DE19646998A1 - Rastwerk - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
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- Rotary Switch, Piano Key Switch, And Lever Switch (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Rastwerk, insbesondere für elek
trische bzw. elektronische Schalter, mit berührungsfrei
wirksamer magnetischer Verrastung, welche ein drehbares
Rastrad mit Permanentmagnetanordnung und eine damit magne
tisch zusammenwirkende stationäre Gegenrastanordnung auf
weist, die mit dem Rastrad über einen Luftspalt mit sich bei
Drehung des Rastrades änderndem Magnetfeld zusammenwirkt.
Rastwerke mit berührungsfrei wirksamer magnetischer Ver
rastung sind grundsätzlich bekannt. Bei einem aus der
DE 40 35 011 A1 bekannten derartigen Rastwerk ist die Perma
nentmagnetanordnung des Rastrades als Magnetring mit in Um
fangsrichtung abwechselnd aufeinander folgenden magnetischen
N- und S-Polen ausgebildet, die in Umfangsrichtung unterein
ander gleiche Abstände aufweisen. Dieser Magnetring wird be
rührungsfrei von einem stationären Weicheisenring umschlos
sen, welcher nach radial innen weisende Fortsätze besitzt,
die in gleicher Anzahl wie die magnetischen N- und S-Pole
des Magnetringes mit untereinander gleichen Abständen ange
ordnet sind. Bei Drehung des Magnetringes erfolgt dement
sprechend jeweils eine magnetische Verrastung, sobald die
magnetischen N- und S-Pole des Magnetringes den Fortsätzen
des Weicheisenringes radial gegenüberstehen.
Ein weiteres Rastwerk mit magnetischer Verrastung ist aus
der DE 32 24 386 C2 bekannt. Nach dieser Druckschrift sind
stationär angeordnete Permanentmagnete vorgesehen, welche an
ihren magnetischen Polen mit Polschuhen nach Art einer
U-Struktur verbunden sind, deren U-Schenkel durch die Pol
schuhe gebildet werden. Die freien Enden der Polschuhe sind
kammartig ausgebildet und überlappen beide Stirnseiten einer
drehbar angeordneten Weicheisenscheibe mit kammartig ausge
bildetem Umfang. Immer wenn die Zähne der drehbaren Scheibe
in Achsansicht mit den Zähnen der Polschuhe fluchten, liegt
eine magnetisch verrastete Lage vor.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine neue vorteilhafte
Konstruktion für ein Rastwerk der eingangs angegebenen Art
aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Permanentmagnetanordnung eine (etwa) parallel zur Achse des
Rastrades ausgerichtete Magnetisierung aufweist, daß auf dem
einen Magnetpol bzw. den einen Magnetpolen der Permanent
magnetanordnung eine als Teil des Rastrades ausgebildete,
umfangsseitig verzahnte bzw. mit zahnartigen Fortsätzen ver
sehene erste Scheibe aus magnetisierbarem Material und auf
dem anderen Magnetpol bzw. den anderen Magnetpolen der Per
manentmagnetanordnung eine als Teil des Rastrades ausgebil
dete zweite Scheibe aus magnetisierbarem Material angeordnet
ist, und daß die Gegenrastanordnung zumindest einen von ver
zahnten Umfangsrand der ersten Scheibe zum axial benachbar
ten Rand der zweiten Scheibe erstreckten magnetisierbaren
Bereich aufweist, der nahe der ersten Scheibe mit deren Zäh
nen bzw. Fortsätzen magnetisch über den Luftspalt zusammen
wirkende Vorsprünge besitzt.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an einem
Rastrad magnetisch entgegengesetzt gepolte Stirnscheiben zu
schaffen, die an axial miteinander benachbarten Rändern über
eine stationäre, den magnetischen Fluß bündelnde Gegen
rastanordnung magnetisch gekoppelt sind, derart, daß durch
benachbart angeordnete Verzahnungen am Rand zumindest einer
Stirnscheibe und am Nachbarbereich der Gegenrastanordnung
eine magnetische Verrastung ausgewählter Lagen ermöglicht
wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
die Gegenrastanordnung als zylinderähnliches Ringteil mit
einem verzahnten Rand im Bereich der ersten Scheibe und ei
nem kreisförmigen Rand im Bereich der zweiten Scheibe ausge
bildet. Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, daß in
den Rastlagen jeweils viele, im Grenzfall alle Zähne bzw.
