DE922624C - Einrichtung zum UEbertragen und Verstaerken einer Bewegung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die

Übertragung und Verstärkung einer Bewegung und insbesondere auf mechanische Einrichtungen zum Umwandeln einer kleinen Bewegung in eine größere.

Die Bewegung, welche auf die Einrichtung einwirkt, wird als »Primärbewegung« bezeichnet, und die Bewegung, welche in der oder durch die Einrichtung erzeugt wird, wird als »Sekundärbewegung« bezeichnet.

Die neuen Einrichtungen gemäß der Erfindung, welche in allen Fällen so ausgeführt sind, daß sie die Primärbewegung verstärken, können eine Sekundärbewegung hervorrufen, welche ihrerseits eine bestimmte Beziehung zur Primärbewegung hat oder welche eine Schnappwirkung oder eine Wirkung über den Mittelpunkt hinaus (Totpunktwirkung) besitzt. Die die Bewegung übertragenden Elemente gemäß nachfolgender Beschreibung können in einem großen Bereich verschiedener Einrichtungen, z. B. elektrischen Schaltern, Thermostaten, Meßapparaten, Anzeigeeinrichtungen und anderen Arten von Instrumenten, verwendet werden, und sie sind in ungewöhnlicher Weise für verschiedene Ausführungen geeignet.

Bei allen Ausführungsformen der Einrichtung gemäß der nachfolgenden Beschreibung wird durch von außen angelegte Kraft eine Verformung nutzbar gemacht, welche in einem anfänglich flachen Stück eines federnden Materials erzeugt ist, das ein großes Verhältnis von Breite zu Dicke hat (und das in der nachstehenden Beschreibung mitunter mit dem einfachen Ausdruck »dünn« bezeichnet wird).

Es ist bekannt, daß zahlreiche Einrichtungen, z. B. Schnappschalter u. dgl., dünne Federmetallelemente benutzen, die unter Druck gesetzt sind; jedoch wurde bisher die Kraft nicht auf die Art angewandt oder die Wirkung erzeugt, wie sie durch die vorliegende Erfindung ins Auge gefaßt ist.

Bei der einfachsten oder Grundform der vor-.liegenden Erfindung wird an einen Streifen eines dünnen federnden Materials, das vorzugsweise ίο erheblich langer als breit ist, ein negativer Druck oder eine Spannung angelegt, welche an gegenüberliegenden Enden des Streifens angelegt wird und die in entgegengesetzten Richtungen und in einem verhältnismäßig großen Winkel zur Längsachse des Streifens, d. h. seitlich zu ihr arbeitet. Die von außen angelegte Kraft läßt komplexe innere Beanspruchungen entstehen, welche in einer Verformung des Streifens und einer sich daraus ergebenden Sekundärbewegung resultieren, die nutzbar gemacht werden kann. Der Streifen kann entweder gerade oder gekrümmt ausgebildet sein, und bei den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist eine Mehrzahl solcher verformbarer Streifen in einem einheitlichen Gebilde vorhanden. Auf Grund der vorstehenden allgemeinen Erläuterung der Erfindung wird im nachstehenden in Verbindung mit den Zeichnungen eine Mehrzahl von Ausführungsbeispielen beschrieben.

Fig. ι zeigt in Draufsicht die einfachste Form eines eine Bewegung übertragenden Elementes mit seinen einstückig mit ihm ausgebildeten Spanngliedern ;

Fig. 2 zeigt die erzeugte Verformung, wenn das Element gemäß Fig. 1 unter Spannung gesetzt ist, wenn man von oben auf die Fig. 1 sieht;

Fig. 3 ist ein Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. ι mit dem Element unter Spannung;

Fig. 4 zeigt ein Äquivalent des Gebildes gemäß Fig. i, welches durch Schlitze einer rechteckigen Platte oder Tafel gebildet ist;

Fig. 5 zeigt die in dem Gebilde der Fig. 4 erzeugte Verformung bei Betrachtung der Fig. 4 von oben her;

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der die Winkel zwischen dem Streifen und seinen Spanngliedern kleiner als 90⁰ sind;

Fig. 7 zeigt das geschlitzte Äquivalent in Plattenform entsprechend der Fig. 6;

Fig. 8 zeigt eine weitere Entwicklung des Grund-

So gebildes, bei welcher die Enden des Streifens in einstückigen Schleifen auslaufen, an deren Enden sich Spannglieder befinden, die in Ausrichtung liegen;

Fig. 9 zeigt eine der Fig. 8 gleichwertige Ausführungsform in Form einer geschlitzten Platte; Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführung des schleifenformigen Gebildes gemäß Fig. 8, die jedoch zwei einstückige und sich in entgegengesetzter Richtung erstreckende Hauptschleifen hat; Fig. 11 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Gebildes gemäß Fig. 8, bei welcher die Winkel zwischen dem Hauptstreifen und den Spannstreifen größer als 90⁰ sind;

Fig. 12 zeigt eine Ausführung, bei welcher der Streifen gebogen ausgebildet ist;

Fig. 13 zeigt zwei Streifen, welche zu einer einzigen Schleife vereinigt sind, bei der Spannglieder an den Enden der Schleife angeordnet sind und ein Verstärkungsarm an dem gebogenen Ende vorgesehen ist;

