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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bistabile Betätigungsvorrichtung.
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Es
ist bekannt, dass eine Betätigungsvorrichtung
des oben genannten Typs in der Lage ist, während eines ersten Betriebszyklus
einen bestimmten Betriebszustand zu erreichen und diesen aufrechtzuerhalten,
um dann, durch das Ausführen
eines darauf folgenden Betriebszyklus, zu ihrem vorherigen Betriebszustand
zurückzukehren.
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Solche
Betätigungsvorrichtungen,
welche Betätigungsmittel
wie auch Mittel zum Aufrechterhalten der an dem Ende des ersten
Betriebszyklus erreichten Zustände
aufweisen, stehen den monostabilen Vorrichtungen oder Betätigungssystemen
gegenüber,
welche nicht mit Mitteln zum Aufrechterhalten der zum Zeitpunkt
der Unterbrechung des elektrischen Stroms erreichten Betriebsposition
ausgestattet sind.
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Bistabile
Betätigungsvorrichtungen
weisen in der Praxis eine Mehrzahl von Verwendungsmöglichkeiten
auf; sie werden zum Beispiel eingesetzt, um Türverschluss-Systeme für Haushaltsgeräte herzustellen,
so wie Waschmaschinen oder Kochgeräte, um gefährliche Bedienungsvorgänge für Benutzer
zu vermeiden.
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Bistabile
Betätigungsvorrichtungen
sind bekannt, wobei der erzielte Zustand durch ein Paar Bimetallelemente
aufrechterhalten wird; jedoch weisen solche System keine adäquaten Mittel
zur Funktionalitätssteuerung
auf, so dass ihr Betrieb, welcher auf der Umgebungstemperatur basiert,
leicht durch externe Wärmequellen
beeinträchtigt
werden kann.
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Ebenso
sind elektromagnetische bistabile Betätigungssysteme bekannt, welche
die Verwendung von komplexen Schaltkreisen erfordern, um entweder
ihre Polaritätsumwandlung
oder ihre elektrische Schaltung zu steuern.
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Ein
anderes typisches Problem nach dem Stand der Technik entsteht aus
der Komplexität
der in bistabilen Vorrichtungen verwendeten Bauteile und ihrer Anordnung;
zum Beispiel macht die Verwendung von Elektromagneten solche Betätigungsvorrichtungen
kompliziert, sperrig und kostspielig.
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Ein
weiteres Problem besteht auch aufgrund der Tatsache, dass viele
bekannte Betätigungsvorrichtungen,
welche eine kleine Größe aufweisen, nicht
in der Lage sind, eine bedeutende Kraft zu entwickeln und/oder keine
kinematischen Mechanismen aufweisen, die in der Lage sind, große Kräfte entgegenzubringen,
wenn das Stellglied nicht weiter elektrisch gespeist wird.
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US-A-4.655.489
offenbart einen zweiteiligen Befestigungsaufbau für Türen und
andere relativ bewegliche Objekte.
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Aus
der US-A-5.656.986 ist auch eine Vorrichtung bekannt, welche aus
einem monostabilen Stellglied besteht, insbesondere vom elektro-thermischen
Typ, welches kinematische Mittel aufweist, die in der Lage sind,
das Aufrechterhalten einer Betriebsposition sicherzustellen, auch
wenn keine elektrische Stromzufuhr erfolgt; solche Mittel umfassen
zumindest einen Gehäusekörper, worin
folgendes hintereinander in Reihe angeordnet ist:
- – ein erstes
Element, welches in dem Gehäuse durch
den von dem Stellglied erzeugten Schub linear gleitet;
- – ein
zweites Element, welches in dem Gehäuse durch den von dem ersten
Element erzeugten Schub gleitet und rotiert, mit dem ein Betätigungsschaft
verbunden ist;
- – ein
drittes Element, welches in dem Gehäuse durch den von dem zweiten
rotierbaren Element erzeugten Schub linear gleitet und auf das durch eine
Feder eingewirkt wird.
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Die
ersten zwei Elemente weisen schräge, gezahnte
Oberflächen
auf, welche die lineare Bewegung des ersten Elements in eine lineare
und rotierende Bewegung des zweiten Elements umsetzen; das zweite
Element weist dann Mittel auf, die geeignet sind, in die Enden von
Führungen
einzugreifen, welche für
die Bewegung des ersten Elements vorgesehen sind, wobei diese auf
einer Innenoberflä che des
Gehäuses
ausgebildet sind und das Aufrechterhalten einer Position für die zweiten
und dritten Elemente gestatten.
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Gemäß der Vorrichtung,
die in US-A-5.656.986 offenbart ist, soll eine durch das Stellglied
erzeugte lineare Bewegung in eine winkelige Bewegung eines Teils
des kinematischen Schub-Mechanismus umgewandelt werden, um einen
stabilen Betriebszustand zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Solch
eine zumindest teilweise Umwandlung der von dem Stellglied ausgeübten Bewegung,
das heißt
von linear zu winkelig oder rotierend, kann leichte Verluste der
Betätigungskraft
mit sich bringen.
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Außerdem erfordert
die in dem vorstehend genannten Dokument beschriebene Lösung, auch wenn
diese hochentwickelt und zweckmäßig ist,
eine akkurate Herstellung der verschiedenen Elemente, welches einen
Preis der Vorrichtung bestimmt, der manchmal durch ihre Anwendbarkeit
nicht gerechtfertigt ist; die vorstehend genannte Lösung erfordert auch
eine gute Schmierung der verschiedenen Komponenten, um ihren optimalen
Betrieb zu garantieren.
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Eine
weitere Beschränkung
der US-A-5.656.986 ist, dass die beschriebene Vorrichtung notwendigerweise
ein geschlossenes Gehäuse für den kinematischen
Mechanismus erfordert, welches eine bestimmte Länge aufweisen sollte, um alle drei
Elemente und einen inneren kreisförmigen Abschnitt zu umfassen,
und diese infolgedessen hohe Raumanforderungen stellt.