Fortsätze der ersten Scheibe wirksam mit entsprechenden Zäh
nen der Gegenrastanordnung zusammenwirken können.
Bei der zweiten Scheibe sowie dem damit zusammenwirkenden
Bereich der Gegenrastanordnung wird vorzugsweise von einer
Anordnung von Zähnen bzw. Fortsätzen abgesehen, so daß zwi
schen der zweiten Scheibe und der Gegenrastanordnung unab
hängig von der Drehlage bzw. Drehung der zweiten Scheibe re
lativ zur Gegenrastanordnung gleichbleibende magnetische
Kräfte auftreten, die ohne Rastwirkung bleiben. Dadurch er
übrigt es sich, die zweite Scheibe relativ zur ersten Schei
be bezüglich ihrer Drehstellung zu justieren.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung ist lediglich die verzahnte bzw. mit den zahnartigen
Fortsätzen versehene erste Scheibe mit einer Welle des Rast
werkes drehfest verbunden, während der mechanische Zusammen
halt dieser Scheibe mit der Permanentmagnetanordnung sowie
der zweiten Scheibe allein durch die magnetischen Kräfte der
Permanentmagnetanordnung erfolgt.
Durch diese "magnetische Verklebung" wird eine besonders
einfache Konstruktion erreicht, die zu geringen Herstel
lungskosten führt.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfin
dung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung
der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders bevorzugte
Ausführungsformen beschrieben werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 einen Axialschnitt des erfindungsgemäßen Rast
werkes und
Fig. 2 eine Darstellung des Randes des Rastrades ent
sprechend dem Pfeil II in Fig. 1, wobei der abge
bildete Rand in Form einer Abwicklung dargestellt
ist.
Gemäß Fig. 1 besitzt ein napfartiges Gehäuse 1, welches aus
einem nicht magnetisierbaren Material, beispielsweise einem
Nicht-Eisen-Metall, besteht und einen kreisförmigen Quer
schnitt aufweist, ein aus ähnlichem Material bestehendes
massives Bodenteil 2 mit einer in einer Zentralbohrung ange
ordneten Lagerhülse 3, die ebenfalls nicht magnetisierbar
ist.
Axial anschließend an das Bodenteil 2 ist am Innenumfang des
Gehäuses 1 eine Ringhülse 4 aus Weicheisen oder einem ähnli
chen magnetisierbaren Material angeordnet. Diese Ringhülse 4
besitzt an ihrem vom Bodenteil 2 abgewandten Ende eine
Stirnverzahnung 4', deren Zähne und Zahnlücken beispielswei
se rechteckförmig bzw. kammartig ausgebildet sein können.
Mit axialem Abstand von der Ringhülse 4 ist im Gehäuse 1 ein
Schaltungsplatine 5 angeordnet, welche zumindest einen
Lichtemitter 6 sowie ein damit in weiter unten dargestellter
Weise nach Art einer Lichtschranke zusammenwirkendes licht
empfindliches Element 7 trägt.
In der Lagerhülse 3 ist eine aus nichtmagnetisierbarem Mate
rial bestehende Welle 8 drehgelagert, die an ihrem in das
Gehäuse 1 hereinragenden Ende mit einem Ringflansch 8' ver
sehen ist. Auf der vom Bodenteil 2 abgewandten Stirnseite
des Ringflansches 8' ist eine aus Weicheisen bestehende
Scheibe 9 relativ zur Welle 8 drehfest angeordnet. Diese
Scheibe 9 besitzt an ihrem Außenumfang eine kammartige Ver
zahnung 9', deren Zahnabstände der Stirnverzahnung 4' der
Ringhülse 4 entsprechen, so daß alle Zähne der Verzahnung 9'
bei Drehung der Scheibe 9 in gleichartiger Weise den Zähnen
der Stirnverzahnung 4' angenähert bzw. von den Zähnen der
Stirnverzahnung 4' entfernt werden.