Fig. 14 zeigt eine Kantenansicht des Gebildes der Fig. 13 in unbelastetem Zustand;

Fig. 15 ist eine entsprechende Ansicht, welche den belasteten Zustand wiedergibt;

Fig. 16 ist eine schaubildliche Darstellung eines Elementes der in Fig. 8 dargestellten Art mit einem zusätzlichen Verstärkungsarm; sie zeigt die nicht beanspruchte oder ebene Form in voll ausgezogenen Linien und die beiden stabilen Stellungen des Elementes unter Beanspruchung in strichpunktierter und io gestrichelter Linie;

Fig. 1.7 zeigt eine Draufsicht eines Schnappschalters mit abgenommenem Deckel, an welchem ein Element der Art der Fig. 8 unter Zusatz eines Verstärkungsarmes vorgesehen ist;

Fig. 18 ist eine Seitenansicht des Deckels des Schalters;

Fig. 19 ist eine Schnittansicht nach Linie 19-19 der Fig. 17;

Fig. 20 zeigt ein Element entsprechend dem des in Fig. 17 dargestellten Schalters, das aus einem durchsichtigen plastischen Werkstoff hergestellt ist bei Betrachtung .unter Belastung und unter polarisiertem Licht; die Punkte deuten die sichtbaren Beanspruchungsmuster an;

Fig. 21 zeigt ein Doppelschleifenelement, das auf dem Typ gemäß Fig. 8 basiert und das einzelne Verstärkungsarme an beiden gebogenen Enden aufweist ;

Fig. 22 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform mit einem Doppelverstärkungsarm an einem gebogenen Ende;

Fig. 23 ist eine Ansicht, teilweise im Schnitt, eines Stangen- und Rohr thermostaten, bei dem ein eine Bewegung übertragendes Element der Erfimdung verwendet wird, und

Fig. 24 ist eine Teilseitenansicht der gleichen Ausführung von links der Fig. 25 gesehen.

Gemäß den Zeichnungen ist in den Fig. 1,2 und 3 das Grundprinzip der Erfindung wiedergegeben, welches jedoch nicht die beste Ausführungsform ist. Das die Bewegung übertragende, in Fig. 1 dargestellte Element besteht aus einem Streifen s mit einstückig mit ihm ausgebildeten Spanngliedern t und t', die aus einer dünnen Tafel eines federnden Materials, z. B. Federmetall, herausgestanzt sind. Der Streifen s und die Spannglieder haben ein großes Verhältnis von Breite zu Dicke. Beispielsweise kann der Streifen J etwa 20- bis 25ma,l so breit wie dick sein. Die Spannglieder sind so dargestellt, daß sie etwa die gleiche Breite wie der Streifen aufweisen; jedoch der wichtige zu merkende Punkt besteht darin, daß ihre Verbindungsstellen mit dem Streifen sich längs erheblicher Teile von gegenüberliegenden Kanten des Streifens an seinen gegenüberliegenden Enden erstrecken, so

daß die Spannung nicht an einem Punkt, sondern längs eines Teiles der imaginären Kante des Streifens angelegt wird. Wenn Spannung an die Glieder t und t', wie durch die Pfeile angedeutet ist, in entgegengesetzten Richtungen angelegt wird, die sich von diagonal gegenüberliegenden Kantern dieser Glieder erstrecken, verformt sich das gesamte Element, wie in den Fig. 2 und 3 angedeutet ist. Die angelegte Spannung würde, wie angedeutet, natürlich das Bestreben haben, das Element um den Mittelpunkt des Streifens s zu drehen, wenn die Mittel zum Anlegen der Spannung nicht so angeordnet sind, daß sie diese Drehung verhindern. Es sei in allen Fällen gemäß nachstehender Be-Schreibung angenommen, daß, wenn eine Spannung in einer Linie angelegt wird, welche nicht durch den Mittelpunkt des Elementes hindurchgeht, Mittel zum Verhindern jedweder Drehung vorgesehen sind. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Spannglieder t und t' derart befestigt werden, daß sie sich nur in geraden Linien in Richtung der Pfeile bewegen können. Es ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß unter Spannung die Spannglieder t und f etwas verbogen werden und daß die oberen und unteren Enden der Streifen s sich nach entgegengesetzten Seiten derjenigen Ebene bewegen, die durch das Element eingenommen wird, wenn es nicht unter Beanspruchung steht. Die Beanspruchung erzeugt in dem Streifen s eine komplexe