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Außerdem weist
die in US-A-5.656.986 offenbarte Vorrichtung den Nachteil auf, von
außen nicht
einfach manuell zurücksetzbar
zu sein, zum Beispiel – wenn
erforderlich – durch
ein passendes mechanisches Werkzeug (so wie in dem Falle eines Stromausfalls,
eines Fehlers des monostabilen Stellgliedes usw.); solch ein Nachteil
kann insbesondere problematisch sein, sollte die Vorrichtung in
Türverschluss-Systemen
von Haushaltsgeräten
verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung hat den Zweck, die vorstehend genannten Beeinträchtigungen
zu beheben.
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Innerhalb
dieses Rahmens ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, eine bistabile
Betätigungsvorrichtung
vorzustellen, welche einen einfachen Aufbau aufweist und eine einfache,
kostengünstige Herstellung
mit sich bringt.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine bistabile
Betätigungsvorrichtung vorzustellen,
welche kein spezielles Verfahren zum Aufrechterhalten des Zustandes
erfordert und welche nicht Gegenstand von Kraftverlusten aufgrund
von Bewegungsumwandlungen ist.
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Eine
dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine bistabile
Betätigungsvorrichtung vorzustellen,
welche keine speziellen Beschränkungen
hinsichtlich des Unterbringungsverfahrens des kinematischen Mechanismus
aufweist, der zum Ermöglichen
der Aufrechterhaltung einer erreichten Betriebsposition verwendet
wird.
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Eine
vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine bistabile
Betätigungsvorrichtung vorzustellen,
welche – wenn
erforderlich – einfach
zurücksetzbar
ist, entweder manuell oder mechanisch.
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Diese
und andere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden
Erfindung durch eine Betätigungsvorrichtung
erreicht, welche die Merkmale der beigefügten Ansprüche aufweist, die einen integralen
Teil der vorliegenden Beschreibung bilden.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorzüge der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung und den beigefügten
Abbildungen deutlich, die mittels eines nicht-begrenzenden Beispiels
bereitgestellt werden. Es zeigen:
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1 und 2 jeweils
eine Seitenansicht und eine Ansicht der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einem ersten Betriebszustand;
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3 und 4 einen
Abschnitt der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, ausgeführt jeweils
entlang der Achse A-A von 1 und der Achse
B-B von 2;
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5, 6 und 7 Teil-Querschnittsansichten
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in jeweils einem zweiten, dritten und vierten Betriebszustand;
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8 eine
Teil-Querschnittsansicht einer besonders vorteilhaften Anwendung
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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9 und 10 die
Anwendung, die in 8 dargestellt ist, in zwei verschiedenen
Betriebszuständen,
in einem Querschnitt, der entlang einer Ebene ausgeführt ist,
welche rechtwinklig zu der von 5 verläuft;
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11, 12 und 13 Querschnittsansichten
der Vorrichtung gemäß einer
abweichenden Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in unterschiedlichen Zuständen.
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In
den 1 bis 4 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 die
Betätigungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung als ein Ganzes, welche im Wesentlichen aus einem linearen
Stellglied DA des monostabilen Typs besteht, wie er allgemein bekannt
ist, mit dem ein bistabiler kinematischer Mechanismus CB als ein
Adapter verbunden ist.
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Bezugszeichen 2 kennzeichnet
ein erstes Gehäuse,
das einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist, wobei
das Gehäuse
Teil des monostabilen Stellglieds DA ist, während Bezugszeichen 3 ein
zweites Gehäuse
kennzeichnet, das einen im Wesentlichen rechtwinkligen Querschnitt
aufweist, welches die kinematischen Mittel umfasst, die den bistabilen
Adapter CB bilden.
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Zum
Beispiel kann das monostabile Stellglied, das in dem Gehäuse 2 enthalten
ist, vom thermischen Typ sein, wie er allgemein bekannt ist, und der
an dieser Stelle keine nähere
Beschreibung erfordert.
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Es
ist ausreichend unter Bezugnahme auf die 3 und 4 klarzustellen,
dass in dem gegebenen Beispiel ein thermisches Stellglied TT vorgesehen
ist, welches ein Gehäuse
IT umfasst, das thermisch und elektrisch mit einer elektrischen
Heizvorrichtung RT verbunden ist, so wie einem PTC, welche durch
zwei Anschlusspunkte ET gespeist wird.
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Das
leitfähige
Gehäuse
IT des thermischen Stellgliedes begrenzt eine verschlossene Kammer, welche
mit einem thermisch dehnbaren Material CT, so wie Wachs, gefüllt ist,
worin ein kleiner Kolben PT zumindest zum Teil eingetaucht ist;
auf dem Ende der Kammer sind passende Dichtungsmittel vorgesehen, so
wie dicht gepackte Teflon®-Unterlegscheiben und Metall-Unterlegscheiben,
gekennzeichnet mit Bezugszeichen AT als ein Ganzes, durch welche
der kleine Kolben PT linear gleiten kann.
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Eine
räumliche
Ausdehnung des dehnbaren Materials CT, wenn es Gegenstand eines
Temperaturanstiegs des Gehäuses
IT ist, hervorgerufen durch die elektrische Heizvorrichtung RT,
bestimmt eine lineare Bewegung des kleinen Kolbens PT in Richtung der
Außenseite
des Gehäuses
IT.
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In
dem speziellen Fall ist der Kolben PT des thermischen Stellglieds
TT, welches in dem Gehäuse 2 enthalten
ist, in der Lage, eine lineare Bewegung eines Schaftes zu erzeugen,
dessen eines Ende aus dem Gehäuse 2 selbst
heraustritt; der Schaft, gekennzeichnet mit Bezugszeichen 4,
ist Gegenstand der entgegengesetzten Reaktion eines elastischen Elements
MM in dem Gehäuse 2,
so wie einer Schraubenfeder, welche auch geeignet ist, um ein Zurückbewegen
des Kolbens PT in dem thermischen Stellglied TT zu verursachen,
wenn der Heizzyklus des Letzteren endet.
