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Zeitschalter mit einstellbarer veränderlicher Verzögerungszeit . Zeitschalter
stellen eine Verbindung eines Verzögerungsmechanismus mit einem von diesem gesteuerten
Schaltwerk dar, das die Ein- und Ausschaltung eines mechanischen oder elektrischen
Kontaktes bewirkt. Als Verzögerungsmechanismus werden uhrwerksähnliche Rädergetriebe,.
Luftdämpfungen, Verdrängungskolben oder ähnliche Mittel angewendet. Für vielseitige
Verwendungszwecke müssen die Verzögerungszeiten @in gegebenen Grenzen veränderlich
und nach einer Skala einstellbar sein.
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Die bekannten Zeitschalter dieserArt weisen verschiedene Mängel auf,
indem kraftschlüssig bewegte Einstellelemente Verwendung finden, die bei höheren
Geschwindigkeiten unsicher arbeiten und größerer Abnutzung unterliegen. Letzteres
trifft auch für solche Anordnungen zu, bei denen Zahnrädereingriffe während ihrer
Bewegung getrennt werden, sobald die Abschaltezeit erreicht ist. , Die Erfindung
bezweckt eine Vermeidung dieser Nachteile und erreicht den Endzweck mit einer verhältnismäßig
geringen Zahl von Einzelteilen, indem für die veränderliche Einstellung der Verzögerungszeit
ein Umlaufrädergetriebe verwendet wird, das durch formschlüssiges Zusammenwirken
seiner Einzelteile reibungsarm und sehr genau arbeitet. Das Schaltwerk, das von
diesem neuartigen Verzögerungsmechanismus gesteuert wird, dient gemäß der Beschreibung
zur Betätigung eines elektrischen Kontaktes, jedoch ist dies kein wesentliches Merkmal
der Erfindung, vielmehr kann der gesteuerte Vorgang auch rein mechanischer Art sein.
Von
dem neuen Zeitschalter zeigt Abb. i eine Ansicht von der Bedienungsseite mit teilweise
entfernter Vorderplatine, Abb. 2 den Querschnitt durch das gesamte Verzögerungsgetriebe,
Abb.3 die Rückansicht mit Schaltelementen in Ru#hestel lung, Abb.4 die Schaltelemente
bei niedergedrückter Schalttaste, Abb.5 die Schaltelemente während der Einschaltezeit,
Abb.6 die Anordnung einer Umschaltvorrichtung für den willkürlichen Wechsel der
Ablatifgeschwindigkeit.
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In den Abbildungen sind unwesentliche Einzelheiten und Bauteile, die
für die funktionelle Darstellung nicht erforderlich sind, fortgelassen worden.
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Ein als Einstellorgan dienender Drehgriff i trägt eine Skala :2 und
ist durch die Nabe 3 mit dein äußeren Wälzrad 4 verbunden. Die Skala 2 bewegt sich
beim Verstellen des Drehgriffes i an einem ortsfesten Index 5 vorbei.. Eine Druckfeder
6 preßt den Drehgriff i fest gegen die vordere Platine 7, wodurch Drehgriff i und
Wälzrad4 mittels Reibung in der jeweiligen Stellung festgehalten werden.
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Gleichachsig angeordnetistderUmlaufradträger8 mit einer auf beiden
Seiten hervortretenden Nabe 9. In dieser Nabe ist eine Welle io drehbar gelagert,
auf deren einem Ende ein mit dem äußeren Wälzrad 4 kämmendes Umlaufrad i i und auf
deren anderem Ende ein kleineres Umlaufrad 12 befestigt ist. Dieses kleinere Umlaufrad
kämmt wieder mit dem zweiten äußeren Wälzrad 13, das durch die Nabe 14 mit einem
weiteren Stirnrad 15 fest verbunden ist.
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13, 14 und 15 sind drehbar auf der Hauptachse 16, die auch als Drehachse
für den Umlaufradträger 8 und den Einstelldrehgriff i dient. In das Rad 15 greift
ein Zahnsektor 17 ein" der auf seinem in der hinteren Platine 34 befestigten Zapfen
18 drehbar ist.
