EP2064716B1 - Antriebseinheit, insbesondere antriebskopf, mit einem um eine erste rotationsachse rotierbares erstes übertragungselement - Google Patents

Antriebseinheit, insbesondere antriebskopf, mit einem um eine erste rotationsachse rotierbares erstes übertragungselement Download PDF

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EP2064716B1
EP2064716B1 EP06805331.3A EP06805331A EP2064716B1 EP 2064716 B1 EP2064716 B1 EP 2064716B1 EP 06805331 A EP06805331 A EP 06805331A EP 2064716 B1 EP2064716 B1 EP 2064716B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transmission element
drive unit
axis
drive
rotation
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP06805331.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2064716A1 (de
Inventor
Werner Puri
Joachim Seidl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2064716A1 publication Critical patent/EP2064716A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2064716B1 publication Critical patent/EP2064716B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/02—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch
    • H01H3/16—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch adapted for actuation at a limit or other predetermined position in the path of a body, the relative movement of switch and body being primarily for a purpose other than the actuation of the switch, e.g. for a door switch, a limit switch, a floor-levelling switch of a lift
    • H01H3/161—Operating parts, i.e. for operating driving mechanism by a mechanical force external to the switch adapted for actuation at a limit or other predetermined position in the path of a body, the relative movement of switch and body being primarily for a purpose other than the actuation of the switch, e.g. for a door switch, a limit switch, a floor-levelling switch of a lift for actuation by moving a closing member, e.g. door, cover or lid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/54—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions
    • H01H19/60—Angularly-movable actuating part carrying no contacts
    • H01H19/62—Contacts actuated by radial cams

Definitions

  • the invention relates to a drive unit, in particular drive head, having a first transmission element rotatable about a first rotation axis for actuating at least one switching unit by means of a plunger, wherein the first transmission element is rotatable by means of a cam and / or recess at least operatively connected to a drive axis. Furthermore, the invention relates to a hinge switch with such a drive unit.
  • hinge switches are electromechanical switching devices that serve to monitor and safeguard pivotable protective devices, such as doors or flaps.
  • Hinge switches for example, monitor guard doors by immediately turning off the power to a machine or equipment when attempting to open a secured door or cover during operation of the machine or equipment.
  • a shutdown instead of a shutdown also a report when exceeding a predetermined switching angle take place.
  • a hinge switch usually comprises a drive system, a switching system and a connection system.
  • the drive system serves to record and transmit a rotary or pivoting movement. In the forwarding of the force effect, a transformation of this movement is effected in an actuation of the switching system. Usually this is a conversion of a rotational movement in a linear actuation movement of need.
  • the actuating movement is used to actuate NC and / or NO contacts.
  • the connection system allows a conductor connection, which allows the control of a circuit.
  • hinge switches fulfill the function of personal protection, normally using normally closed contacts which must be positively opening according to IEC 60947-5-1.
  • a positive opening pulls in this context a positive operative connection for the actuating movement after.
  • a hinge switch as a safety switch a shutdown or switching on at a specified switching angle can be realized.
  • Usual switching angles are 6 to 8 °.
  • a trend has been observed which, due to the market, leads to ever smaller door opening widths and thus inevitably leads to ever smaller switching angles, such as, for example, 2 to 5 °. It must always be ensured that the movement recording takes place mechanically and the connection between the monitored object and the drive system is form-fitting.
  • an actuator for a hinge which has a transfer element integrated in the hinge, which is formed on the hinge part moved by the object and can provoke a linear actuation movement.
  • document DE 1241893 shows a drive unit according to the preamble of claim 1.
  • hinge switches prove to be expensive, which have no supporting function in terms of a mechanical stabilization of the object, so that additional additional hinges are necessary, which have a pure mechanical function.
  • the invention has for its object to provide a space-saving, safe and user-friendly drive unit, in which the above-mentioned disadvantages are significantly minimized.
  • the drive unit which is embodied for example as a drive head, has a rotatable first transmission element, which is rotatable about a first rotation axis.
  • the first rotatable transmission element is provided for transmitting the rotational movement of a drive shaft to a plunger, wherein the plunger causes a linear movement of a slider or actuator of a switching unit.
  • the drive axle with the operational to moving object, such as a security door, positively connected. The movement of the object leads to a rotational movement of the drive axle.
  • the power transmission from the drive axle to the first transmission element is accomplished by means of a cam and / or a recess.
  • a cam on the first transmission element and a recess on the drive axle or a cam on the drive axle and a recess on the first transmission element may be provided.
  • combinations of such arrangements with, for example, multiple cams and / or recesses are conceivable, and these can be used for transmitting power from the drive axle to the first transmission element.
  • the power transmission leads to a transmission of the rotational movement of the drive axle to the first transmission element.