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Wie
aus dem Vorstehenden folgt, bilden das Gehäuse 2 und seine relevanten
inneren Komponenten (thermisches Stellglied TT mit Heizvorrichtung
RT und elektrischen Kontakten ET, Schaft 4 und die relevante
Feder MM) in ihrem Ganzen ein monostabiles elektrisches Stellglied
DA, das heißt
welches fähig ist,
einen Schub nur dann zu erzeugen, wenn es elektrisch gespeist wird,
welches aber nicht fähig
ist, die erreichte Position aufrechtzuerhalten, wenn die elektrische
Stromzufuhr endet.
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Wie
in dem Beispiel zu sehen ist, welches in den 3 und 4 dargestellt
ist, ist das Gehäuse 2 mechanisch
mit dem Gehäuse 3 verbunden,
in Übereinstimmung
mit einem offenen Ende des Letzteren; insbesondere mit den Bezugszeichen 5 und 6 sind
zwei Flansche gekennzeichnet, welche jeweils Teil der Gehäuse 2 und 3 sind,
welche für
ihr gegenseitiges Koppeln ein dauerhaft einras tendes System des
Bajonett-Typs aufweisen; die Flansche 5 und 6 können schließlich koaxiale
Löcher
zur Verankerung der Vorrichtung 1 aufweisen; das Gehäuse 3 kann schließlich auch
Flansche (nicht dargestellt) aufweisen, welche geeignet sind, um
die Vorrichtung 1 als ein Ganzes zu befestigen.
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Wie
vorstehend gesagt, weist das Gehäuse 3 einen
inneren kinematischen Mechanismus auf, welcher das Aufrechterhalten
einer Betriebsposition gestattet, die nach der Betätigung des
elektrischen Stellgliedes DA und auch am Ende der elektrischen Stromversorgung
des Letzteren erreicht ist; das Gehäuse 3 und sein relevanter
innerer kinematischer Mechanismus bildet deshalb den angeführten bistabilen
Adapter CB, welcher geeignet ist, das monostabile Stellglied DA
in die bistabile Betätigungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung umzuwandeln.
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Der
angeführte
kinematische Mechanismus umfasst zwei Elemente, welche in dem Gehäuse 3 beweglich
sind, welche aus einem Schieber 10 und einem Hakenelement 20 (4)
bestehen. Es ist zu beachten, dass in dem Folgenden die Ausdrücken wie „aufwärts", „abwärts", „oberer", „unterer", Vorderseite", „Seite", „rechts", „links" usw. einfache Hinweise
auf die Anordnung der Mittel sein sollen, welche in den Figuren
dargestellt sind (insbesondere bei dem Betrachten der Vorrichtung 1,
bei der die elektrischen Anschlusspunkte ET des Stellgliedes DA
abwärts
gerichtet sind), und diese sollen in keiner Weise als einschränkend für die Zwecke
der Beschreibung im Zusammenhang mit der Ausführungsform und dem Betrieb
der Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung angesehen werden.
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Der
Schieber 10 begrenzt an einem Ende einen Betätigungsschaft 10A,
welcher in einem Durchgangsloch in der Wand des Gehäuses 3 gegenüber der Öffnung in Übereinstimmung
mit dem Stellglied DA eingeführt
ist; solch ein Schaft 10A wird verwendet, um die Bewegung
zu erzeugen, für
welche die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung vorgesehen ist, so wie das Aktivieren eines Verschlussbolzens
der Tür
eines Haushaltsgerätes.
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Wie
in den 3 und 4 zu erkennen ist, weist der
Schieber 10 eine Vertiefung 10B auf, in der eine
Aufprallvorrichtung 3A integral mit dem Gehäuse 3 eingefügt ist;
ein elastisches Element, so wie eine Schraubenfeder MO, ist in der
Vertiefung 10B untergebracht, wobei das elastische Element
zwischen einem Ende der Vertiefung selbst und der Aufprallvorrichtung 3A wirksam
ist.
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Somit
kann der Schieber 10 linear in dem Gehäuse 3 gleiten, einem
Schub folgend, der durch den Schaft 4 gegen die Wirkung
der Feder MO erzeugt wird; der Schieber 10 wird in einer
solchen linearen Bewegung nicht nur durch die Aufprallvorrichtung 3A beschränkt, sondern
auch durch Führungsmittel,
die mit den Bezugszeichen 11, 12 und 13 (4)
gekennzeichnet sind; in dem in den Figuren dargestellten Beispiel
sind solche Führungselemente durch
Vorsprünge
auf der inneren Oberfläche
einer Seitenwand des Gehäuses 3 gebildet.
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Wie
in 4 zu erkennen ist, ist eine erste Aufnahme oder
Vertiefung 15, welche eine im Wesentlichen nach unten gedrehte
Halbkreisform aufweist, auf der oberen Oberfläche von einem der Führungselemente
definiert, insbesondere des von dem Schaft 4 entferntesten,
gekennzeichnet mit Bezugszeichen 13.
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Eine
zweite Aufnahme oder Vertiefung 16, welche eine im Wesentlichen
nach oben gedrehte Halbkreisform aufweist, ist auf der Innenseite
der oberen Wand des Gehäuses 3 definiert;
der Teil der Aufnahme 16, welcher von dem Schaft 4 am
entferntesten angeordnet ist, wird durch eine Erhöhung 17 begrenzt,
welche sich von der Innenseite der oberen Wand des Gehäuses 3 nach
unten erstreckt und eine schräge
Oberfläche 17A aufweist.
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Eine
Haken-Erhöhung 18,
welche eine schräge
Seitenwand 18A aufweist, ist in dem oberen Teil des Schiebers 10 definiert;
der Schieber 10 weist auch eine zweite Erhöhung 19 auf
der Oberseite auf, welche einen Vorsprung 19A aufweist,
so wie ein Pflock, der eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist;
solch ein Vorsprung 19A ist vorgesehen, um ein Ende einer
Schraubenfeder 30 zu verankern, deren Funktionen im Folgenden
weiter verdeutlicht werden.