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Der als teilweise verzahntes Stirnrad ausgebildete Umlaufradträger
8 steht im Eingriff mit dem Zahnrad i9, das mit einer Welle 2o fest verbunden ist.
Die an diesem Rad i9 vorgesehene Klinke 21 sorgt in bekannter Weise dafür, daß eine
Drehbewegung des Rades i9 nur in einerRichtung auf eine Sperrwalze 22 übertragen
wird, während in entgegengesetzter Drehrichtung keine 'Mitnahme erfolgt.
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Die Sperrwalze 22 trägt ein Stirnrad 23 und ist auf der Welle 2o drehbar
gelagert. Über die Kitzelwellen 24, 25 und 26 mit den darauf befestigten Rädern
27 und 28 wird eine Drehung des Rades i9 ins Schnelle übersetzt und als letztes
Teil das Steigrad 29 angetrieben, das auf der Kitzelwelle 26 befestigt ist. Das
Steigrad 29 treibt einen Pendelanker 3o auf seiner Achse 31 oszillierend an, dessen
hemmende Wirkung in bekannter Weise durch eine Gewichtsstange 32 mit einstellbaren
Gewichten 33 verstärkt wird. Hauptachse 16 und die Wellen 20, 24, 25 und 26 sowie
die Pendelankerachse 31 sind
| in der üblichen Weise in vorderer, 7, und hinterer |
| Platine 34 gelagert. |
| Auf der Vorderseite des Umlaufradträgers 8 ist |
| in seinem,unverzahnten Bereich eine konzentrischc |
| Leitkurve35 und auf der Rückseite eine weitere, 37, |
| befestigt.. An dem Zahnrad i9, das in Eingriffs- |
| lage zur teilweisen @'erzaluiung des Umlauf- |
| radträgers 8 angeordnet ist, befinden sich zueinander |
| versetzt zwei Rollen, eine vordere, 40, in der Ebene |
| der vorderen Leitkurve 35 und eine hintere, 41, in |
| der Ebene der hinteren Leitkurve 37. Beide R0112-11 |
| halten das Rad i9 im Zusammenwirken mit d2ii |
| konzentrischen Leitkurven in der Ruhelage. |
| Die vordere Leitkurve 35 trägt am Ende ihrer |
| konzentrischen Bahn 39 einen N ork; n 36, der so |
| bemessen ist, daß er bei einer Drehung des Umlauf- |
| radträgers 8 in Pfeilrichtung der Abb. i durch die |
| Verdrängung der Rolle 4o das Rad i9 mit allmäh- |
| lich ansteigender Beschleunigung aus der Ruhe- |
| lage treibt. Die hintere LeitlaurN-e 37 läßt 'liierb@ci |
| auf ihrer zurückweichenden Kolitui- 38 die Rolle 41 |
| formschlüssig nachfolgen, und Nocken 36 und |
| Kurvenform 38 sind so bemessen, claß bei Errei- |
| chung der Umfangsgeschwindigkeit der teilweis:ii |
| Verzahnung am Umlaufradträger 8 der erste Zahn |
| 42 dieser teilweisen Verzahnung genau in die ihni |
| entsprechende Zahnlücke des Rades i9 eintritt und |
| damit den weiteren Antrieb des Rades i9 durch die |
| teilweise Verzahnung einleitet. |
| Mit der Taste 43 und dem Tasteuscllaft 44 ist &r |
| Zahnsektor 17 durch den Zapfen 45 verbunden. Zugfeder 46 greift
am Arm 47 des Sektors 17 an |
| und hält diesen in der Ruhestellung (Abb. 3). Ein |
| mit dem Sektor 17 durch dessen N abe 48 fest Ver- |
| bundener Hebelarm 49 trägt an seinem Ende 5o ein |
| Loch, in welches die Feder 51 eingehiimgt ist. Das |
| andere Federende 52 ist an einem Stift 53 befestigt. |
| der in einem Schwinghebel 54 angebracht ist. D ei- |