Kurve, und ein Querschnitt durch die Mitte des beanspruchten Streifens hat etwa die in Fig. 3 wiedergegebene Form. Mit anderen Worten ausgedrückt, eine in Richtung der Pfeile angelegte Beanspruchung, die eine sehr kleine Größe einer Primärbewegung hervorruft, ergibt ein Verwerfen des Streifens s und der benachbarten Teile der Spannglieder aus einer Ebene, wodurch eine viel größere Sekundärbewegung, insbesondere an den Enden des Streifens, hervorgerufen wird. Diese Verwerfungsbewegung ist es, welche bei den zahlreichen praktischen Anwendungsmöglichkeiten des Übertragungselementes gemäß der Erfindung nutzbar gemacht wird, von denen einige nachstehend beschrieben werden. Im allgemeinen wird die Verwerfungsbewegung sehr leicht ausgenutzt und weiter verstärkt, indem mit dem Teil des Streifens, der am meisten verworfen wird, ein Arm oder ein Hebel verbunden oder einstückig mit ihm ausgebildet wird, der sich seitlich zu dem Streifen erstreckt, wie insbesondere aus nachstehender Beschreibung ersichtlich sein wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Tatsache, daß ein Äquivalent des in Fig. 1 wiedergegebenen Elementes dadurch hergestellt werden kann, daß in einer reckteckigen Tafel aus dünnem federndem Material lediglich zwei Schlitze hergestellt werden. Das Einschneiden der Schlitze 25 und 26 in die Tafel 28 erzeugt ein bewegungsübertragendes Element, das mit dem der Fig. 1 identisch ist, wie ersichtlich ist, wenn man dem Lauf der strichpunktierten Linie 29 folgt; die entsprechenden Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen benannt. Mit diesem Gebilde ist es möglich, einen Zug, durch die Pfeile angedeutet, in einer geraden Linie anzulegen, die durch den Mittelpunkt des Elementes hindurchgeht; auf diese Weise wird jedwede Neigung des Elementes, sich zu drehen, vermieden. Im wesentlichen die gleiche Verformung findet bei Beanspruchung statt, wie in Fig. 5 wiedergegeben ist, wobei die nicht abgenommenen Materialsegmente, die an der Außenseite der Schlitze 25 und 26 liegen, wenig oder gar keine Wirkung ausüben mit der Ausnahme, daß sie die Steifigkeit oder Festigkeit der Spannglieder t und t' etwas erhöhen.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Gebildes gemäß Fig. 1, in welcher der Streifen / mit seinen SpanngHedern t" und t'" in einem Winkel kleiner als 90⁰ einstückig verbunden ist. Es findet im wesentlichen die gleiche Art einer Verwerfung oder Verformung unter Spannung statt, die in Richtung der Pfeile gemäß vorstehender Beschreibung angelegt wird.

In Fig. 7 ist das entsprechende Gebilde wiedergegeben, das dadurch erzeugt wird, daß eine Platte oder Tafel bei 30 und 31 geschlitzt wird, wobei der Weg des Teiles, welcher bei der Übertragung der Bewegung wirksam wird, durch die strichpunktierte Linie 32 dargestellt ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 13, 14 und 15 ist ein U-förmiges Element dargestellt, das parallele Schenkel 34 und 35 mit einstückigen SpanngHedern 36 und 37 aufweist, wobei der Schleifenteil 38 einstückig einen Verstärkungsarm 39 besitzt. Wie in Fig. 14 dargestellt ist, liegt dieses Element in unbelastetem Zustand in einer Ebene. Wenn jedoch an die Glieder 36 und 37 in entgegengesetzten Richtungen längs einer geraden Linie, wie sie in Fig. 15 durch die sich nach links und rechts erstreckenden Pfeile dargestellt ist, eine Spannung gelegt ist, verwerfen sich die beiden Schenkel 34 und 35 in entgegengesetzten Richtungen aus der Ebene und werfen die Schleife 38 in einen Winkel zu der Ebene und bewegen das Ende des Armes 39 um eine erhebliche Entfernung aus der Ebene, wie durch den sich abwärts erstreckenden Pfeil dargestellt ist. Der Verstärkungsfaktor ist sehr groß, d. h. die Bewegung des Endes des Armes 39 kann etwa zehnmal so groß wie die Verlängerung des Elementes in einem dargestellten Gebilde sein, und dieser Faktor kann natürlich dadurch erhöht werden, daß die Länge des Armes 39 vergrößert wird. Jeder der Schenkel 34 und 35 verwirft sich im wesentlichen auf die gleiche Weise, wie es die einzelnen Streifen s und / in den Fig. 1, 4 und 6 tun. Nimmt man den Schenkel 34 als Beispiel, so hat dieser das Spannglied 36 an seinem oberen Ende, und die Schleife 38 arbeitet als Spannglied an seinem unteren Ende, so daß der Schenkel 34 sich wie der Streifen j gemäß den Fig. 1 bis 5 verhält. Dementsprechend arbeitet beim Schenkel 35, der an seinem oberen Ende das Spannglied 37 hat, die Schleife 38 als Spannglied an seinem unteren Ende. Daher verhält sich in der Tat das einstückige Gebilde, welches das Glied 36, den Schenkel 34, die Schleife 38, den Schenkel 35 und das Glied 37 enthält, unter Spannung wie zwei miteinander

verbundene Elemente der Art der Fig. i, wobei das eine der Elemente gedreht wird und wobei die benachbarten Spannglieder miteinander vereinigt sind, um die Schleife 38 zu bilden. Dieser Schleifenteil 38 dreht sich, da er nicht festgehalten wird, zur Ebene des nicht beanspruchten Elementes in einem Winkel, wie eindeutig in Fig. 15 ersichtlich ist, wobei der Schenkel 34 sich nach unten und der Schenkel 35 sich nach oben verwirft. Der Arm 39, der sich tangential zur Schleife erstreckt, erstreckt sich seitlich zum Schenkel 34, und sie entspricht in ihrer Wirkung dem Streifens der Fig. 1.