  • a first axis of rotation of the first transmission element is arranged substantially perpendicular to the drive axis.
  • the first transmission element may advantageously be designed as a lever, which may be at least partially made of metal or plastic.
  • very small switching angle can be achieved up to about 2 °, at the same time the necessary space is decisively minimized and yet realized a high translation and the operating force is minimized crucial.
  • the high ratio can be achieved while avoiding large forces on the functional surfaces, which also the Wear minimized or the service life of the drive unit is improved.
  • the drive unit has a single first transmission element, whereby the transmission mechanism remains operable, however, the number of components translating from the rotational movement of the drive shaft to the linear actuating movement of a switching element is reduced to a single component.
  • a switching angle or a switching angle range on the design of the drive axle, which is designed for example as a shaft or hinge axis, and on the design of the first transmission element, which is designed for example as a lever can be adjusted.
  • a switching angle or a Wegwinkelinterwall can be provided within a range of 2 to 360 ° by a cam or recess with the appropriate length and location is provided.
  • the drive unit and in particular the effective areas or functional surfaces can be shielded from external environmental influences by means of a housing. This means that functional surface pairs or the surface interaction of the components of the drive unit by unwanted foreign matter is avoidable.
  • the cam is provided on the first transmission element in the vicinity of the first axis of rotation, whereby a high translation and thus a small operating force is achieved.
  • the first transmission element having a first effective range remote from the first rotational axis, in particular a first kneading head.
  • the first effective range for actuating the plunger and for simultaneous movement of a point within the first effective range is provided.
  • the different directions of movement of the plunger or a transmission element, in particular of the first transmission element advantageously taken into account.
  • the first transmission element is designed like a lever and / or at least partially like a disk.
  • a translation control of the drive element is also possible.
  • the drive unit has at least one actuated and at least one unactuated state as a function of the position of the recess for triggering an actuating movement. It is conceivable that, for example, over a certain angular range or a plurality of angular ranges, an actuated state or unactuated state is triggered. This ensures triggering in a large number of positions.
  • a plurality of states can be defined, which are particularly useful if the switching element itself can also be in several states.
  • a continuous detection of the position of the object to be monitored is advantageously conceivable if one or more switching units are provided for the detection of the current position. It is advantageous if the cam and / or the recess are provided for detecting the actuating movement. The detection can be implemented via the corresponding geometries of the cam or the recess, wherein positions of the slider of the switching element correspond to positions of the object.
  • the first transmission element is provided by means of an actuation of at least one second transmission element for actuating the plunger.
  • the first and the second transmission element as a lever leverage advantageous lever can be used to achieve a corresponding translation very small switching angle to about 1 °, while still saving space and an operating force reduction is achieved.
  • the force acting angle on the plunger can be minimized, so that a further increase in service life and wear minimization are possible.
  • first axis of rotation of the first and second axes of rotation of the second transmission element are arranged parallel or perpendicular to each other.
  • At least one first active region and / or a second active region are provided for increasing the stroke of the first transmission element.
  • FIG. 1 shows operationally arranged components of a hinge switch.
  • a plunger 4 which belongs to the not further shown switching system or switching element.
  • a first transmission element 1 is shown, which represents the only movable component of the lever mechanism.
  • the drive axis which is designed as a hinge axis 5
  • a drive shaft 3 is arranged, which causes a recess 10, a movement of the first transmission element 1 upon rotation of the drive shaft 3 about the hinge axis 5.
  • the recess 10 moves under the cam 8 of the first transmission element 1.
  • the cam 8 is lowered into the recess 10 when the angle or the Winkelinterwall is reached to trigger. This causes a rotation of the first transmission element 1 about the first axis of rotation 6, wherein the first transmission element 1 acts on the plunger 4 via its first effective region 9.
  • the first active region 9 Due to the fact that the first active region 9 is relatively far away from the first axis of rotation 6 compared to the cam 8, a translation from a small rotational movement to a larger rotational movement takes place. Since the point of application of the first active region 9 moves toward the plunger 4 during the actuation thereof, the rotational movement of the first transfer element 1 can be transferred to a linear movement of the plunger 4. The necessary stroke can be adjusted by a corresponding length of the first transmission element 1, so that you can work with a switching system of a specific lever.
  • the first active region 9 can be designed in the form of a knitting head, so that a long sweeping of the point of application is ensured. It should be noted here that the positive connection between the drive shaft 3, the first transmission element 1 and the plunger 4 and thus the positive opening of the hinge switch is maintained.
  • FIG. 2 shows operationally arranged components of the hinge switch according to the invention with two transmission elements 1,2 in the actuated state. Shown are the lever mechanism, consisting of the first transmission element 1 and a second transmission element 2, and the already in FIG. 1 shown drive shaft 3 with the recess 10. The operation of the first transmission element 1 and the drive shaft 3 in conjunction with the recess 10 and the cam 8 corresponds to the in FIG. 1 described operation.