| Schwinghebel 54 ist drehbar auf der llauptwelle 10 |
| gelagert und trägt an seinem Arm 55 ei@enKontal;t- |
| stift 56. Eine Winkelldinke 57. auf einem in der |
| hinteren Platine 34 vorgesehenen ortsfesten Zapfen |
| 58 drehbar gelagert, wird von der Feder 59 so g:- |
| halten, -daß derArm 6o gegen den Stift 61 ani7_ahn- |
| sektor 17 anliegt (Abb. 3). In dieser Lage ist d"r |
| Haken 62 der Klinke 57 außer Eingriff von dein |
| Knaggen 63 am Schwinghebel 54. Der Kopf des |
| Zapfens 45 ist so hoch, daß-'er in die Ebene der |
| Klinke 57 'hineinreicht. Die Winkelkliii'ke 57 läuft |
| hinter dem Haken 62 in eine Nase 65 aus, die mit |
| einem gleichachsig zu dem Federstift 53 ain |
| Schwinghebel 54 auf dessen Rückseite angelirach- |
| ten Stift 66 zusammenarbeitet. |
| In der Ebene des Kmitaktstiftes 56 liegen zwei |
| an der hinteren Platine 34 befestigte Kontaktfedern |
| 64 so angeordnet, daß in der Arheitsstellung des |
| Schwinghebels 54 (Abb. 5) eine leitende Verbin- |
| dung der beiden Federn 64 durch den Kontaktstift |
| 56 hergestellt wird. |
| In einem Schlitz der Platine 7 (Abb. 6) ist ein |
| kleiner Stellhebel 67 in der Ebene des Stiftes 68 |
| vorgesehen., Stift 68 ist in der Ankerwelle 31 be- |
| festigt und hat geringen .Abstand N-oin Hebel 67 'in |
dessen Stellung A. Wird der Hebel in Stellung ß gelegt, so bewegt
er über den Stift 68 die Ankerwelle in der Längsrichtung unter Spannen der Blattfeder
69 so weit, daß der Anker 3o außer Ein-,griff vom Steigrad 29 kommt. Feder 69 treibt
die Ankerwelle wieder in die Ausgangslage, wenn Hebel
67 wieder in die Stellung
A geschwenkt wird.
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Durch die hintere Platine 34 ist ein Zapfen der Ritzelwelle 26 hindurchgeführt,
auf welchem ein weiteres Hemmorgan in Gestalt eines bekannten Windflügels 7o befestigt
ist.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist nun folgende:
Mittels des Drehgriffes i wird unter Überwindung der durch die Feder 6 erzeugten
Reibung die gewünschte Verzögerungszeit nach Skala = am ortsfesten Index 5 eingestellt.
Hierbei wird das äußere Wälzrad 4 gedreht und verdreht seinerseits über das Umlaufrad
i i das mit diesem fest verbundene Umlaufrad 12. Das Umlaufrad 12 wälzt sich hierbei
auf dem zunächst feststehenden äußeren Wälzrad 13 ab und schwenkt hierbei selbst
um die Achse 16, hierbei den LTinlaufradträger mitnehmend.
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Die zahtizahlen der beteiligten Räder sind so gewählt, claß einer
Rechtsdrehung des Drehgriffes i um i8o° eine Linksdrehung (Pfeil in Abb. i) des
Umlaufradträgers 8 von ebenfalls i,3o° entspricht. Hierzu muß das Cbersetzungsverhältnis
von Rad 4 zu Rad i i als t : 2 und von Rad 12 zu Rad 13 als 1 : 0,25 genommen werden.
Die Skala am Drehgriff i erstreckt sich über igo° und stei-t bei Rechtsdrehung von
Null zum Höchstwert an. _\u: Vorstehendem ist erkennbar, daß mit dem Drehgriff i
dem Umlaufradträger 8 innerhalb eines Bereiches von i8o° jede gewünschte Zwischenstellung
gegeben werden kann.