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Das
Hakenelement 20 weist einen verhältnismäßig schlanken Körper auf
und ist zwischen dem Schieber 10 und der oberen Wand des
Gehäuses 3 frei
beweglich eingeführt,
das heißt
ohne irgendwelche speziellen Beschränkungen. Solch ein Hakenelement 20 weist
ein Ende auf, welches sich nach unten erstreckt, um ei nen Haken 21 zu
begrenzen, welcher eine schräge
Oberfläche 21A aufweist,
die geeignet ist, um sich mit der schrägen Wand 18A der Haken-Erhöhung 18 zu
verkuppeln.
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In
dem gegenüberliegenden
Teil des Hakenelements 20 ist eine obere Verlängerung 22 definiert, welche
einen nach oben gerichteten Zustand und eine Halbkreisform aufweist,
die geeignet ist, in die Aufnahme 16 einzugreifen; die
Oberfläche,
welche sich zwischen der Oberseite einer solchen Verlängerung 22 und
der tieferen Wand des Elements 20 erstreckt, weist einen
schrägen
Zustand auf und ist geeignet, mit dem Ende der Erhöhung 19 zusammenzuwirken,
welches einen in ihre Richtung gedrehten Zustand aufweist.
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Von
der unteren Oberfläche
des Hakenelements 20 geht eine untere Verlängerung 24 ab,
welche eine Halbkreisform aufweist und geeignet ist, um in die Aufnahme 15 zu
greifen, die auf der oberen Oberfläche des Führungsmittels 13 begrenzt
ist. Wie weiter erklärt
werden wird, sind die Verlängerungen 22 und 24 des
Hakenelements 20 geeignet, um alternativ in die Aufnahmen 15 und 16,
die in dem Gehäuse 3 begrenzt
sind, zu greifen und in diesen winkelig zu rotieren, in Abhängigkeit
von dem Betriebszustand der Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Es sollte erkannt werden, dass die Aufnahmen 15 bis 16 und
die Verlängerungen 22 bis 24 unterschiedliche
Formen aufweisen können
(zum Beispiel die Form eines auf dem Kopf stehenden Dreiecks) und
in der Weise vorgesehen sind, dass sie geeignet sind, um eine passende
winkelige Bewegung zu gestatten.
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Schließlich weist
das Hakenelement 20 einen Seitenvorsprung 25 in
der Nähe
des Hakens 21 auf, so wie ein im Wesentlichen zylindrischer
Pflock, welcher vorgesehen ist, um das zweite Ende der Feder 30 zu
verankern. Es sollte erkannt werden, dass die Abmessungen und die
Anordnungen (Breite, Länge,
Dicke, relative Abstände,
Hublängen
usw.) der vorstehend genannten Bauteile passend vorausberechnet
sind, um den Betrieb der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wie im folgenden beschrieben, zu gestatten.
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Der
Anfangs-Betriebszustand der Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung stellt sich in der Form dar, wie mittels Beispiel in 4 dargestellt.
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In
diesem Zustand wird das thermische Stellglied TT, welches in dem
Gehäuse 2 enthalten
ist, nicht mit elektrischem Strom versorgt und ist nur Gegenstand
der Reaktion der Feder MM; deshalb ist das Ende des Schaftes 4 in
einer hinteren Position angeordnet.
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Wie
zu erkennen ist, ist das Hakenelement 20 in der Weise positioniert,
dass seine obere Verlängerung 22 in
der Aufnahme 16 des Gehäuses 3 schwenkbar
untergebracht ist und darin durch das Ende der Erhöhung 19 des
Schiebers 10 gehalten wird, wobei das Ende des Schiebers 10 in
Kontakt mit der oben genannten schrägen Oberfläche steht, die sich von der
Verlängerung 22 zu
der unteren Wand des Elements 20 erstreckt; auf dem anderen
Ende ruht der vordere Haken 21 oben auf der Erhöhung 18 des
Schiebers 10.
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Wie
zu erkennen ist, ist in diesem Zustand die obere Oberfläche des
Hakenelements 20 im Wesentlichen angrenzend an die innere
Oberfläche
der oberen Wand des Gehäuses 3 angeordnet,
insbesondere parallel zu dieser; die Feder 30 weist eine erste
Richtungslinie auf, die sich von dem Vorsprung 19A zum
Vorsprung 25, von dem Boden zur Oberseite erstreckt.
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In
diesem Zustand neigt die Feder MO dazu, den Schieber 10 zurückzuschieben,
das heißt,
ihn in Kontakt mit dem Ende des Schaftes 4 zu halten, während die
Feder 30 dazu neigt, das Ende des Hakenelements 20,
auf dem der Haken 21 angebracht ist, nach unten zu bewegen,
welcher aus diesem Grunde auf die Erhöhung 18 des Schiebers 10 gedrückt wird.
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Wenn
das Stellglied DA mit Strom versorgt wird, beginnt der Schaft 4 sich
in Richtung der Außenseite
des Gehäuses 2 zu
bewegen und den Schieber 10 in den relevanten Führungselementen 11, 12 und 13 linear
zu verschieben, bis die in 5 dargestellte
Position erreicht ist.
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Die
Bewegung des Schiebers 10 veranlasst die Erhöhung 18,
unterhalb des Hakens 21 zu gleiten, bis das Ende des Elements 20,
auf dem solch ein Haken 21 angebracht ist, einen freien
Zustand aufweist, um sich aufgrund der Wirkung der Feder 30 nach
unten zu bewegen; die obere Verlängerung 22, die
auf dem Ende des Hakenelements 20 definiert ist, verbleibt
in einem in die Aufnahme 16 eingreifenden Zustand.