  • the additional attachment of a second transmission element 2, which is similar to the first transmission element 1 is movable about a second axis of rotation 7, accomplished first a force transmission or transmission of the movement from the first transmission element 1 on the plunger, not shown.
  • the third active region 14 is integrally formed on the transmission element 2 and represents the counterpart to the first active region 9.
  • the lever mechanism formed with the first transmission element 1 and the second transmission element 2 is therefore able to realize an increased ratio compared to the first embodiment.
  • the first rotation axis 6 and the second rotation axis 7 are arranged in parallel. Both are consequently positioned perpendicular to the hinge axis 5.
  • a parallelism of the axes of rotation 6, 7 of the transmission elements 1.2 is not mandatory here.
  • the number of transmission elements 1, 2 and the position of their axes of rotation 6, 7 can be selected depending on the stroke to be achieved and the respective application conditions.
  • FIG. 3 shows the components FIG. 2 with unactuated hinge switch with a plunger 4. It is shown by way of example, like that FIG. 2 known lever mechanism, consisting of the first transmission element 1 and the second transmission element 2, can be arranged on the plunger 4.
  • the plunger 4 is in this case substantially perpendicular to the axis of rotation 5 and to the axes of rotation 6,7, but may also have a certain angle to said axes, if the application so requires. Likewise, the axes of rotation 6,7 could form an angle.
  • FIG. 4 shows a perspective view of a hinge switch.
  • the hinge switch has a switching system, a drive head 13 and the drive shaft 3. Both the first and the second embodiment of 1 and FIG. 2 can be arranged in such a drive head 13 of the hinge switch.
  • the lever mechanism accomplishes the transmission of force at one end of the drive shaft 3, wherein all effective regions 8, 9, 10, 12, 14 are protected from environmental influences by the housing 11 and can optionally be greased, especially the grease, in particular between the effective regions 8, 9, 10, 12, 14, because of the housing 11 can not pick up dirt and provides for easier operation and a longer life of the drive unit. In addition, manipulation by the user is excluded.
  • the invention relates to a drive unit, in particular drive head, with a rotatable about a first axis of rotation first transmission element for actuating at least one switching unit by means of a plunger.
  • the drive unit has a drive axle which is arranged substantially perpendicular to the first axis of rotation of the first transmission element. This results in a number of advantages, such as the placement of the drive unit at the end of the drive axle.

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  • Transmission Devices (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit, insbesondere Antriebskopf, mit einem um eine erste Rotationsachse rotierbaren ersten Übertragungselement zur Betätigung mindestens einer Schalteinheit mittels eines Stößels, wobei das erste Übertragungselement mittels einer mit einer Antriebsachse zumindest in Wirkverbindung stehenden Nocke und/oder Ausnehmung rotierbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Scharnierschalter mit einer derartigen Antriebseinheit.
  • Antriebseinheiten werden beispielsweise in so genannten Scharnierschaltern verwendet, die elektromechanische Schaltgeräte darstellen, die der Überwachung und Absicherung von schwenkbaren Schutzeinrichtungen, beispielsweise Türen oder Klappen dienen. Durch Scharnierschalter werden beispielsweise Schutztüren überwacht, indem der Scharnierschalter die Energiezufuhr zu einer Maschine oder einer Anlage sofort abstellt, wenn versucht wird, eine gesicherte Tür oder Abdeckung während des Betriebes der Maschine oder der Anlage zu öffnen. Alternativ kann anstelle eines Abschaltens auch ein Melden beim Überschreiten eines festgelegten Schaltwinkels erfolgen.
  • Ein Scharnierschalter umfasst in der Regel ein Antriebssystem, ein Schaltsystem und ein Anschlusssystem. Dabei dient das Antriebssystem zum Aufnehmen und Übertragen einer Dreh- bzw. Schwenkbewegung. Bei der Weiterleitung der Kraftwirkung wird eine Umwandlung dieser Bewegung in eine Betätigung des Schaltsystems bewirkt. Meist ist hierfür eine Umwandlung einer Rotationsbewegung in eine lineare Betätigungsbewegung von Nöten. Die Betätigungsbewegung wird zum Betätigen von Öffner und/oder Schließkontakten benutzt. Das Anschlusssystem ermöglicht einen Leiteranschluss, der die Kontrolle eines Stromkreises erlaubt.