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Es wurde bereits beschrieben, daß der L'nilaufradträger 8 ein auf
i8oc' seines Umfanges verzahntes Stirnrad ist. Die Anordnung ist nun so getroffen,
claß hei derjenigen maximalen Verdrehung von iSo° des L?nilatifradträgers 8, die
durch den Drehgriff i vorgenommen werden kann, ein Antrieb des Rades ig nicht erfolgt,
weil in diesem ani Rade ig vorheidrehenden Bereich der Umlatifradträger nicht verzahnt
ist. Durch die Leitkurven 35 und 37 wird hierbei mit ihrem kreisförmigen Bereich
39 bewirkt, daß das Rad ig vermittels seiner beiden Rollen 4o tind 41 formschlüssig
in Ruhe gehalten wird.
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Zur Betätigung des eigentlichen Schaltvorganges wird die Taste 43,
44 niedergedrückt. Hierbei wird die Feder 46 gespannt und der Zahnsektor 17 in die
Arbeitsstellung (t11>1.4) geschwenkt. Der Sektor 17 dreht hierbei über (las Rad
15 das mit diesem verbundene äußere Wälzrad 13 und treibt dadurch über die L'inlatifr:icier
12 und i i den Umlaufradträger 8, wobei Jetzt das durch die Reibung der Feder 6
gehaltene äußere Wälzrad 4 als feststehend. zu betrachten ist. Die Übersetzungsverhältnisse
sind so gewählt, daß einem vollen Niederdruck (101-Taste und der entsprechenden
Verdrehung des Zahnsektors 17 eine Drehung des Umlauf radträgers8 um weitere i8o°
in Pfeilrichtung der .11b. i entspricht. Maximal kann also der Träger 8 um i8o°
von der Einstellvorrichtung und um weitere 18o° von der Taste in gleichem Drehsinne
verstellt werden. Ist vom Drehgriff i nur eine kleinere Vorverstellung des Umlaufradträgers
8 vorgenommen worden, beispielsweise um nur 6o°, so beträgt die Gesamtverstellung
von Teil 8 beim Niederdruck der Taste 6o -f- 180 = 24o°. Steht beispielsweise
der Einstelldrehgriff i auf dem Nu.ll.wert der Skala 2, so ist der Umlaufradträger
8 nicht aus seiner Grundstellung verdreht worden. Der Drehweg von 18o°, den der
Träger beim nun nachfolgenden Niederdruck der Taste 43, 44 erfährt., bildet in diesem
Falle seine Gesamtverstellung, wobei, wie schon gezeigt wurde, eine Mitna rme des
Rades ig nicht erfolgt.
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War im anderen Grenzfall der Träger 8 durch Verdrehen des Handgriffes
i bis zum höchsten Wert der Skala bereits um i8o° vorverstelit, so wird beim Niederdruck
der Taste,der Träger um weitere 18o° gedreht und hierbei, da jetzt der verzahnte
Teil des Trägers 8 mit Rad ig in Eingriff kommt, Rad ig mitgedreht. Kurvennocken
36 und zurückweichende Kurve 38 sorgen hierbei für einen allmählichen Cbergang bei
der Beschleunigung des Rades ig von Null bis zur vollen Umfangsgeschwindigkeit der
Verzahnung am Träger B.