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Wie
zu erkennen ist, führt
während
dieser Phase das Hakenelement 20 eine erste Schwenkbewegung
um einen Hebelpunkt aus, die im Wesentlichen in 16 ausgeführt ist,
und die Feder 30 nimmt eine zweite Richtungslinie ein,
die im Wesentlichen parallel zu der Schiebe-Ebene des Schiebers 10 verläuft.
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Wenn
die elektrische Stromversorgung des Stellgliedes 4D endet,
bewirkt der Schaft 4 keinen Schub mehr und bewegt sich
durch die Kraft der entsprechenden Feder, die sich in dem Gehäuse 2 befindet,
zurück,
mit einer entsprechenden Mindest-Zurückbewegung auch des Schiebers 10 durch
die Wirkung der Feder MO.
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Auf
diese Weise kann sich die schräge
Oberfläche 21A des
Hakens 21 (4) akkurat mit der schrägen vorderen
Oberfläche 18A (4)
der Erhöhung 18 des
Schiebers 10 koppeln, um den Zustand zu erreichen, der
in 6 dargestellt ist.
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Es
sollte beachtet werden, dass die schräge Oberfläche 18A praktisch
eine Aufnahme darstellt, auf der das Ende des Hakenelements 20 eingeführt werden
und schwingen kann: auf diese Weise wird der Teil des Hakenelements 20,
das die Verlängerungen 22 und 24 stützt, mit
der Wirkung der Feder 30 zusammen, nach unten bewegt; folglich
tritt die Verlängerung 22 aus
der Aufnahme 16 heraus, während die Verlängerung 24 in
die Aufnahme 15 eintritt.
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Wie
zu erkennen ist, führt
in dieser Phase das Hakenelement 20 eine zweite Schwenkbewegung
um einen Hebelpunkt herum aus, der im Wesentlichen in 18 A
ausgeführt
ist, und die Feder 30 behält eine Richtungslinie bei,
die im Wesentlichen parallel zu der Schiebe-Ebene des Schiebers 10 verläuft; die
Verschiebung der Verlängerung 24 in
die Aufnahme 15 ändert
so den Hebelpunkt des Hakenelements 20.
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Nun
neigt die Feder 30 dazu, das Ende des Elements 20,
welches den Haken 21 trägt,
nach oben zu bewegen, aber eine solche Bewegung ist aufgrund der
Nei gung der verbindenden Oberflächen zwischen
dem Haken 21 selbst und der Erhöhung 18 nicht gestattet
(das heißt
die Oberflächen 21A und 18A,
die in 4 dargestellt sind), welches ein auseinander Lösen der
zwei Teile verhindert.
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Deshalb
kann sich in diesem Zustand und auch aufgrund eines Schubverlustes
von dem Schaft 4, der Schieber 10 nicht mehr durch
die Wirkung der Feder MO nach hinten bewegen und wird durch das Hakenelement 20 in
seiner Position gehalten, welches den Schieber 10 an das
Gehäuse 3 drängt; insbesondere
hält das
Ende des Hakenelements 20, welches den Haken 21 trägt, den
Schieber 10 zurück, während das
andere Ende, welches die untere Verlängerung 24 trägt, in der
Aufnahme 15 des Gehäuses 3 eingezwängt verbleibt.
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Deshalb
können
unter dieser Vorraussetzung der Schieber 10 und der relevante
Schaft 10A die infolge des ersten Betätigungszyklus des Stellgliedes
DA erreichte Position aufrechterhalten, selbst wenn Letzteres nicht
weiter mit elektrischem Strom versorgt wird.
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Das
Schalten, das heißt
die Veränderung des
Gleichgewichtszustandes von 6, wird
durch eine folgende elektrische Stromversorgung des Stellgliedes
DA erzielt.
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Wie
vorstehend beschrieben, bestimmt solch eine neue elektrische Stromversorgung
einen neuen Schub auf den Schieber 10, welcher leicht nach
vorne verschoben wird, bis ein Lösen
zwischen den schrägen
Oberflächen 21A und 18A – jeweils
des Hakens 21 und der Erhöhung 18 – verursacht
wird; während
dieser Phase verbleibt die untere Verlängerung 24 in der
Aufnahme 15 eingeführt,
und das gegenüberliegende
Ende des Elements 20 kann sich nach oben bewegen, bis der
Haken 21 die Höhe
der Erhöhung 18 überwindet.
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Wie
zu erkennen ist, übt
während
dieser Phase das Hakenelement 20 eine dritte Schwenkbewegung
um einen Hebelpunkt aus, der im Wesentlichen in 24 ausgeführt ist,
und die Feder 30 nimmt ein dritte Richtungslinie ein, die
sich von dem Vorsprung 19A zu dem Vorsprung 25 von
dem Boden zur Oberseite erstreckt.
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Es
sollte erkannt werden, wie unter dieser Vorraussetzung der Schieber 10 nicht
länger
an das Gehäuse 3 gedrängt wird
und die Feder MO nun dazu neigt, den Schieber selbst zurückzudrängen; jedoch
wird der Schieber 10 in der erreichten Position durch den
Schub gehalten, der von dem Schaft 4 erzeugt wird.
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Dieser
Zustand ist im Wesentlichen in 7 dargestellt.
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Wenn
die elektrische Stromversorgung des Stellgliedes DA endet, wie vorstehend
beschrieben, kehrt der Schaft 4 in seine hintere Position
zurück und
bewirkt keinen Schub mehr auf den Schieber 10.
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Der
Schieber 10 ist dann in der Lage, sich durch die Wirkung
der Feder MO nach hinten zu bewegen; einem solchen graduellen Zurückbewegen folgend,
kommt das Ende der Erhöhung 19 des Schiebers 10 in
Kontakt mit der schrägen
Oberfläche, welche
sich von der Verlängerung 22 zu
der unteren Wand des Elements 20 erstreckt, um so das Ende des
Letzteren, der die Verlängerung 22 trägt, nach oben
zu drücken.