  • Um einen ordnungsgemäßen und dauerhaft sicheren Betrieb eines Scharnierschalters zu gewährleisten, ist bei den aus dem Stand der Technik bekannten Scharnierschaltern ein vergleichsweise hoher Anpassungsaufwand erforderlich. Da die Bewegungsaufnahme mechanisch erfolgt und die Verbindung zwischen dem Scharnier und dem Antriebselement des Schaltelementes formschlüssig sein muss, sind die Positionen vieler Bauteile zueinander exakt einzuhalten. Dies führt zu einem vergleichsweise hohen Fertigungs- und Montageaufwand.
  • Scharnierschalter erfüllen unter anderem die Funktion des Personenschutzes, wobei in der Regel Öffnerkontakte zu verwenden sind, die nach IEC 60947-5-1 zwangsöffnend sein müssen. Eine Zwangsöffnung zieht in diesem Zusammenhang eine formschlüssige Wirkverbindung für die Betätigungsbewegung nach sich. Bei der Verwendung eines Scharnierschalters als Sicherheitsschalter ist ein Abschalten oder Einschalten bei einem festgelegten Schaltwinkel realisierbar. Übliche Schaltwinkel betragen 6 bis 8°. Hierbei ist in der Vergangenheit ein Trend festzustellen, der marktbedingt zu immer kleineren Türöffnungsweiten führt und somit zwangsläufig immer kleinere Schaltwinkel, wie beispielsweise 2 bis 5°, nach sich zieht. Hierbei muss stets gewährleistet sein, dass die Bewegungsaufnahme mechanisch erfolgt und die Verbindung zwischen dem überwachten Objekt und dem Antriebssystem formschlüssig ist.
  • Aus der DE 195 08 153 ist eine Betätigungseinrichtung für ein Scharnier bekannt, die ein in das Scharnier integriertes, übertragendes Element aufweist, welches an das durch das Objekt bewegte Scharnierteil angeformt ist und eine lineare Betätigungsbewegung provozieren kann.
  • Dokument DE 1241893 zeigt eine Antriebseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • In der Vergangenheit hat es sich als nachteilig erwiesen, dass durch diese Variante eine Begrenzung der Öffnungsweite vorliegt, oder aber bei kleineren Öffnungswinkeln als hinderlich erweist. Zudem ist ein freiliegender Betätigungsnocken notwendig, um die rotierende Bewegung in eine lineare umzuwandeln. Diese Lagerstelle zwischen Scharnierachse bzw. No-cken- oder Kurvenscheibe und Betätigungsnocken kann mechanischen Beschädigungen und Umwelteinflüssen, sowie Manipulationen durch den Benutzer, ausgesetzt sein.
  • Unter Umständen ergeben sich bei dieser oder anderen Varianten eines Scharnierschalters die Nachteile, dass das Antriebssystem aufgrund der Nockenscheiben zu groß ausgelegt ist, oder das Antriebssystem weist sehr hohe Betätigungskräfte auf, die wiederum zu einem hohen Verschleiß aufgrund der Reibung zwischen beispielsweise einer Nockenscheibe und einem Schaltelementschieber führen.
  • Zudem erweisen sich Scharnierschalter als aufwendig, die keine tragende Funktion im Sinne einer mechanischen Stabilisierung des Objektes aufweisen, so dass zusätzliche weitere Scharniere notwendig sind, die eine reine mechanische Funktion besitzen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Platz sparende, sichere und benutzerfreundliche Antriebseinheit anzugeben, bei der die oben genannten Nachteile deutlich minimiert werden.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die erste Rotationsachse des ersten Übertragungselementes zur Antriebsachse im Wesentlichen senkrecht angeordnet ist und die Betätigung des Stößels mittels eines zweiten Übertragungselementes durchgefürht wird. Die Aufgabe wird weiter durch einen Scharnierschalter mit einer derartigen Antriebseinheit gelöst.