In Fig. 8 ist ein Element dargestellt, das zwei einstückige Schleifen verkörpert, die einen langen gemeinsamen mittleren Schenkel oder Streifen 40, Schleifenteile 41 und 42, kürzere äußere Schenkel

43 und 44 und einstückig sich seitlich erstreckende Glieder 45 und 46 aufweisen. Wenn dieses Element unter Spannung gesetzt wird, wie durch die Pfeile

ao dargestellt ist, werden die Schleifenteile 41 und 42 sich in einem Winkel zur Ebene des unbeanspruchten Elementes verwerfen, und zwar jeder auf eine ähnlich der in Fig. 15 dargestellten Art, und diese Bewegung kann nutzbar gemacht werden, indem mit einem oder beiden der Schleifenteile Hebelarme beliebiger Länge oder Formgebung verbunden oder einstückig mit ihnen ausgebildet werden. Bei diesem Gebilde entspricht der Streifen 40 den Streifen j und s' der Fig. 1 bis 7, und die Spannglieder bestehen jeweils aus dem Schenkel 43 und dem Glied 45 auf einer Seite und dem Schenkel

44 und dem Glied 46 auf der anderen Seite. Zufolge Ausrichtung der Glieder 45 und 46 hat ein an sie gelegter Zug nicht das Bestreben, den Streifen 40 zu drehen. Daraus ergibt sich, daß diese Ausführung von Spanngliedern im allgemeinen bevorzugt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9, die ein äquivalentes Gebilde darstellt, das durch Schlitzen einer Tafel hergestellt ist, ist ersichtlich, daß die Teile 40, 41 und 42 das Äquivalent der Elemente des in den Fig. 1 und 4 dargestellten Gebildes sind, wobei der Teil 40 dem Teil s, der Teil 41 dem Teil t und der Teil 42 dem Teil t' entspricht. Jedoch vermindert das Vorhandensein der äußeren Schenkel 43 und 44, die in der geschlitzten Tafelausführung durch die Schlitze 48 bzw. 49 hergestellt sind, die Steifigkeit des Streifens 40 erheblich und gibt ihm eine größere Bewegungsfreiheit, woraus sich eine größere Bewegungsamplitude ergibt. Diese Vergrößerungen können weiter dadurch erhöht werden, daß die Zahl der Schleifen, wie sie in dem Gebilde der Fig. 10 dargestellt sind, vergrößert wird, gemäß welcher zwei lange Schleifen 50-und 51 vorhanden sind, die mit zwei kürzeren Schleifen 52 und 53 einstückig ausgebildet sind. Die Freiheit und die Amplitude der Bewegung kann weiter dadurch vergrößert werden, daß die Breite der Schleifen, wie in dieser Ausführungsform dargestellt ist, insbesondere in ihren die Enden der Schlitze umgebenden Endteilen verkleinert wird.

Fig. 11 zeigt ein Doppelschleif engebilde, bei dem der Winkel zwischen den beiden Spanngliederm 54 und 55 (in verlängertem Zustand) und dem Mittelstreifen 56 größer als 90'⁰^ ist. Wenn dieser Winkel aber vergrößert wird, wird der Verstärkungsfaktor verkleinert, jedoch arbeitet ein Element dieser Ausführungsform in Übereinstimmung mit dem gleichen Grundprinzip.

Fig. 12 zeigt ein Doppelschleifengebilde, bei welchem der Mittelstreifen 58 gekrümmt ausgebildet ist, um die Tatsache zu illustrieren, daß die besondere Form dieses Streifens, wenn er durch Zug auf die vorbeschriebene Weise verformt wird, nicht von besonderer Bedeutung ist, d. h. er braucht nicht gerade zu sein wie in den Fig. 1 bis 11, sondern kann selbst gekrümmt sein.