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Die
Verlängerung 22,
welche auch durch die Oberfläche 17A geleitet
wird, wird deshalb zurück
in die Aufnahme 16 bewegt, und die Vorrichtung 1 bewegt
sich zu ihrem Anfangszustand zurück,
wie in 4 dargestellt.
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Gemäß des oben
Genannten ist es deutlich, wie die beschriebene Konfiguration des
Adapters CB gestattet, ein bistabiles System zu erzielen, welches stark
reduzierte Abmessungen aufweist; das monostabile Stellglied DA,
insbesondere des Typs, der gewöhnlich
auf dem Markt erhältlich
ist, kann durch den Adapter einfach in ein bistabiles Stellglied
umgewandelt werden, in einer modularen Art und Weise, so dass die
einzelnen Komponenten DA und CB zusammengebaut und einzeln untersucht
werden können; folglich
ist es auch möglich,
weniger Lagerbestand zu haben, durch das Zusammenbauen des Stellgliedes DA
mit dem kinematischen Mechanismus CB nur wenn dieses erforderlich
ist.
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Durch
das Vorstehende wird deutlich, wie der beschriebene kinematische
Mechanismus die Besonderheit zur Verwendung als ein Hakenmittel,
ein frei schwingendes oder oszillierendes Element aufweist; insbesondere
weist das Ha kenelement 20 keine festen Beschränkungen
der winkeligen Positionierung auf, da es einfach zwischen den Schieber 10 mit den
relevanten Führungsmitteln 11 bis 13 und
einer Wand, welche die Aufnahme 16 und die Erhöhung 17 definiert,
eingeführt
ist (welches in dem Beispiel der 1 bis 4 die
obere Wand des Gehäuses 3 darstellt),
und weist einen Zustand auf, in dem es frei oszillieren kann, mit
einer Veränderung
seines Hebelpunktes sowohl in der Richtung des Uhrzeigersinns als
auch entgegen des Uhrzeigersinns; zu diesem Zweck stellt das Hakenelement 20 die
Verlängerungen 22, 24 (und 21)
bereit, die geeignet sind, um in die relevanten Aufnahmen 16 und 15 (und 18A)
zu greifen.
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Eine
andere Besonderheit der beschriebenen kinematischen Bewegung ist
die Veränderung der
Richtungslinie der Feder oder eines anderen ähnlichen federnden Elements,
welche zur Verursachung von entgegengesetzten winkeligen Bewegungen
in dem Hakenelement 20 verwendet wird, während der
verschiedenen Betriebsphasen der Vorrichtung.
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Schließlich ist
es offensichtlich, dass die Bestandteile des beschriebenen kinematischen
Mechanismus durch sehr einfache und kosteneffektive industrielle
Prozesse erzielt werden können,
ohne dass ein Gehäuse
erforderlich ist, welches den kinematischen Mechanismus vollständig abdeckt.
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Dieses
ist auch aus den 8 bis 10 offensichtlich,
in denen die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer möglichen
Verwendungsform dargestellt ist, das heißt in einem Verschluss-System
für die
Tür eines
Haushaltsgeräts,
so wie einem Backofen; in der Figur werden die Bezugszeichen der
vorhergehenden Figuren verwendet, um technisch entsprechende Elemente
zu kennzeichnen.
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Wie
aus einer solchen Anwendung zu erkennen ist, ist die Vorrichtung
gemäß der vorliegenden Erfindung
nicht mit dem Gehäuse 3 ausgestattet,
obgleich sie alle wesentlichen Elemente des vorstehend beschriebenen
kinematischen Mechanismus CB vorsieht.
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In 8 kennzeichnet
das Bezugszeichen 50 ein typisches Gehäuse für das Verschluss-System, hergestellt
zum Beispiel aus Pressmasse, an welchem das Gehäuse 2 des monostabilen
Stellgliedes DA befestigt ist; die Elemente des kinematischen Mechanismus
DA sind in dem Gehäuse
definiert.
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Es
sollte ersichtlich sein, wie die obere Wand des Gehäuses 3 der 1 bis 7 hier
durch eine einfache Trennwand, gekennzeichnet mit Bezugszeichen 3B,
ersetzt ist, worin die Aufnahme 16 und die Erhöhung 17 definiert
sind.
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Die
Konfiguration des Schiebers 10, der in 8 dargestellt
ist, ist in Bezug zu dem vorherigen leicht verschieden; in diesem
Fall definiert in der Tat das Ende 51 des Schiebers 10,
gegenüber
von dem Ende, welches mit dem Schaft 4 des Stellgliedes
DA in Kontakt steht, einen Betätigungsschaft,
der eine schräge
Oberfläche
aufweist; außerdem
weist der Schieber eine Seiten-Verlängerung 52 auf, welche geeignet
ist, das Schalten eines Mikroschalters hervorzurufen, welcher mit
Bezugszeichen 53 gekennzeichnet ist, dessen Funktion es
ist, die Steuerung des Haushaltsgerätes über den aktuellen Verschluss-Zustand
der Tür
(nicht dargestellt) zu informieren.
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Das
Ende 51 des Schiebers 10 ist vorgesehen, um die
Bewegung eines Hakens 54 hervorzurufen, welcher um einen
Bolzen 55, entgegen der Wirkung einer Feder 56,
winkelig beweglich ist; der Haken 54 ist in der Lage, eine
Position einzunehmen, welche das Öffnen der Tür (9) gestattet
oder eine Position, welche deren Schließen in die verschlossene Position
bestimmt (10).
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Der
Betriebszustand des Verschluss-Systems, welches in den 8 bis 9 dargestellt
ist, entspricht im Wesentlichen demjenigen der 1 bis 4;
wie zu erkennen ist, befindet sich in diesem Fall der Schaft 4 in
einer hinteren Position wie der Schieber 10, und der Haken 54 befindet
sich in einer ersten Betriebsposition.