  • Erfindungsgemäß weist die Antriebseinheit, die beispielsweise als Antriebskopf ausgeführt ist, ein rotierbares erstes Übertragungselement auf, welches um eine erste Rotationsachse drehbar ist. Das erste rotierbare Übertragungselement ist zur Übertragung der Rotationsbewegung einer Antriebsachse auf einen Stößel vorgesehen, wobei der Stößel eine lineare Bewegung eines Schiebers oder Betätigers einer Schalteinheit verursacht. Hierbei ist die Antriebsachse mit dem betriebsgemäß zu bewegenden Objekt, wie beispielsweise einer Sicherheitstüre, formschlüssig verbunden. Die Bewegung des Objektes führt zu einer Rotationsbewegung der Antriebsachse. Die Kraftübertragung von der Antriebsachse auf das erste Übertragungselement wird mittels einer Nocke und/oder einer Ausnehmung bewerkstelligt. Hierbei kann beispielsweise eine Nocke am ersten Übertragungselement und eine Ausnehmung an der Antriebsachse, oder eine Nocke an der Antriebsachse und eine Ausnehmung am ersten Übertragungselement vorgesehen sein. Weiterhin sind auch Kombinationen derartiger Anordnungen mit beispielsweise multiplen Nocken und/oder Ausnehmungen denkbar, wobei diese zur Kraftübertragung von der Antriebsachse auf das erste Übertragungselement verwendbar sind. Die Kraftübertragung führt zu einer Übertragung der Drehbewegung der Antriebsachse auf das erste Übertragungselement. Neben der Nocken- bzw. Ausnehmungsanordnung ist es ebenfalls möglich, eine Wirkverbindung über weitere angeformte Elemente von der Antriebsachse auf das Übertragungselement zu gewährleisten. Eine erste Rotationsachse des ersten Übertragungselementes ist im Wesentlichen senkrecht zur Antriebsachse angeordnet. Vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist die Möglichkeit, die Antriebseinheit bzw. den Antriebskopf an einem Ende der Antriebsachse anzuordnen und somit die Antriebseinheit bzw. den Antriebskopf aus den Bewegungsraum des Objektes und/oder des Scharniers zu entfernen. Weiterhin ist es möglich, durch eine entsprechende Gestaltung des ersten Übertragungselementes einen Bauraum einzusparen. Das erste Übertragungselement kann hierbei vorteilhafterweise als Hebel ausgeführt sein, der zumindest teilweise aus Metall oder aus Kunststoff ausgeführt sein kann. Vorteilhafterweise können sehr kleine Schaltwinkel bis ca. 2° erreicht werden, wobei gleichzeitig der notwendige Bauraum entscheidend minimiert wird und dennoch eine hohe Übersetzung realisiert und die Betätigungskraft entscheidend minimiert wird. Die hohe Übersetzung kann unter Vermeidung großer Kräfte auf den Funktionsflächen erzielt werden, wodurch zudem die Abnutzung minimiert bzw. die Lebensdauer der Antriebseinheit verbessert wird.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Antriebseinheit ein einziges erstes Übertragungselement auf, wodurch der Übertragungsmechanismus operabel bleibt, allerdings die Anzahl der von der Rotationsbewegung der Antriebsachse auf die lineare Betätigungsbewegung eines Schaltelements übersetzenden Bauteile auf ein einziges Bauteil reduziert ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann ein Schaltwinkel oder ein Schaltwinkelbereich über die Gestaltung der Antriebsachse, die beispielsweise als Welle oder Scharnierachse ausgeführt ist, und über die Gestaltung des ersten Übertragungselementes, welches beispielsweise als Hebel ausgeführt ist, eingestellt werden. Dies bedeutet, dass ein Schaltwinkel bzw. ein Schaltwinkelinterwall innerhalb eines Bereichs von 2 bis 360° vorgesehen werden kann, indem eine Nocke oder Ausnehmung mit der entsprechenden Länge und Lage vorgesehen ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist es nicht notwendig, die Antriebsachse durch die Antriebseinheit bzw. Antriebskopf zu führen, da es völlig ausreichend ist, die Verlegung der Wirkfläche mittels der Nocken und/oder Ausnehmungen bequem am oberen oder unteren Ende der Antriebsachse vorzusehen. Hierbei wird zusätzlich Bauraum gewonnen, der nicht durch die als Welle ausgeführte Antriebsachse bzw. Nockenscheiben beeinträchtigt wird, sondern effektiver für die Übertragung der Winkelbewegung einsetzbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist durch ein Gehäuse die Antriebseinheit und insbesondere die Wirkbereiche oder Funktionsflächen von äußeren Umwelteinflüssen abschirmbar. Dies bedeutet, dass Funktionsflächenpaare bzw. das flächige Aufeinanderwirken der Bauteile der Antriebseinheit durch unerwünschte Fremdkörper vermeidbar ist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Nocke am ersten Übertragungselement in der Nähe der ersten Rotationsachse vorgesehen, wodurch eine hohe Übersetzung und damit eine kleine Betätigungskraft erreicht wird. Dies kann weiter verbessert werden, indem das erste Übertragungselement einen von der ersten Rotationsachse fernen ersten Wirkbereich, insbesondere einen ersten Wirkkopf, aufweist.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der erste Wirkbereich zur Betätigung des Stößels und zur gleichzeitigen Bewegung eines Angriffspunktes innerhalb des ersten Wirkbereiches vorgesehen. Hierdurch werden die unterschiedlichen Bewegungsrichtungen des Stößels bzw. eines Übertragungselementes, insbesondere des ersten Übertragungselementes, vorteilhafterweise berücksichtigt.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das erste Übertragungselement hebelartig und/oder zumindest teilweise scheibenartig ausgeführt. Neben einer Bauraumkontrolle ist zudem eine Übersetzungskontrolle des Antriebselements möglich.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Antriebseinheit in Abhängigkeit von der Position der Ausnehmung zur Auslösung einer Betätigungsbewegung mindestens einen betätigten und mindestens einen unbetätigten Zustand auf. Hierbei ist denkbar, dass beispielsweise über einen gewissen Winkelbereich oder mehrere Winkelbereiche ein betätigter Zustand bzw. unbetätigter Zustand ausgelöst wird. Dabei wird eine Auslösung in einer Vielzahl von Positionen gewährleistet. Zudem ist eine Vielzahl von Zuständen definierbar, die insbesondere dann sinnvoll sind, wenn sich das Schaltelement selbst ebenfalls in mehreren Zuständen befinden kann.