Fig. 16 zeigt ein Gebilde entsprechend dem in Fig. 8 dargestellten Typ, und obwohl die relativen Größenabmessungen der Teile etwas abweichen, sind zum Zwecke der Identifizierung die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 verwendet. Jedoch ist dem in Fig. 8 wiedergegebenen Gebilde ein Verstärkungsarm 60 als einstückiger Teil der Schleife 42 hinzugefügt worden. Der Zweck der Fig. 16 besteht darin, die beiden stabilen Stellungen wiederzugeben, welche . das Bewegungsübertragungselement annehmen kann, wenn die Spannung in einer Richtung angelegt wird, die das Element längs der Aohse der Spannglieder 45 und 46 zu verlängern versucht. In der in voll ausgezogenen Linien wiedergegebenen Stellung, welche die nicht beanspruchte Lage ist, liegt das Element in einer Ebene; wenn es jedoch unter Beanspruchung steht, kann es sich entweder in die in gestrichelten Linien dargestellte Stellung bewegen, in welcher der Arm 60 sich in die Stellung 60' bewegt, oder in eine Stellung, welche in strichpunktierten Linien wiedergegeben ist, in welcher der Arm 60 sich in die Stellung 60" bewegt. Wie oben angedeutet, wird die Bewegung des Endes des Armes 60 (Sekundärbewegung) um viele Male größer als die Verlängerung des gesamten Elementes sein (Primärbewegung). Es sei angenommen, daß die Enden der Spannglieder 45 und 46 in der Ebene befestigt sind, welche sie in ihrer nicht beanspruchten Stellung einnehmen; während das Element unter Beanspruchung steht und aus dieser Ebene verworfen wird, kann es für eine Einrichtung mit Schnappwirkung oder mit Bewegung über den Totmittelpunkt verwendet werden, indem auf das Element in einer Richtung gedruckt wird, die senkrecht zur Ebene des Elementes steht, und zwar einer Richtung, welche das Bestreben hat, das Element aus seiner einen stabilen Lage in die andere zu bewegen. Ein solcher Druck kann sehr wirksam in einem der schraffierten Bereiche 62 oder 64 angelegt werden, weil eine sehr kleine Bewegung auf eine dieser beiden Flächen ein volles Ausschwingen des Elementes aus einer stabilen Lage in die andere hervorruft. Die genaue Stelle innerhalb des schraffierten Bereichs, wo die größte Verstärkung der Druckwirkung erhalten werden kann, hängt von der Anordnung des Elementes und anderen Faktoren ab und kann durch Versuch leicht bestimmt werden. Die Auswahl dieser Stellung verändert weiterhin

den erforderlichen Druck, um die Schnappwirkung hervorzurufen. Wenn die bisherige Beschreibung der Erfindung zusammengefaßt wird, geben die Fig. ι bis 5 das die Bewegung übertragende Element gemäß der Erfindung zu seiner einfachsten oder Grundform vereinfacht wieder, in welcher das Element ein einfacher flacher Streifen aus dünnem federndem Material langer als breit ist, an denen an den gegenüberliegenden Enden in entgegengesetzten Richtungen und in einem verhältnismäßig großen Winkel zur Längsachse des Streifens eine Spannung angelegt wird. Die Fig. 6 und 7 geben die Tatsache wieder, daß dieser verhältnismäßig große Winkel, unter welchem Spannung angelegt wird, kleiner als ein rechter Winkel sein kann. Fig. 11 zeigt die Tatsache, daß der Winkel größer als ein rechter Winkel sein kann. Die Fig. 13 bis 15 geben die nächste Stufe in der Entwicklung der Elementarformen der Fig. 1 bis 7 zu einem komplexeren Gebilde wieder, bei dem zwei Streifen miteinander kombiniert sind, um ein Element herzustellen, das die Form einer einzigen Schleife hat, die zwei dünne Streifen umfaßt, und bei der die beiden Schenkel der Schleife sich unter Spannung verwerfen, die gleichzeitig an gegenüberliegenden Enden jedes der Schenkel angelegt wird, und dieses Verwerfen der Streifen oder Schenkel dreht den Schleifenteil in einen Winkel zu der Ebene des nicht beanspruchten Elementes. Die Fig. 8 und 9 geben die dritte Entwicklungsstufe wieder, bei der das Element zwei sich entgegengesetzt erstreckende Schleifen mit einem gemeinsamen mittleren Schenkel umfaßt und jede dieser Schleifen die Wirkung einer einzelnen Schleife gemäß Fig. 13 und das Element als Ganzes eine größere Bewegungsfreiheit hat. Fig. 10 zeigt eine vergrößerte Anzahl von Schleifen. Die Fig. 11 und 12 sind funktionell die Äquivalente der Fig. 8 und geben die Tatsache wieder, daß die Schleifen sich in der Form verändern können, ohne ihre Funktion zu verändern. Die Fig. 12 zeigt weiterhin, daß der zu verwerfende Streifen, der beiden Schleifen gemeinsam ist, nicht gerade zu sein braucht und daß dies auch für die einfachen Streifengebilde der Fig. 1 bis 7 zutrifft. Fig. 16 zeigt, wie unter Spannung ein beliebiges der oben beschriebenen Elemente zwei normale stabile Stellungen aufweist, in welchen ein beliebig gegebener Punkt, der sich unter Spannung bewegt, an gegenüberliegenden Seiten der Ebene des nicht beanspruchten Elementes sich im Ruhezustand befindet. Die Fig. 13 bis 16 geben die Verwendung eines verstärkenden Armes zum Vergrößern der nutzbaren Bewegung wieder, die durch das Anlegen einer Verfo-rmungsspannung an einen normalen ebenen Streifen oder mehrerer Streifen aus federndem Material auf die beschriebene Weise erzeugt wird. Bemerkt sei, daß jedes der Elemente der Fig. ι bis 16 einen oder mehrere Streifen aufweist, die bei Beanspruchung dem Streifen s der Fig. 1 entsprechen und seine Wirkung haben. In allen Fällen ist es die durch das Verwerfen dieses Streifens entsprechend der Primärbewegung erzeugte Bewegung, welche für die Bewegungsübertragung nutzbar gemacht wird; unabhängig von der Form des Elementes, von dem dieser Streifen einen Teil bildet, kann die übertragene oder Sekundärbewegung durch die Verwendung eines verstärkenden Armes vergrößert werden. Die Verwendung eines Armes zum Verstärken einer Bewegung ist an sich nicht neu, jedoch bilden die Mittel, durch welche der Arm zur Bewegung veranlaßt wird, das Wesen der vorliegenden Erfindung.