Auf der dem Bodenteil 2 zugewandten Stirnseite der Scheibe 9
ist ein permanentmagnetisierter Ring 10 mit zur Achse der
Welle 8 paralleler Magnetisierung angeordnet, d. h. die eine
Stirnseite des Ringes 10 bildet den magnetischen N-Pol und
die andere Stirnseite den magnetischen S-Pol. Radial wird
der Ring 10 auf dem Außenumfang des Ringflansches 8 durch
einen Kunststoffring 11 gehaltert, der mit dem Ring 10 fest
vereinigt sein kann. Die axiale Dicke des Ringes 10 ent
spricht der Axialabmessung des Ringflansches 8.
Auf der dem Bodenteil 2 zugewandten Seite des Ringes 10 bzw.
der entsprechenden Seite des Ringflansches 8' ist eine wei
tere Scheibe 12 aus Weicheisen angeordnet, die auf der Welle
8 mittels einer Zentralbohrung radial gelagert ist und auf
grund der magnetischen Kräfte des Ringes 10 am Ring 10 axial
festgehalten wird, der seinerseits durch die magnetischen
Kräfte an der Scheibe 9 axial gehaltert ist.
Die Scheibe 12 überragt den Magnetring 10 wie die Scheibe 9
nach radial außen. Dabei erstreckt sich die Scheibe 12 bis
in unmittelbare Nähe des unteren axialen Endes der Ringhülse
4, die vom Außenrand der Scheibe 12 lediglich durch einen
sehr schmalen Luftspalt beabstandet ist.
Der magnetische Fluß des Magnetringes 10 verläuft von einer
Stirnseite des Magnetringes 10 durch die benachbarte Scheibe
9 oder 12 nach radial außen zu dem der jeweiligen Scheibe 9
oder 12 benachbarten axialen Ende der Ringhülse 4, die dann
vom magnetischen Fluß axial durchsetzt wird, so daß der
magnetische Fluß am anderen axialen Ende der Ringhülse 4 in
die jeweils andere Scheibe 12 oder 9 übergeht und radial
nach innen zur anderen Stirnseite des Magnetringes 10 ver
läuft.
Während der zwischen der Scheibe 12 und dem in Fig. 1 unte
ren axialen Ende der Ringhülse 4 verbleibende Luftspalt bei
Drehung der Scheibe 12 relativ zur Ringhülse 4 geometrisch
unverändert bleibt, ändert der Luftspalt zwischen der Stirn
verzahnung 4' der Ringhülse 4 und der Außenverzahnung 9' der
Scheibe 9 seine Form, wenn sich die Scheibe 9 und die Ring
hülse 4 relativ zueinander drehen. Dies hat zur Folge, daß
die Scheibe 9 relativ zur Ringhülse 4 magnetisch verrastet
wird, wenn die Zähne der Verzahnung 9' und die Zähne der
Stirnverzahnung 4' der Ringhülse 4 jeweils aufeinander aus
gerichtet sind. Dies ist gleichbedeutend damit, daß eine la
bile Drehlage der Scheibe 9 relativ zur Ringhülse 4 auf
tritt, wenn die Zähne der Verzahnung 9' jeweils in Achsan
sicht der Scheibe 9 zwischen benachbarten Zähnen der Stirn
verzahnung 4' der Ringhülse 4 positioniert sind.
Funktionsmäßig bilden also der Magnetring 10, der Kunst
stoffring 11 sowie die Scheiben 9 und 12 ein Rastrad, wel
ches mit einer durch die Ringhülse 4 gebildeten Gegen
rastanordnung zusammenwirkt.
Die Drehungen bzw. Drehstellungen des Rastrades 9 bis 12
werden gemäß Fig. 2 mittels des Lichtemitters 6 sowie des
lichtempfindlichen Elementes 7 erfaßt. Bei entsprechender
Drehlage der Scheibe 9 bzw. der Verzahnung 9' relativ zum
Lichtemitter 6 sowie zum Element 7 geht ein Lichtstrahl des
Lichtemitters 6 zwischen benachbarten Zähnen der Verzahnung
9' hindurch und wird von der dieser Verzahnung 9' zugewandten
Stirnseite der Scheibe 12 oder einer darauf angeordneten
lichtreflektierenden Folie 13 zum lichtempfindlichen Element
7 hin reflektiert, wobei der reflektierte Lichtstrahl wie
derum zwischen benachbarten Zähnen der Verzahnung 9' hin
durchgeht.