  • Weiterhin ist vorteilhafterweise eine kontinuierliche Detektion der Position des zu überwachenden Objektes denkbar, wenn eine oder mehrere Schalteinheiten zur Detektion der aktuellen Position vorgesehen werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Nocke und/oder die Ausnehmung zur Detektion der Betätigungsbewegung vorgesehen sind. Die Detektion ist dabei über die entsprechenden Geometrien der Nocke bzw. der Ausnehmung umsetzbar, wobei Positionen des Schiebers des Schaltelements Positionen des Objekts entsprechen.
  • Bei der erfindugsgemäßen Ausführungsform ist das erste Übertragungselement mittels einer Betätigung mindestens eines zweiten Übertragungselementes zur Betätigung des Stößels vorgesehen. Insbesondere bei der Ausführung des ersten und des zweiten Übertragungselementes als Hebel kann ein vorteilhaftes Hub vergrößerndes Hebelwerk eingesetzt werden, um durch eine entsprechende Übersetzung sehr kleine Schaltwinkel bis ca. 1° zu erreichen, wobei dennoch Bauraum gespart und eine Betätigungskräftereduktion erzielt wird. Zudem ist der Krafteinwirkungswinkel auf den Stößel minimierbar, so dass eine weitere Lebensdauererhöhung und Verschleißminimierung möglich werden.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Rotationsachse des ersten und zweite Rotationsachse des zweiten Übertragungselementes parallel oder senkrecht zueinander angeordnet. Hierdurch lassen sich weitere Bauraumvorteile sowie Übersetzungsvorteile herausarbeiten.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest ein erster Wirkbereich und/oder ein zweiter Wirkbereich zur Vergrößerung des Hubes des ersten Übertragungselementes vorgesehen. Durch eine entsprechende Formgebung der Wirkbereiche kann im Zusammenhang mit der Rotationsbewegung ein gewünschter Hub bewerkstelligt werden, so dass auch Schaltelemente mit unterschiedlich großem Hub zusammen mit der Antriebseinheit einsetzbar sind.
  • Weitere vorteilhafte Ausbildungen und bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind der Figurenbeschreibung und/oder den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
  • Es zeigen:
    • FIG 1
    betriebsgemäß angeordnete Bauteile eines Scharnierschalters,
    FIG 2
    betriebsgemäß angeordnete Bauteile eines Scharnierschalters mit zwei Übertragungselementen im betätigten Zustand,
    FIG 3
    die Bauteile aus FIG 2 bei unbetätigtem Scharnierschalter,
    FIG 4
    eine perspektivische Ansicht eines Scharnierschalters.
  • FIG 1 zeigt betriebsgemäß angeordnete Bauteile eines Scharnierschalters. Zu sehen ist ein Stößel 4, der zu dem nicht weiter abgebildeten Schaltsystem oder Schaltelement gehört. Weiter ist ein erstes Übertragungselement 1 abgebildet, welches das einzige bewegliche Bauteil des Hebelwerks darstellt. In der Antriebsachse, die als Scharnierachse 5 ausgebildet ist, ist eine Antriebswelle 3 angeordnet, die über eine Ausnehmung 10 eine Bewegung des ersten Übertragungselementes 1 bei Rotation der Antriebswelle 3 um die Scharnierachse 5 veranlasst. Bei der Rotation der Antriebswelle 3 bewegt sich zunächst die Ausnehmung 10 unter die Nocke 8 des ersten Übertragungselementes 1. Die Nocke 8 senkt sich in die Ausnehmung 10, wenn der Winkel bzw. das Winkelinterwall zur Auslösung erreicht ist. Dies verursacht eine Rotation des ersten Übertragungselementes 1 um die erste Rotationsachse 6, wobei das erste Übertragungselement 1 über dessen ersten Wirkbereich 9 auf den Stößel 4 wirkt.