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Der
Wirkung des Stellgliedes DA folgend, wird der Schieber 10 durch
den Schaft 4 geschoben, um das obere Ende des Hakens 54 entlang
der schrägen
Oberfläche
des Endes 51 des Schiebers 10 gleiten zu lassen,
bis zu der Position, die in 10 dargestellt
ist und das Verschließen
der Tür
zeigt; in dieser Phase wird auch das Schließen des Mikroschalters 53 durch
die Seiten-Verlängerung 52 bestimmt,
wobei der Mikroschalter 53 das Erreichen (und das darauf
folgende Halten) des verschließenden
Zustandes anzeigt.
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Es
ist deutlich, dass während
dieser Phase der kinematische Mechanismus CB des Türverschluss-Systems
sich exakt so verhält,
wie vorstehend unter Bezugsnahme auf 5 dargestellt.
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Wenn
die elektrische Versorgung des Stellgliedes DA endet, wird die verschlossene
Position aufgrund des Vorhandenseins des kinematischen Mechanismus
CB beibehalten, wie vorstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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Wenn
schließlich
die Steuerung des Haushaltsgerätes
für die
Freigabe der Tür
sorgt, wird das Stellglied DA für
das Umschalten des kinematischen Mechanismus CB erneut mit elektrischem
Strom versorgt, wie unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wurde.
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Somit
sind der Schaft 4 und der Schieber 10 frei, um
sich nach hinten zu bewegen und den Haken 54 zum Öffnen der
Tür zurück zu seiner
Ausgangsposition (9) bewegen zu lassen; die Steuerung
des Haushaltsgerätes
wird durch das Öffnen
des Mikroschalters 53 informiert, dass der freigegebene
Zustand erreicht wurde, wie durch das Zurückbewegen der Verlängerung 52 bestimmt
wird.
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Die 11 bis 13 stellen
mittels Querschnitten, ähnlich
des von 4, eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform
der Betätigungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung dar. Gemäß einer
solchen Ausführungsform
ist die Betätigungsvorrichtung 1 mit
Mitteln ausgestattet, welche geeignet sind, um ein einfaches manuelles
Zurücksetzen der
Vorrichtung mit einem Werkzeug 63, ähnlich eines Schraubenziehers,
zu gestatten, wenn dieses erforderlich ist.
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Das
Gehäuse 3 weist
eine Öffnung
AA auf seiner Vorderseite auf, um das Werkzeug 63 einzuführen, und
innere Führungselemente
für Letzteres, um
das Loslösen
zwischen dem Haken 21 und der Erhöhung 18 durchzuführen.
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In
dem gegebenen Beispiel sind die Führungselemente, gekennzeichnet
mit den Bezugszeichen 60, 61 und 62,
durch Vorsprünge
der Seitenwände
des Gehäu ses 3 begrenzt
und sind axial mit der Öffnung
AA ausgerichtet, um das Ende des Werkzeugs 63 in die Richtung
des Hakens 21 des Elements 20 zu leiten.
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Wie
zu erkennen ist, weist solch ein Ende des Werkzeugs 63 eine
schräge
Oberfläche
auf und der Haken 21 weist einen Seitenvorsprung 21C auf, welcher
eine tiefere Oberfläche
aufweist, deren Schräge
einen mit der Oberfläche
des Endes des Werkzeugs 63 kongruenten Zustand aufweist;
die verschiedenen Elemente sind in der Form angeordnet, dass durch
das Einführen
des Werkzeugs 63 von der Vorderseite des Gehäuses 3 durch
die Öffnung AA,
das Werkzeug 63 durch die Führungs-Elemente 60 bis 61 geführt werden
wird, um seitwärts
zu der Erhöhung 18 zu
gleiten, bis sein schräges
Ende mit der schrägen
Oberfläche
des Seitenvorsprungs 21C in Kontakt kommt.
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Die
Wirkungsweise des zurücksetzenden Systems,
wie in den 11 bis 13 dargestellt,
ist sehr einfach.
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Angenommen,
dass die Vorrichtung 1 beispielsweise verwendet wird, um
eine Ofentür
zu verschließen
und sich in einem wie in 6 dargestellten Zustand befindet,
das heißt
in dem sich die Vorrichtung 1 in einer stabilen Tür-Verschlussposition befindet,
welche infolge einer ersten Betätigung
des Stellgliedes DA erzielt wurde (siehe zum Beispiel die vorstehende
Beschreibung unter Bezugsnahme auf die 4 bis 6).
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Angenommen,
dass sich – sobald
solch ein stabiler Zustand erreicht wurde – ein ausgedehnter elektrischer
Stromausfall oder Fehler in der Ofen-Steuerung ereignet, der keinen
neuen Betriebszyklus des Stellgliedes DA zum Freigeben der Tür gestattet.
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In
solch einer Situation wird das Werkzeug 63 in die passende Öffnung AA
in dem Gehäuse 3 eingeführt, wobei
der schräge
Teil dessen Endes nach oben gerichtet ist.
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Wie
in 11 zu erkennen ist, führen somit die Elemente 60 bis 62 das
Einführen
des Werkzeugs 63 in das Gehäuse 3, bis ein schräges Ende
des Letzteren in Kontakt mit der unteren schrägen Oberfläche des Vorsprungs 21C des
Hakens 21 kommt.
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Wie
in 12 zu erkennen ist, wirkt das Ende des Werkzeugs 63 – durch
das Fortführen
der Schubwirkung – in
Bezug auf den Vorsprung 21C wie ein Keil und bestimmt das
Hochheben des Hakens 21, mit dessen folgender Loslösung von
der Erhöhung 18.
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Daher
ist jetzt der Schieber 10 von dem Hakenelement 20 gelöst und kann
sich durch die Wirkung der Feder MO zurückbewegen; auf der anderen Seite,
wie in 13 zu erkennen ist, bewegt sich
das Hakenelement 20 in seine Anfangsposition zurück, das
heißt
derjenigen vor dem ersten vollständigen Betriebszyklus
der Vorrichtung 1, welcher durch das Stellglied DA betätigt wurde
(wie in 4 dargestellt).