Wird die Scheibe 9 gedreht, wird der Lichtweg vom Lichtemit
ter 6 zum lichtempfindlichen Element 7 alternierend unter
brochen und freigegeben, so daß die Zahl der Unterbrechungen
bzw. Freigaben des Lichtweges mittels einer elektronischen
Auswerteschaltung (nicht dargestellt), die auf der Platine 5
angeordnet sein kann, gezählt werden kann. Vorzugsweise sind
Lichtemitter 6 und lichtempfindliches Element 7 jeweils dop
pelt angeordnet, so daß zwei Lichtschrankenanordnungen ge
bildet werden. Dabei ist vorgesehen, eine Lichtschrankenan
ordnung relativ zur anderen Lichtschrankenanordnung in Um
fangsrichtung der Scheibe 9 versetzt anzubringen, derart,
daß zwischen den Unterbrechungen bzw. Freigaben der Lichtwe
ge der beiden Lichtschranken eine drehrichtungsabhängige
Phasenverschiebung auftritt.
Damit kann die vorgenannte Auswerteschaltung die jeweilige
Drehrichtung erkennen und durch Zählung der Lichtunterbre
chungen bzw. Freigaben der Lichtwege die jeweilige Stellung
des Rastrades 9 bis 12 erkennen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
der Öffnungswinkel des aus dem Lichtemitter 6 austretenden
Lichtstrahles durch einen an der Lichtaustrittsseite des
Lichtemitters 6 angeordneten Tubus 14 begrenzt. Dadurch kann
in einfacher Weise gewährleistet werden, daß parasitäre
Lichtstreuung an der Verzahnung 9' nicht zu fehlerhaften
Signalen des jeweiligen lichtempfindlichen Elementes 7 füh
ren kann.
Gegebenenfalls kann die Lichteintrittsseite des lichtem
pfindlichen Elementes 7 mit einem entsprechenden Tubus ver
sehen sein.
Im übrigen ist es vorteilhaft, wenn die Oberfläche der Ver
zahnung 9' eine das Licht schlecht reflektierende dunkle
Färbung und/oder eine rauhe Oberfläche aufweist, die zu dif
fuser Lichtstreuung führt.
Abweichend von der Darstellung der Fig. 1 kann vorgesehen
sein, an dem der Scheibe 9 benachbarten Ende der Ringhülse 4
eine radial nach innen gerichtete Verzahnung axial dicht
oberhalb oder unterhalb der Verzahnung 9' der Scheibe 9 vor
zusehen, d. h. die Verzahnung an der Ringhülse 4 ist in ra
dialer Überlappung mit der Verzahnung 9' angeordnet.
Des weiteren kann vorgesehen sein, daß die Scheibe 12 die
Ringhülse 4 an deren einem Ende radial überlappt bzw. in ei
ne Ringnut der Ringhülse 4 hineinragt.
Anstelle des Magnetringes 10 können mehrere magnetisch
gleichgerichtete Einzelmagnete, insbesondere in ringförmiger
Anordnung, vorgesehen sein. Gegebenenfalls könnte auch ein
einziger zentraler Magnet angeordnet sein. Die Anordnung des
Magnetringes 10 ist insofern vorteilhaft, weil der Ring ein
relativ großes Volumen aufweist, so daß ein gewünschter
magnetischer Gesamtfluß mit relativ schwach magnetisiertem
und damit (derzeit) besonders preiswertem Material erreich
bar ist.
Schließlich kann vorgesehen sein, Lichtemitter 6 und licht
empfindliche Elemente 7 unmittelbar an der Ringhülse 4 zu
haltern.
Schließlich ist es auch möglich, die Welle 8 durch eine Zen
tralöffnung des Bodens des Gehäuses 1 hindurchzuführen, wo
bei das Bodenteil 2 gegebenenfalls lediglich ein Axiallager
der Welle 8 bilden bzw. haltern kann.