  • Dadurch dass der erste Wirkbereich 9 im Vergleich zur Nocke 8 relativ weit von der ersten Rotationsachse 6 entfernt liegt, findet eine Übersetzung von einer kleinen Rotationsbewegung auf eine größere Rotationsbewegung statt. Da der Angriffspunkt des ersten Wirkbereichs 9 zum Stößel 4 hin während der Betätigung desselben über diesen hinweg wandert, ist die Rotationsbewegung des ersten Übertragungselementes 1 auf eine lineare Bewegung des Stößels 4 übertragbar. Der notwendige Hub kann hierbei durch eine entsprechende Länge des ersten Übertragungselementes 1 eingestellt werden, so dass mit einem Schaltsystem eines bestimmten Hebels gearbeitet werden kann.
  • Vorteilhafterweise kann der erste Wirkbereich 9 in Form eines Wirkkopfes ausgeführt sein, so dass ein langes Überstreichen des Angriffspunktes gewährleistet ist. Zu beachten ist hierbei, dass der Formschluss zwischen der Antriebswelle 3, dem ersten Übertragungselement 1 und dem Stößel 4 und somit die Zwangsöffnung des Scharnierschalters gewahrt ist.
  • Es ist von Vorteil, wenn für den Positionsschalter die Antriebswelle 3 und das Hebelwerk schon während der Fertigung zueinander positioniert werden. Dadurch wird eine höhere Präzision erreicht und der Scharnier- bzw. Positionsschalter komplett montiert ausgeliefert. Dadurch ist auch ein zusätzliches normales Scharnier nicht mehr zwingend erforderlich, da der Schalter ebenfalls die Scharnierfunktion übernehmen kann. Damit entfällt außerdem eine kundenspezifische Anpassung oder Gestaltung der Schutztüren, Klappen, Nocken oder Kurvenscheiben, weshalb bisher ein beträchtlicher Personalaufwand betrieben werden musste.
  • FIG 2 zeigt betriebsgemäß angeordnete Bauteile des erfindungsgemäßen Scharnierschalters mit zwei Übertragungselementen 1,2 im betätigten Zustand. Abgebildet sind das Hebelwerk, bestehend aus dem ersten Übertragungselement 1 und einem zweiten Übertragungselement 2, sowie die bereits in FIG 1 gezeigte Antriebswelle 3 mit der Ausnehmung 10. Die Funktionsweise des ersten Übertragungselementes 1 und der Antriebswelle 3 in Verbindung mit der Ausnehmung 10 und der Nocke 8 entspricht der in FIG 1 beschriebenen Funktionsweise.
  • Die zusätzliche Anbringung eines zweiten Übertragungselementes 2, welches ähnlich wie das erste Übertragungselement 1 um eine zweite Rotationsachse 7 bewegbar ist, bewerkstelligt zunächst eine Kraftübertragung bzw. eine Übertragung der Bewegung vom ersten Übertragungselement 1 auf den nicht abgebildeten Stößel. Durch eine entsprechende Formgebung des zweiten Wirkbereichs 12 und/oder eines dritten Wirkbereichs 14 wird durch die Rotationsbewegung des zweiten Übertragungselementes 2 ein zusätzlicher Hub erreicht. Der dritte Wirkbereich 14 ist an das Übertragungselement 2 angeformt und stellt das Gegenstück zum ersten Wirkbereich 9 dar. Das mit dem ersten Übertragungselement 1 und dem zweiten Übertragungselement 2 gebildete Hebelwerk ist folglich in der Lage, eine erhöhte Übersetzung im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel zu realisieren. Hierbei sind die erste Rotationsachse 6 und die zweite Rotationsachse 7 parallel angeordnet. Beide sind folglich senkrecht zur Scharnierachse 5 positioniert.
  • Eine Parallelität der Rotationsachsen 6, 7 der Übertragungselemente 1,2 ist hierbei nicht zwingend erforderlich. Die Anzahl der Übertragungselemente 1, 2 sowie die Position deren Rotationsachsen 6, 7 ist in Abhängigkeit des zu erzielenden Hubes und den jeweiligen Anwendungsbedingungen wählbar.
  • FIG 3 zeigt die Bauteile aus FIG 2 bei unbetätigtem Scharnierschalter mit einem Stößel 4. Es ist beispielhaft gezeigt, wie das aus FIG 2 bekannte Hebelwerk, bestehend aus dem ersten Übertragungselement 1 und dem zweiten Übertragungselement 2, an den Stößel 4 angeordnet werden kann. Der Stößel 4 steht hierbei im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse 5 und zu den Rotationsachsen 6,7, kann aber auch einen gewissen Winkel zu den genannten Achsen aufweisen, wenn die Anwendung dies erfordern sollte. Ebenso könnten die Rotationsachsen 6,7 einen Winkel bilden.