Beim Umwandeln der Hauptbewegung oder der angelegten Bewegung in die Sekundärbewegung oder die resultierende Bewegung kann die Hauptbewegung sein: a) die Bewegung, welche die Spannung hervorruft, die ihrerseits das Verwerfen des Elementes verursacht, oder b) die Spannung kann vorher angelegt sein, so daß das die Bewegung übertragende Element anfänglich in einer Richtung verworfen ist; in diesem Fall ist die Primärbewegung so angelegt, daß sie ein Verwerfen des Elementes mit einer Schnappwirkung in der entgegengesetzten Richtung verursacht, wodurch die Sekundär bewegung hervorgerufen wird. Es ist weiterhin ersichtlich, daß die Einrichtung so angewendet werden kann, daß die unter a) und b) erläuterten Wirkungen kombiniert werden, indem beispielsweise zuerst eine verhältnismäßig langsame Bewegung in eine verformte oder verworfene Stellung hervorgerufen wird, welcher eine durch das Umkehren der Verwerfung erzeugte Schnappwirkung folgt.

Im nachstehenden werden bestimmte praktische Anwendungsmöglichkeiten des die Bewegung übertragenden Elementes gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 17 bis 19 beschrieben, welche einen Schalter mit Schnappwirkung wiedergeben, in dem das Element als eines der Kontaktglieder verwendet wird. Der Schalter ist in einem flachen gestanzten Blechgehäuse untergebracht, das einem Boden 70 und Seiten wandungen 71 aufweist. Im Mittelpunkt des Gehäuses ist eine Zunge 72 nach aufwärts in einem Winkel ausgestanzt, und das Gehäuse ist nahe dem rechten Ende mit einer durchbohrten, nach oben stehenden Nase 74 versehen. Isolierte Drähte 75 und 76 treten in das Gehäuse ein, wo sie durch umgebogene Ansätze 78 und 79 gehalten werden. Der Draht 75 ist an dem Boden des Gehäuses bei 80 angelötet, und der Draht 76 ist bei 81 an einer festen Kontaktplatte 82 angelötet, die auf einer Isolationslage 84 aufruht, und wird durch einen umgebogenen Lappen 85 an Ort und Stelle gehalten. Das die Bewegung übertragende Element, welches von der Art einer in den Fig. 8 und 16 dargestellten Doppelschleife ist, ist allgemein mit E bezeichnet und ist in vergrößertem Maßstab in Fig. 20 wiedergegeben. Es hat an einem Ende eine Bohrung 86, mittels welcher es an dem Ansatz 74 durch einen Niet 88 befestigt ist. Das andere Ende des Elementes ist durch einen Niet 89 oder durch Punktschweißen od. dgl. an dem nach oben stehenden Ende der Zunge 72 befestigt. Nachdem diese Verbindung hergestellt worden ist, wird die Zunge 72 etwas nach unten gedrückt, wodurch zufolge ihrer Winkelstellung das Element E unter

Spannung gesetzt wird, welche es verwirft. Dadurch wird weiterhin das Ende des mit der Zunge verbundenen Elementes unter ihre Ausgangsebene gebracht, und das Verwerfen des Elementes bewirkt, daß das Ende des Armes 90 sich abwärts bewegt und dadurch den von ihm getragenen Kontakt 91 gegen die feste Kontaktplatte 82 preßt. Diese Platte ist so angeordnet, daß sie als Anschlag für den Arm 90 wirkt, so daß der Kontakt 91 an der Platte 82 angreift, bevor der Arm 90 die untere verformte stabile Lage erreicht, in welche er sich bewegen würde, falls er nicht zurückgehalten würde. Daher kann der Kontakt 91 am der Platte 82 mit erheblichem Druck angreifen, um die Kontakte geschlossen zu halten, selbst wenn der Schalter starken Trägheitskräften unterworfen wird. Zufolge der Tatsache, daß eines der verbundenen Enden des Elementes dauernd außerhalb der normalen Ebene des Elementes befestigt ist, wird es immer ao das Bestreben haben, sich im dieser einen Richtung zu verwerfen. Dieses Verwerfen kann zeitweilig umgekehrt werden, um den Arm 90 von der Kontaktplatte 82 hinweg anzuheben, indem in der Nähe des Punktes P auf das Element gedrückt wird; wenn jedoch dieser Druck aufgehoben wird, wird das Element zufolge seiner Art der Anordnung in seine Kontaktschließstellung zurückschnappen. Ein Druck kann an der Stelle P von oben her vermittels eines Antriebszapfens 92 angelegt werden, der mit einer leichten Blattfeder 93 verbunden ist, welche an, der Deckplatte 94 befestigt ist, so daß der Zapfen sich durch eine Öffnung 95 in dem Deckel hindurch erstreckt, wie in Fig. 18 wiedergegeben ist. Dieser Deckel ruht auf den nach oben stehenden S ei ten wandungen 71 des Schalters auf, wo er durch Abwärtsbiegen von Ansätzen 96 befestigt werden kann. Es ist ersichtlich, daß ein Abwärtsdruck auf den Zapfen 92 den Kontakt 91 veranlaßt, nach oben zu schnappen und die Kontakte in dem wiedergegebenen Gebilde zu öffnen. Wenn der feste Kontakt oberhalb anstatt unterhalb des Armes 90 angeordnet sein würde, ist einleuchtend, daß ein normal offener Schalter entsteht, der durch Druck auf den Zapfen 92 geschlossen wird. Ein solcher. Schalter gemäß vorstehender Beschreibung kann sehr kleine Abmessungen haben, und ein solcher Schalter hat tatsächlich bei der Herstellung nur die Hälfte der Größenabmessungen gemäß den Zeichnungen.