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Durch das Klinkengesperre 21, 22 wird erreicht, daß beim Hingang des
Trägers 8 (Pfeil in Abb. i), der durch das Niederdrücken derTaste bewirkt wird,
nicht das nachfolgende Räderwerk 23-24-27-25-28-26-2t mitgenommen wird. Erst der
Rückgang der Taste, der von der Zugfeder 46 durch einfache Umkehrung der Antriebs@drehrichtuxrg
Tiber die Teile 17-i5-13-12-8-ig erfolgt, nimmt das nachfolgende Räderwerk 23-2:I-27
usw. über Sperrwalze 22 und Klinke 21 mit und hierbei wirkt jetzt der Anker 30 mit
seinen Schwinggewichten 33 verzögernd,, sodaß der Rücklauf in der gewünschten, durch
die Übersetzung des Hemmwerkgetriebes und die Hern@mwirkung des Ankers
30 bedingten Zeit erfolgt. Aus Vorstehendem wird ersichtlich, daß die i8o°-Bewegung
des Umlaufradträgers 8, die von der Taste aus bewirkt wird, je nach der Größe der
Voreinstellung durch den Drehgriff i einen mehr oder weniger großen Zahnbogen des
Umlaufradträgers 8 am Rad ig vorbeiführt. Dieses verzahnte Bogenteil ist aber ein
Maß für die Drehmitnahme des Rades ig und damit auch für die gewünschte Verzögerungszeit
des ganzen Getriebes.
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Es ist noch hinzuzufügen, daß bei diesem Rücklauf an dem Punkt, an
welchem der Zahnbogen des Umlaufradträgers 8 endet, der Eingriff zum Rad ig in gleicher
Weise, nur umgekehrt, unterbrochen wird wie beim Hingang. Die Kurven 35 und 37 verringern
jetzt von dem Punkt ab, an dem der letzte Zahn 42 vom Träger 8 die Zahnlücke im
Rad 19 verläßt, die Drehgeschwindigkeit des Rades ig von der Umfangsgeschwinidigkeit
der Verzahnung am Umlaufradträger 8 bis zum Stillstand, wobei jetzt Kurventeil 38
treibend und Nocken 36 auffangend wirkt, bis beide Rollen 40 und 41 wieder auf den
Kreisbögen 39 der Kurven 35 und 37 aufliegen.
Von dem Sektor 17
wird nun das eigentliche Schaltorgan, der Schwinghebel 54, angetrieben, indem die
Feder 51, deren eines Ende am Auge 5o des mit dem Sektor 17 verbundenen Hebelarms
49 eingehängt ist, aus der in Abb. 3 gezeigten Ruhelage in die Einschaltstellung
der Abb.4 bewegt wird., Hierbei überschreitet die Zugrichtung der Federwirkung den
Totpunkt und versucht, den Schw ingliebel 54 in die entgegengesetzte Endlage zu
schwenken. Um diese Umschaltung aber erst tatsächlich in der jeweiligen Endlage
des Sektors 17 zu bewirken, ist die Winkelklinke 57 vorgesehen, die den Schwinghebel
54 mittels des Hakens 62 an dem Knaggen 63 so lange festhält, bis der Kopf des Zapfens
45 auf die Winkelklinke 57 stößt und deren Haken 62 in der tiefsten Tastenstellung
aushebt. Nunmehr schwingt der Schwinghebel 54 ein kurzes Stück unter dem Zug der
Feder 51 in Richtung auf die Kontaktfedern 64 zu, wird aber durch die Anschlagnase
65 an der Winkelklinke 57, gegen die der Stift 66 stößt, nochmals so lange aufgehalten,
bis der Sektor 17 unter Wirkung,der Zugfeder 46 nach Loslassen der Taste 43, 44
seine Rückbewegung beginnt und hierdurch die am Stift 45 anliegende Winkelklinike
57 ebenfalls zurückweichen kann. jetzt erst gestattet der Anschlag 65 an der Winkelklinke
57 den Vorbeigang des Schwinghebels 54 zur Vollendung der Einschaltbewegung, an
deren Ende schließlich der Stift 56 zwischen die Kontaktfedern 64 schlägt, 'hierdurch
den gewünschten Kontaktschluß bewirkend.