  • Zur weiteren Erhöhung des Hubes sind zusätzliche Hebel oder Übertragungselemente einsetzbar, die den Übertragungselementen 1,2 ähnlich sind. Dadurch können eine größere Anzahl von Schaltelementen in Verbindung mit der Antriebseinheit verwendet werden.
  • FIG 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Scharnierschalters. Der Scharnierschalter weist ein Schaltsystem, einen Antriebskopf 13 und die Antriebswelle 3 auf. Sowohl das erste, als auch das zweite Ausführungsbeispiel aus FIG 1 und FIG 2 sind in einem derartigen Antriebskopf 13 des Scharnierschalters anordenbar.
  • Vorteilhaft ist, dass das Hebelwerk die Kraftübertragung an einem Ende der Antriebswelle 3 bewerkstelligt, wobei sämtliche Wirkbereiche 8, 9, 10, 12, 14 durch das Gehäuse 11 vor Umwelteinflüssen geschützt sind und gegebenenfalls gefettet werden können, zumal das Fett, insbesondere zwischen den Wirkbereichen 8, 9, 10, 12, 14, wegen des Gehäuses 11 keinen Schmutz aufnehmen kann und für eine leichtere Betätigung und eine längere Lebensdauer der Antriebseinheit sorgt. Zudem ist eine Manipulation seitens des Benutzers ausgeschlossen.
  • Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Antriebseinheit, insbesondere Antriebskopf, mit einem um eine erste Rotationsachse rotierbares erstes Übertragungselement zur Betätigung mindestens einer Schalteinheit mittels eines Stößels. Als eine besonders Platz sparende und sichere Antriebseinheit für beispielsweise einen Scharnierschalter, weist die Antriebseinheit eine Antriebsachse auf, die im Wesentlichen senkrecht zur ersten Rotationsachse des ersten Übertragungselementes angeordnet ist. Hierdurch ergeben sich eine Reihe von Vorteile, wie beispielsweise die Platzierung der Antriebseinheit am Ende der Antriebsachse.

Claims (13)

  1. Antriebseinheit, insbesondere Antriebskopf, mit einem um eine erste Rotationsachse (6) rotierbaren ersten Übertragungselement (1) zur Betätigung mindestens einer Schalteinheit mittels eines Stößels (4), wobei das erste Übertragungselement (1) mittels einer mit einer Antriebsachse (5) zumindest in Wirkverbindung stehenden Nocke (8) und/oder Ausnehmung (10) rotierbar ist,
    wobei die erste Rotationsachse (6) des ersten Übertragungselementes (1) zur Antriebsachse (5) im Wesentlichen senkrecht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Übertragungselement (1) zur Betätigung des Stößels (4) mittels einer Betätigung mindestens eines zweiten Übertragungselementes (2) vorgesehen ist.
  2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die Nocke (8) am ersten Übertragungselement (1) in der Nähe der ersten Rotationsachse (6) vorgesehen ist.
  3. Antriebseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Übertragungselement (1) einen von der ersten Rotationsachse (6) fernen ersten Wirkbereich (9), insbesondere einen ersten Wirkkopf, aufweist.
  4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, wobei der erste Wirkbereich (9) zur Betätigung des Stößels (4) und zur gleichzeitigen Bewegung eines Angriffspunktes innerhalb des ersten Wirkbereiches (9) vorgesehen ist.
  5. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Übertragungselement (1) hebelartig und/oder zumindest teilweise scheibenartig ausgeführt ist.
  6. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinheit in Abhängigkeit von der Position einer Ausnehmung (10) zur Auslösung einer Betätigungsbewegung mindestens einen betätigten und mindestens einen unbetätigten Zustand aufweist.
  7. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Nocke (8) und/oder die Ausnehmung (10) zur Kontrolle der Betätigungsbewegung vorgesehen sind.
  8. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Übertragungselement (2) zur Betätigung des Stößels (4) vorgesehen ist.
  9. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Wirkbereich (12) zur Betätigung des Stößels (4) und zur gleichzeitigen Bewegung eines Angriffspunktes innerhalb des zweiten Wirkbereiches (12) vorgesehen ist.
  10. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Übertragungselement (2) hebelartig und/oder zumindest teilweise scheibenartig ausgeführt ist.
  11. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Rotationsachse (6) des ersten Übertragungselementes (1) und eine zweite Rotationsachse (7) des zweiten Übertragungselementes (2) parallel oder senkrecht zueinander angeordnet sind.
  12. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest der erste Wirkbereich (9), der zweite Wirkbereich (12) und/oder der dritte Wirkbereich (14) zur Vergrößerung des Hubes des ersten Übertragungselementes (1) vorgesehen sind.
  13. Schalter mit einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Schalter als Scharnier, Schalter oder Positionsschalter ausgeführt ist.
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