In Fig. 20 ist das Bewegung übertragende Element mit Pünktchen vergrößert dargestellt, um das Beanspruchungsmuster wiederzugeben, das in einer durchsichtigen Ausführung des unter Beanspruchung stehenden Elementes bei Betrachtung unter polarisiertem Licht erscheint, die mit der an das Element angelegten Beanspruchung bei Anordnung im Schalter vergleichbar ist. Daraus ist eindeutig ersichtlich, daß quer zum Mittelpunkt jeder der Schleifen, die als Spannglieder auf den Mittelstreifen arbeiten, mit dem die gegenüberliegenden Enden der Schleifen einstückig ausgebildet sind, das Material an den äußeren Teilen der Schleifen unter Druck und an der Innenseite unter Zug steht und daß in den benachbarten Teilen Beanspruchungen entstehen, die das Verwerfen verursachen.

Aus den oben gegebenen Erläuterungen ist ersichtlich, daß, wenn an ein Element eine Beanspruchung entsprechend der in Fig. 20 dargestellten angelegt wird, sein Arm 90 sich entweder nach der einen Seite oder nach der anderen Seite seiner normalen Ebene bewegt, und falls das Element so angeordnet ist, daß es einer veränderlichen Beanspruchung unterworfen wird, findet diese Bewegung des Armes in einem Ausmaß statt, welches eine eindeutige Beziehung zu der Bewegung hat, die von der von außen angelegten Beanspruchung erzeugt ist. Durch Anordnen der beiden Enden des Elements außerhalb der Ausrichtung oder durch anfängliche Beanspruchung des Elementes kann es so angeordnet werden, daß die Bewegung stets auf der gleichen Seite seiner normalen Ebene stattfindet. In den Fig. 23 und 24 ist eine andere Anwendung des die Bewegung tragenden Elementes wiedergegeben, in welcher eine solche Wirkung einer langsamen Bewegung nutzbar gemacht werden kann. Die Zeichnungen geben einen Thermostaten von bekannter Ausführung mit Stange und Rohr wieder, welcher eine Tragplatte 100, ein Rohr roi und eine Stange 102 aufweist. Das Rohr 101 ist an der Platte 100, z. B. durch Hartlöten, bei 104 befestigt, und die Stange und das Rohr sind an ihren äußeren Enden vermittels einer Schale 105 verbunden, welche durch Hartlöten mit dem Rohr und durch Nieten mit der Stange verbunden ist. Weiterhin ist an der Platte 100 ein Block aus dielektrischem Material 106 befestigt, der einen festen Kontakt 108 mit einem Anschluß 109 trägt. Ein Metallblock 110 ist in der Oberseite des Isolierblockes 106 angeordnet, und mit ihm ist das eine Ende des die Bewegung übertragenden Elementes in verbunden. Das andere Ende ist mit dem Oberende der Stange bei 112 verbunden. Es ist ersichtlich, daß die Stange und das Rohr verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, so daß bei Veränderung der umgebenden Temperatur eine Relativbewegung zwischen ihnen stattfindet, wodurch das Element 111 einer veränderlichen Beanspruchung unterworfen wird. Dadurch wird der Arm 114 veranlaßt, sich gegen den und weg von dem festen Kontakt 108 zu bewegen, wodurch der Spalt zwischen dem Kontakt 108 und einem zweiten von dem Arm getragenen Kontakt 115 geschlossen und geöffnet wird.

Fig. 21 gibt ein eine Bewegung übertragendes Element von der Art der Doppelschleife wieder, bei welchem jede der Schleifen mit einem Verstärkungsarmversehen ist, die bei 120 und 121 wiedergegeben sind, und diese Arme erstrecken sich in den gleichen Richtungen wie die Spannglieder 122 bzw. 123. Ein solches Glied kann dazu verwendet werden, zwei Paare von Kontakten entweder durch eine langsame Bewegung oder durch eine Schnappwirkung gleichzeitig zu betätigen. Dies hängt von der Art der Anordnung ab.