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Der Anschlagdes Schwinghebels 54 an der Nase 65 ist erforderlich,
um die Kontaktgabe erst dann erfolgen zu lassen, wenn das Betätigungselement, im
vorliegenden Falle die Taste 43, von dem Bedienenden losgelassen wurde. Hierdurch
wird ein genau festliegender Einschaltzeitpunkt erzielt, der, unabhängig davon ist,
wie lange der Bedienende die Taste niedergedrückt festhält. Bewegt sich jetzt nach
Loslassen der Taste der Sektor 17, gehemmt durch das mitlaufende Räderwerk und den
Anker, langsam von der Feder 46 gezogen zurück, so legt sich die Winkelklinke 57
wieder mit ihrem Haken 62 vor die andere Seite des Knagg-ens 63 (Abb. 5). Hierdurch
wird ein vorzeitiges Rückschwingen des Hebels 54 verhindert, und erst in der Endlage
des Sektors 17, die der Abb. 3 entspricht, hebt der Stift 61 die Winkelklinke 57
an ihrem Arm 6o erneut aus, wodurch der Hebel 54 freigegeben wird und nun unter
Wirkung der inzwischen wieder in die Anfangsstellung zurückgekehrten Feder 51 zurückschnellt,
wobei mit der erforderlichen Geschwindigkeit der Kontakt der beiden Federn 64 unterbrochen
wird.
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Die Verzögerungszeit der vorstehend beschriebenen Anordnung ist gegeben
durch die Übersetzung des Hemmräderwerkes und die hemmende Wirkung des Pendelankers
30. Es ist bei gewissen Zeitschaltern erwünscht, dieVerzögerungszeit, abgesehen
von der Einstellmöglichkeit durch den Drehgriff i, auch dadurch zu verändern, daß
das, Hemmwerk mit verschiedenenGeschwindigkeiten abläuft. Beispielsweise kann die
Hemmwirkung des Pendelankers 30
| so bemessen werden, daß die größte Ablaufzeit |
| 6o Sekunden beträgt. Dann entspricht ein Teilstrich |
| der Skala 2 einer Sekunde eingestellter Verzöge- |
| rungszeit. Will man nun mit dem gleichen Zeit- |
| schalter beispielsweise auch Zehntelsekunden ein- |
| stellen können, so ist es nur erforderlich, bei sonst |
| unveränderter Anordnung die Ablaufgeschwindig- |
| keit des Räderwerkes zu verzehnfachen. Auf der |
| Skala 2 würde dann ein Teilstrich eine Zehntel- |
| sekunde bedeuten und die größte Gesamtlaufzeit nur |
| 6 Sekunden betragen. Diese zusätzliche Einrich- |
| tung ist bei der vorliegenden Konstruktion auf fol- |
| gernde Art angebracht. |
| Auf der Ritzelwelle 26 (Abb. 6) ist eine weitere |
| Hemmeinrichtung befestigt, beispielsweise der be- |
| kannte Luftbügel 70; es kann aber auch eine leichte |
| Fliehkraftbremse o. dgl. vorgesehen werden. Da die |
| hemmende Wirkung dieser weiteren Hemmeinrich- |
| tung erst bei wesentlich höheren Geschwindigkeiten |
| beginnt, hat sie auf den Ablauf des Räderwerkes |
| bei der niedrigen Geschwindigkeit, die durch den |
| Pendelanker 30 eingehalten wird, keinen Eirifluß. |
| Wird aber durch den kleinen Hebel 67 bei seiner |
| Verstellung aus der gezeichneten Lage A in die ge- |
| strichelte Lage B der Hemmanker 30 über den |
| Stift 68 mit seiner Welle 31 willkürlich außer |
| Wirksamkeit gebracht, so kann jetzt das Räder- |
| werk nur noch gehemmt durch den Luftflügel 70 |
| mit der dieser bedeutend leichteren Hemmung ent- |
| sprechenden höhen Geschwindigkeit ablaufen, wo- |
| mit sich die Vorgänge beim Rücklauf des Sektors |
| 17 zwangsläufig ebenfalls in einer der vervielfach- |
| ten Ablaufgeschwindigkeit entsprechenden kürze- |
| ren Zeit abspielen. |