Claims (7)
1. Rastwerk, insbesondere für elektrische bzw. elektronische
Schalter, mit berührungsfrei wirksamer magnetischer Ver
rastung, welche ein drehbares Rastrad mit Permanentmag
netanordnung und eine damit magnetisch zusammenwirkende sta
tionäre Gegenrastanordnung aufweist, die mit dem Rastrad
über einen Luftspalt mit sich bei Drehung des Rastrades än
derndem Magnetfeld zusammenwirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Permanentmagnetanordnung (10) eine (etwa) parallel zur Achse des Rastrades (9 bis 12) ausgerichtete Magnetisie rung aufweist,
daß auf dem einen Magnetpol bzw. den einen Magnetpolen der Permanentmagnetanordnung (10) eine als Teil des Rastrades ausgebildete, umfangsseitig verzahnte bzw. mit zahnartigen Fortsätzen (9') versehene erste Scheibe (9) aus magnetisier barem Material und auf dem anderen Magnetpol bzw. den ande ren Magnetpolen der Permanentmagnetanordnung (10) eine als Teil des Rastrades ausgebildete zweite Scheibe (12) aus magnetisierbarem Material angeordnet ist, und
daß die Gegenrastanordnung (4) zumindest einen vom verzahn ten Umfangsrand (9') der ersten Scheibe (9) zum axial be nachbarten Rand der zweiten Scheibe (12) erstreckten magne tisierbaren Bereich aufweist, der nahe der ersten Scheibe (9) mit deren Zähnen bzw. Fortsätzen magnetisch über den Luftspalt zusammenwirkende Vorsprünge (4') besitzt.
daß die Permanentmagnetanordnung (10) eine (etwa) parallel zur Achse des Rastrades (9 bis 12) ausgerichtete Magnetisie rung aufweist,
daß auf dem einen Magnetpol bzw. den einen Magnetpolen der Permanentmagnetanordnung (10) eine als Teil des Rastrades ausgebildete, umfangsseitig verzahnte bzw. mit zahnartigen Fortsätzen (9') versehene erste Scheibe (9) aus magnetisier barem Material und auf dem anderen Magnetpol bzw. den ande ren Magnetpolen der Permanentmagnetanordnung (10) eine als Teil des Rastrades ausgebildete zweite Scheibe (12) aus magnetisierbarem Material angeordnet ist, und
daß die Gegenrastanordnung (4) zumindest einen vom verzahn ten Umfangsrand (9') der ersten Scheibe (9) zum axial be nachbarten Rand der zweiten Scheibe (12) erstreckten magne tisierbaren Bereich aufweist, der nahe der ersten Scheibe (9) mit deren Zähnen bzw. Fortsätzen magnetisch über den Luftspalt zusammenwirkende Vorsprünge (4') besitzt.
2. Rastwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenrastanordnung als zylindrisches Ringteil (4)
mit einem verzahnten Rand (4') im Bereich der ersten Scheibe
(9) und einem kreisförmigen Rand im Bereich der zweiten
Scheibe (12) ausgebildet ist.
3. Rastwerk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheiben (9, 12) die Permanentmagnetanordnung (10)
nach radial außen überragen.
4. Rastwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Permanentmagnetanordnung als axial permanentmagneti
sierter Ring (10) ausgebildet ist.
5. Rastwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Permanentmagnetanordnung (10) aus ringförmig ange
ordneten, parallel zur Ringachse permanentmagnetisierten
Einzelmagneten besteht.
6. Rastwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Scheibe (9) drehfest an einer Achse (8) des
Rastrades (9 bis 12) angeordnet ist und die Permanentmag
netanordnung (10) sowie die andere Scheibe (12) durch Ma
gnetkräfte gehaltert sind.
7. Rastwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
gekennzeichnet
durch eine Lichtschrankenanordnung mit einem durch die Zähne
bzw. Fortsätze (9') der ersten Scheibe (9) unterbrechbaren
Lichtweg, welcher von einem Licht- bzw. Lichtemitterelement
(6) stirnseitig der ersten Scheibe (9) zu einer Reflexionsfläche
auf der zweiten Scheibe (12) und von dort zu einem
lichtempfindlichen Element (7) führt, welches auf der glei
chen Stirnseite wie das Licht- bzw. Lichtemitterelement (6)
angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996146998 DE19646998A1 (de) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | Rastwerk |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996146998 DE19646998A1 (de) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | Rastwerk |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19646998A1 true DE19646998A1 (de) | 1998-05-20 |
Family
ID=7811607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996146998 Withdrawn DE19646998A1 (de) | 1996-11-14 | 1996-11-14 | Rastwerk |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19646998A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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DE10158682B4 (de) | 2001-11-30 | 2021-10-07 | Ebe Elektro-Bau-Elemente Gmbh | Rastwerk, insbesondere für elektrische Schalter |
-
1996
- 1996-11-14 DE DE1996146998 patent/DE19646998A1/de not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |