decken und an deren eine radial verlaufenden Begrenzungen das zweite abgewinkelte Ende der Schneckenfeder 9 unter Vorspannung anliegt.

Die antriebseitige Kupplungshälfte 3, weist, wie aus

der um 180° gedrehten oberen Darstellung in Fig. 3 ersichtlich ist, eine kreisbogenförmig verlaufende Steuerkurve 13 auf, die an der der abtriebseitigen Kupplungshälfte 10 zugekehrten .Stirnfläche eingearbeitet sind. Diese Steuerkurve 13 weist drei nach beiden Seiten in einem Winkel von z.B. 45 abfallende Erhöhungen 13' auf. An dieser Steuerkurve 13 liegen drei Stifte 14 mit ihren Stirnseiten an, die in Bohrungen 15 der abtriebseitigen Kupplungshälfte 10 axial verschiebbar geführt sind.

Die abtriebseitige Kupplungshälfte 10, welche mit einem mit einer Innenverzahnung versehenen Nabe 16 eine zentrale Bohrung

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der hinteren Schale 8 durchsetzt und mit der Schalterwelle 17 drehfest verbunden ist, weist an ihrer von der antriebseitigen. Kupplungshälfte 3 abgekehrten Stirnfläche VorSprünge 18,18' auf. Diese Vorsprünge sind in zwei konzentrischen Ringen ange-5 ordnet, wie aus der oberen, um 180 gegenüber der unteren Darstellung der Kupplungshälfte 10 in Fig. 3 ersichtlich ist, wobei die Vorsprünge 18,18' in einem der Ringe in der einen Drehrichtung flach ansteigen und in dem jeweils anderen Ring in der entgegengesetzten Drehrichtung flach ansteigen,

Diese Vorsprünge 18,18' wirken mit zwei konzentrisch angeordneten Ratschenscheiben 19,19', die mit entsprechenden VorSprüngen versehen sind. Diese Ratschenscheiben sind in der hinteren Schale 8 mittels einer Innen- bzw. Außenverzahnung 20,21 verdrehsicher jedoch axial verschiebbar gehalten und werden durch die Spiralfedern 22 bzw. 22', die sich an der hinteren Schale 8 abstützen gegen die abtriebseitige Kupplungshälfte 10 gedrückt, sodaß, wie in Fig. 1 dargestellt, die Vorsprünge der Ratschenscheiben 19,19' mit den Vorsprüngen 18,18' der abtriebseitigen Kupplungshälfte 10 in gegenseitigem Eingriff stehen und eine gegenseitige Drehbewegung verhindern. Damit ist aber auch eine Drehbewegung der abtriebseitigen Kupplungshälfte 10 und der mit dieser drehfest verbundenen Schalterwelle 17 verhindert, solange die Ratschenscheiben 19,19' mit den Vorsprüngen 18,18' der abtriebseitigen Kupplungshälfte in Eingriff stehen.

In Ruhelage des Rastenwerkes liegen die Stifte 14 mit ihren einen Stirnflächen in den vertieften Bereichen der Steuerkurve 13, an dieser an, sodaß die Ratschenscheiben 19,19' in vollem Eingriff mit den Vorsprüngen 18,18' der abtriebseitigen Kupplungshälfte liegen. Wird die Antriebswelle 1 verdreht, so verdreht sich auch die antriebseitige Kupplungshälfte 3. Dabei wird die Schneckenfeder 9, deren eines Ende an einer im Uhrzeigersinn vorne liegenden Begrenzung eines Durchbruches bzw. einer Ausnehmung und deren zweites Ende an einer im Uhrzeigersinn hinten liegende Be-

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grenzung der jeweils anderen Ausnehmung anliegt gespannt, unabhängig davon, in welche Richtung die Drehung erfolgt, da stets ein Ende in seiner Lage durch die abtriebseitige Kupplungshälte 10 festgehalten ist und das andere durch die antriebseitige Kupplungshälfte 3 mitgenommen wird. Durch die Verdrehung der antriebsseitigen Kupplungshälfte 3 werden die Stifte 14, die einerseits an der Steuerkurve 13 der antriebseitigen " Kupplungshälfte 3 und andererseits an beiden durch die Spiralfeder 22, 22' in Richtung zur antriebseitigen Kupplungshälfte 10 belasteten Ratschenscheiben 19,19' mit ihren Stirnflächen anstehen, in Richtung zu den Ratschenscheiben 19,19' axial verschoben, sobald sie in die ansteigenden Bereiche der Steuerkurve 13 gelangen. Schließlich wird eine gegenseitige Verdrehung der beiden Kupplungshälften 3,10 erreicht, bei der die Stifte 4 die Ratschenscheiben 19,19' soweit entgegen der Kraft der Federn 22,22' verschoben haben, daß diese außer Eingriff mit den VorSprüngen 18,18' der abtriebseitigen Kupplungshälfte 10 geraten und diese freigeben. Dadurch wird es der gespannten Schneckenfeder 9 möglich, die abtriebseitige Kupplungshälfte 10 nachzuziehen. Gleichzeitig mit Beginn der Drehung der abtriebseitigen Kupplungshälfte 10 beginnen die Stifte 14 sich unter dem Einfluß der Federn 22,22" axial zu verschieben.

Dies ist dadurch bedingt, daß die abfallenden Bereiche der Kurvenscheibe 13 aufgrund der gegenseitigen Verdrehung der beiden Kupplungshälften 3,10 unter den Stiften 14 vorbeigleiten und die Federn 22,22' die Ratschenscheibe 19,19' und damit die Stifte in Richtung zur antriebseitigen Kupplungshälfte 3 drücken. Beim Nachdrehen der abtriebseitigen KupplungshäIfte 10 aufgrund der Spannung der Schneckenfeder 9 gleiten daher die Vorsprünge der Ratschenscheiben 19,19' mit ihren flach ansteigenden Planken an den flach ansteigenden Flanken der Vorsprünge 18,18' entlang bis die senkrecht stehenden bzw. steilen Flanken der Vorsprünge der

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Ratschenscheiben 19,19' bzw. der Vorsprünge 18,18' aneinander zur Anlage kommen und die abtriebseitige Kupplungshälfte 10 an einer weiteren Drehung durch die drehfest in der hinteren Schale 8 gehaltenen Ratschenscheibon 19,19' gehindert ist.

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Claims (5)

1. ;Patentansprüche

   ( 1 .) Schalter, insbesondere Schalter mit mehr als zwei durch bestimmte Raststellungen der mittels einer Schalterwelle verstell- bzw. verdrehbaren Kontaktbetätigungen vorgegebenen Schaltstellungen, welcher mittels einer Antriebswelle verstell- bzw. verdrehbar ist, und der mit einer formschlüssig eingreifenden Hemmeinrichtung ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Antriebswelle (1 ) mit der die Kontaktbetätigungen steuernden Schalterwelle (17) über eine Kupplung (3,10) verbunden ist, an deren Hälften je ein Ende mindestens einer im wesentlichen in Umfangsrichtung der Hälften spannbaren Feder (9) angreift und die abtriebseitige Kupplungshälfte (10) mittels der von der gegenseitigen Lage der Antriebs- und der Schalterwelle (1;17) gesteuerten Hemmeinrichtung (18,18'; 19,19'; 22,22') in ihrer Drehbewegung blockier- und freigebbar ist.
2. 2. Schalter nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die beiden Kupplungshälften (3,10) zwei einander deckende Ausnehmungen (11,11') und bzw. oder Durchbrüche (12, 12*) aufweisen, in welche die abgewinkelten Enden einer Schneckenfeder (9) unter Vorspannung eingreifen, wobei eines der Enden der Feder (9) an den im Uhrzeigersinn hinten liegenden etwa radial verlaufenden Wänden der einen Ausnehmungen (11,11') oder Durchbrüche anliegt und das zweite Ende an den im Uhrzeigersinn vorne liegenden etwa radial verlaufenden Wänden der anderen Ausnehmungen bzw. Durchbrüche (11,11') anliegt.
3. 3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, · ' ■ dadurch gekennzeichnet,
   daß die Hemmeinrichtung durch in Bohrungen (15) der abtrieb -

   seitigen Kupplungshälfte (10) axial verschiebbare Stifte (14) gesteuert ist, die mit ihren einen Stirnflächen an in der der abtriebseitigen Kupplungshälfte (10) zugekehrten Stirnseite der .antriebseitigen Kupplungshälfte (3) eingearbeiteten Steuerkurve (13) und mit ihren anderen Stirnflächen an mindestens einem drehfest aber axialverschiebbar gehaltenen in Richtung zur abtriebseitigen Kupplungshälfte (10) federbelasteten Hemmteil anliegt, welcher mit Vorsprüngen (18,18') der abtriebseitigen Kupplungshälfte (10) zusammenwirkenden Vor-Sprüngenversehen ist.
4. 4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Hemmeinrichtung durch zwei konzentrisch angeordnete und axial von Federn (22,22') belastete. Ratschenscheiben (19,19') die drehfest jedoch axial verstellbar gehalten sind gebildet ist, wobei die axial abstehenden Vorsprünge der beiden•Ratschenscheiben (19,19') in einander entgegengesetzten Richtungen flach ansteigen und die abtriebseitige Kupplungshälfte (10) entsprechende in zwei konzentrischen Kreisringen angeordnete Vorsprünge (18,18') aufweist.
5. 5. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

   5 daß die Steuerkurve (13) der antriebseitigen Kupplungshalfte (3) unter einem Winkel von ca. 45 ansteigende bzw. abfallende Erhebungen (13') aufweist.

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