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Folglich
ist die Ofentür
freigegeben und kann geöffnet
werden; das Werkzeug 63 kann aus dem Gehäuse 3 durch
die Öffnung
AA herausgezogen werden.
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Durch
die vorstehende Beschreibung werden die Merkmale und die Vorzüge der Betätigungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung deutlich.
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Insbesondere
wurde eine Betätigungsvorrichtung 1 beschrieben,
welche fähig
ist ihren Betriebszustand zwischen einer stabilen Ruheposition und
einer stabilen Betriebsposition zu verändern, welches folgendes umfasst:
- – eine
monostabile Betätigungseinheit
DA, die ein Gehäuse 2 und
zumindest einen Schaft 4 aufweist, der durch die Wirkung
der Spannung, die der Betätigungseinheit
DA verfügbar
ist oder nicht, beweglich ist;
- – einen
kinematischen Mechanismus CB zum Umwandeln der Bewegung des Schafts 4 in
eine bistabile Betätigung,
wobei der kinematische Mechanismus CB einen Schieber 10 umfasst,
der unter Einwirkung des Schaftes 4 linear beweglich ist, und
Mittel 15 bis 25 zum Umwandeln nachfolgender linearer
Bewegungen des Schaftes 4 in dem Durchgang des Schiebers 10 zwischen
den stabilen Positionen und dem Beibehalten derselben umfasst.
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Gemäß der Erfindung
sind die Mittel 15 bis 25 seitlich des Schiebers 10 unter
Berücksichtigung der
Bewegungsrichtung des Letztern angeordnet, wo nachfolgende Bewegungen
des Schiebers 10 zumindest eine Verschiebung eines Hakenelements 20 – welches
Teil der Mittel 15 bis 25 ist – zwischen zumindest einer
ersten und einer zweiten Position verursachen; in der ersten Position
halten die Mittel 15 bis 25 den Schieber 10 in
einer stabilen Betriebsposition und in der zweiten Position gestatten
die Mittel 15 bis 25 den Schieber 10,
in eine stabile Ruheposition überzugehen.
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Durch
das Folgen nachfolgender Bewegungen des Schiebers 10 ist
das Hakenelement 20 fähig, zwischen
zumindest einer ersten Position, in der ein Halteabschnitt 21 des
Hakenelements 20 den Schieber 10 in einer stabilen
Betriebsposition hält,
und einer zweiten Position, in welcher der Halteabschnitt 21 dem
Schieber 10 gestattet, in den stabilen Ruhezustand zurückzukehren,
zu oszillieren.
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Es
sollte beachtet werden, dass zu diesem Zweck das Hakenelement 20 gemäß der vorliegenden
Erfindung seitlich des Schiebers 10 und längsseits
von diesem angeordnet sein kann, mit der daraus folgenden Möglichkeit,
die Länge
der Vorrichtung als ein Ganzes zu reduzieren.
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Es
sollte auch beachtet werden, dass das Vorhandensein des Hakenelements 20 nicht
irgendeine Bewegungsumwandlung, zum Beispiel von linear zu winkelig,
des Bewegungstyps der Schubelemente des kinematischen Mechanismus
(Schaft 4 und Schieber 10) bestimmt, und somit
eine Gefahr von Betätigungskraftverlusten
vermeidet.
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Schließlich erfordert
die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung – wie
gesagt -nicht notwendigerweise ein Gehäuse zum vollständigen Bedecken
des kinematischen Mechanismus, und derselbe kann, wenn erforderlich,
realisiert werden, um einfach zurückzusetzen zu sein.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung
weist in Bezug zu den bekannten Vorrichtungen einen weiten Einsatzbereich
auf, da sie in eingeschränkten Räumen korrekt
wirken kann, ohne anspruchsvolle Steuerungen zu verwenden, unter
großer Belastung und
egal ob bei hoher oder niedriger elektrischer Spannungen; außerdem kann
sie, sofern erforderlich, manuell zurückgesetzt werden.
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Es
ist offensichtlich, dass viele Veränderungen der Vorrichtung,
die vorstehend mittels Beispiel beschrieben wurde, für den im
Fachgebiet Erfahren möglich
sind, ohne von der erfinderischen Idee abzuweichen.
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Beispielsweise
ist es klar, dass anstelle eines PTC – thermoelektrischen Stellgliedes
die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem anderen Typ von Stellglied ausgerüstet sein
kann, so wie einem elektromagnetischen, pneumatischen oder hydraulischen
Stellglied; außerdem
muss das eingesetzte Stellglied nicht notwendigerweise vom linearen
Typ sein, sondern in der Weise beschaffen, dass es in der Lage ist,
eine lineare Bewegung des beweglichen Schiebers 10 zu verursachen
(zum Beispiel mittels eines Nockensystems usw.).
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Außerdem kann
der Vorgang, der sich in der Beschreibung auf einer zweidimensionalen
Ebene ereignet, ebenso auf einer dreidimensionalen Ebene ereignen,
durch die Verwendung einer unterschiedlichen Geometrie und/oder
unterschiedlicher Bewegungen und/oder Mittel unterschiedlicher Verschiebungen
des Hebelpunktes und/oder des Hakens von dem Element 20.
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Zusätzlich kann
die Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise mit Sensoren ausgestattet sein, zum Beispiel
zum Ermitteln der verschiedenen Betriebspositionen oder um der Vorrichtung
den Betrieb mit Wirkung des Vorhandenseins der erforderlichen Betriebsbedingungen
zu ermöglichen
oder nicht.
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Es
ist ebenso klar, dass die bistabile Betätigungsvorrichtung, welche
unter Verwendung als ein Türverschluss-System
für Haushaltsgeräte dargestellt
und beschrieben wurde, vorteilhaft für verschiedene Anwendungen
verwendet werden kann, so wie das Öffnen/Schließen von
Klappen und Verschlüssen
in Luftzirkulationsrohren oder -ventilen.