Fig. 22 zeigt eine weitere Abänderung, bei

welcher zwei Arme an einer Schleife angewendet werden, wie bei 125 und 126 dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß, wenn der eine Arm sich aufwärts bewegt, der andere sich abwärts bewegt. Der Arm ist höchst vorteilhaft derart angeordnet, daß er sich nach außen von einer Schleife erstreckt, welche der Stellung des Armes 125 entspricht, da ein solcher Arm bei einer gegebenen Beanspruchungsgröße eine etwas größere Bewegungsamplitude haben wird als ein Arm, der wie der Arm 126 angeordnet ist, und dies ergibt sich aus der Art der Verwerfung, welche in der Schleife eintritt. Es ist ersichtlich, daß die Lage des Armes 90 in Fig. 20 der des Armes 125 in Fig. 22 entspricht. Bei einfächeren Gebilden der Fig. 1 und 6 würden die Arm Verlängerungen augenscheinlich an die Stellen maximaler Verwerfung angelegt werden, was an oder nahe den Enden der Streifen s oder / sein kann, und sie wurden sich seitlich in entgegengesetzten Richtungen von den Spanngliedern t, t', t" und t'" erstrecken.

Wenn ein Element, z. B. das in Fig. 20 dargestellte, in einer Einrichtung angeordnet wird, dia Spannung an das Element anlegen kann, kann es veranlaßt werden, sich bei Beanspruchung unveränderlich in der gleichen Richtung zu verwerfen, indem auf einer Seite seines Armes ein Anschlag angeordnet wird, der ihn aus seiner normalen Ebene etwas in der Richtung drückt, in der er sich bewegen soll. Wenn ein solches Element unter konstante Spannung gelegt wird, um den Arm yon dem Anschlag wegzubewegen, und eine Einrichtung vorgesehen ist, um in der Nähe des Punktes P in einer Richtung gegen ihn zu drücken, zur Umkehrung der Verwerfung und zum Zurückwerfen des Armes gegen den Anschlag, kann ein gemäß Fig. 20 geformtes Element eine Verstärkung der Primärbewegung an einer Stelle P in der Form einer seitlichen Bewegung am Ende des Armes 90 von 20 oder 30: 1 hervorrufen. Eine solche Wirkung ist eine Schnappwirkung, und es ist sehr gut möglich, solche Elemente in verschiedensten Größen herzustellen, die durch eine Primärbewegung an der Stelle P in der Größenordnung von etwa 0,05 mm (0,002") betätigt werden können. Der Vorteil von Schaltern u. dgl., die durch eine solche kleine Bewegung betätigt werden können, ist augenscheinlich. Ein weiterer Vorteil der hier beschriebenen Elemente besteht darin, daß sie durch die benutzte Primärbewegung zu ihrer Betätigung außerordentlich überbeansprucht werden können, ohne daß sie beschädigt werden. Die eine Bewegung übertragenden Elemente gemäß der Erfindung können durch einfaches Ausstanzen aus einem beliebigen zweckentsprechenden Blech hergestellt werden, sie können daher sehr billig fabriziert werden.

Bemerkt sei, daß die Erfindung nicht auf die Einzelheiten der dargestellten vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern daß verschiedene Abänderungen gemacht werden können, ohne daß dadurch die Erfindung umgangen wird.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Übertragen und Verstärken einer Bewegung, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen dünnen Streifen (s) aus federndem Material, der beträchtlich länger als breit ist, ferner ein sich seitlich des Streifens an seinem einen Ende erstreckendes erstes Spannglied (t) und ein sich seitlich des Streifens an seinem anderen Ende und entgegengesetzt zu dem ersten Spannglied erstreckendes zweites Spannglied (*') aufweist, wobei die Spannglieder mit dem Streifen nicht drehbar verbunden sind und an ihren Verbindungsstellen eine beträchtliche Breite haben, und daß Mittel zum Anlegen einer Kraft durch die Spannglieder unter einem beträchtlichen Winkel zur Längsachse des Streifens vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich seitlich des Streifens nahe seinem einen Ende ein die Bewegung verstärkender Arm (39, 60, 90) erstreckt, der durch eine Verwerfung des Streifens bewegt werden kann, die durch die an die Spannglieder angelegte Kraft erzeugt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Spannglieder (z. B. 45 in Fig. 8) mit dem Streifen (40, 43) eine Schleife (41) bildet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine der Spannglieder gegenüber der Mitte des Streifens endet (Fig. 8, 10, 11, 12).

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dieses eine der Spannglieder sich parallel zu dem Streifen erstreckt und in Ausrichtung mit dem freien Ende des Streifens endigt (Fig. 4, 7, 9).

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Arm (39) einstückig mit dem Streifen (34, 35, 38) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Arm sich von dem Streifen nahe der Schleife in eine Richtung entgegengesetzt zu dem benachbarten Spannglied erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkende Arm sich auf entgegengesetzte Seiten der Schleife erstreckt (Fig. 22).

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannglieder mit dem Streifen zwei sich entgegengesetzt erstreckende Schleifen bilden, von denen der Streifen einen gemeinsamen Schenkel bildet (Fig. 8, 10, ii, 12).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich von jeder der Schleifen verstärkende Arme in entgegengesetzten Richtungen erstrecken (Fig. 21).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen