DE2249807B2 - Zweirichtungs-Drehschaltmechanismus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweirichtungs-Drehschaltmechanismus mit einem Träger, mit einem drehschaltbar auf dem Träger angeordneten Schaltrad, mit zwei abwechselnd bewegbaren Schaltklinken, die bei einem Arbeitsschritt aus ihrer Ruhelape heraus das Schaltrad in entgegengesetzten Richtungen drehen, mit einer wahlweise eine der Schaltklinken zur Durchführung eines solchen Arbeitsschrittes veranlassenden Antriebseinrichtung und mit einem dritten Element, das von der Antriebseinrichtung steuerbar ist, um zur Definierung aufeinanderfolgender Schaltstellungen in das Schaltrad einzugreifen. Der Ausdruck »Drehschaltmechanismus« bezieht sich hier auf eine Vorrichtung, die eine Ausgangsbewegung in Form von diskreten Schritten vorbestimmter Größe hervorrufen kann.

Schaltmechanismen haben viele Anwendungsmöglichkeiten und werden beispielsweise in zeithaltenden Geräten und für zahlreiche Anwendungszwecke verwendet, bei denen die Umdrehungsgeschwindigkeit oder der Drehungsgrad einer Ausgangswelle gesteuert werden soll. So finden Drehschaltmechanismen u. a. Anwendung in Zählvorrichtungen, die irgendeine Eingangsbewegung, entweder linear oder rotierend, in aufeinanderfolgende Drehungsschritte einer Ausgangswelle übersetzen. Der Drehungswinkel der Ausgangswelle vermittelt dann eine Anzeige der Anzahl von Eingangsbewegungscinheiten in einem Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Beobachtungen der Winkellage der Ausgangswelle.

Solche Zähler sind allgemein bekannt und arbeiten mit einfachen Schaltmechanismen, die über einen Bereich von unterschiedlichen Werten der Eingangsbewegung eine genaue Ausgangswinkelverschiebung liefern. Dies ist für einen Zähler wichtig, da die Ausgangswelle eine Anzeige der Anzahl von getrennten Eingangsbewegungen, die unabhängig von der Stärke der einzelnen Eingangsbewegungen ist, erzeugen muß. Obwohl bekannte einfache Schaltmechanismen in dieser Hinsicht recht zufriedenstellend sind, läßt sichcnit ihnen nur eine Schaltbewegung in einer Richtung erzeugen, so daß sie für einen Zähler, der sowohl subtrahieren als auch addieren kann, nicht verwendbar sind. Es sind auch komplizierte Schaltmechanismen bekannt, die eine Schaltbewegung in beiden Richtungen erzeugen können. Diese Mechanismen sind jedoch wegen ihrer größeren Kompliziertheit schwerfälliger und sperriger als die einfachen Einrichtungs-Schaitmechanismen, und die Vorteile der Einfachheit, der leichten Herstellbarkeit und der Verläßlichkeit des einfachen Schaltmechanismus gehen sämtlich bis zu einem gevissen Grade verloren.

Zur letztgenannten Kategorie gehört der Drehschaltmechanismus der eingangs genannten Art (US-PS 8 52 690). Bei dieser bekannten Vorrichtung stellt es eine Grundvoraussetzung dar, daß das Rad rechtzeitig bei Beginn des Schaltvorganges freigegeben und nach Erreichen der definierten Schaltstellung so frühzeitig festgehalten wird, daß es von der zurückgehenden und elastisch ausweichenden Schaltklinke nicht wieder rückwärts gedieht wird. Die bekannte Vorrichtung erzielt diesen Funktionsablauf durch eine elektromagnetische Steuerung. Die beiden Schaltklinken werden ebenso wie das dritte Element von Relais betätigt. Zu Beginn de? Schaltvorganges, wenn sich die jeweilige Schaltklinke in Bewegung setzt, wird das dritte Element zurückgezogen. Hat das Schaltrad seine nächste definierte Schaltstellung erreicht, so werden die Relais entregt. Das dritte Element fällt dabei augenblicklich unter der Wirkung seiner Feder in das Schaltrad ein, während die Schaltklinke unter der Wirkung der Schwerkraft, also wesentlich langsamer, mit der Rückkehrbewegung beginnt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Vorrichtung einfacher, kleiner und wirtschaftlicher zu gestalten.

Hierzu schlägt die Erfindung vor, daß jede der Schaltklinken bei einem der Arbeitsschritte das Schaltrad lediglich um den Anfangsteil eines Schaltschrittes dreht und daß das dritte Element bei seinem Eingriff in das Schaltrad den begonnenen Schaltschritt vervollständigt, während die betätigte Schaltklinke in ihre Ruhestellung zurückkehrt.

Zwar ist es bekannt (DE-OS 17 74 867), jeden Schaltschritt zweistufig durchzuführen, jedoch dient hierzu ein einziges Betätigungselement, das einer komplizierten, schwer zu beherrschenden Taumelbewegung folgt und dabei mit einem rhombusförmigen Zapfen in eine sternförmige Spur des Schaltrades eingreift. Auch diese Vorrichtung ist kompliziert und darüberhinaus nicht besonders funktionssicher.

Erfindungsgemäß hingegen wird ein einfacher, kleiner und wirtschaftlicher Drehschaltmechanismus geschaffen, der mit einer geringen Anzahl von Einzelteilen arbeitet. Es entfällt das Arretieren direkt bei Beginn der Klinkenrückzugbewegung. Der Antrieb arbeitet also ohne Hysteresis-Charakteristik. Er eignet sich also vorzüglich für eine sehr einfache, rein mechanische Kopplung der in das Schaltrad eingreifenden Glieder. Auch entfällt die Gefahr eines Verklemmens, die bei Hysteresis-Antrieben gegeben ist. Ferner können die Schaltklinken so ausgebildet sein, daß ein

► elastisches Ausweichen bei der Rückzugbewegung —

siehe die eingangs genannte Vorrichtung — überflüssig wird. Man vermeidet auf diese Weise zusätzliche

ij. Schwachstellen, wie sie durch elastische Konstruktionen

~£ immer bedingt sind. ■;■

Nach einem besonders vorteilhafte« Merkmal kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der das dritte Element zwischen den beiden Betätigungsgliedern parallel zu ihnen verschiebbar ist, dadurch, daß das dritte Element und die Betätigungsglieder Eingriffs- ι ο teile aufweisen, die den Arbeitsschritt jedes der j Betätigungsglieder auf das dritte Element und die

Rückführbewegung des letzteren auf das entsprechende Betätigungsglied übertragen. Es wird also eine sehr ^μ günstige Totgang-Kopplung zwischen dem dritten is

Element und den Betätigungsgliedern geschaffen.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung, deren einzige Figur eine schematische £. Grundrißdarstellung einer Ausführungsform des Schaltet mechanismus zeigt, im einzelnen erläutert.

Der in der Zeichnung gezeigte Schaltmechanismus 11 hat ein Klink- oder Schaltrad 12, das an seinem Rad eine Anzahl von radialen Zähnen 21 hat und auf einer Ausgangswelle 13, die drehbar in einer Bodenplatte 14 gelagert ist, befestigt ist. Ferner sind an der Bodenplatte

14 mittels zweier Schwenkzapfen 17 und 18 zwei Schaltklinken 15 bzw. 16 angelenkt. Die Schal"klinken

15 und 16 sind an ihren freien Enden 19 bzv 20 so geformt, daß sie beim Anschwenken um ihre Schwenk-

;«ϊ zapfen 17 und 18 an das Schaltrad 12 dessen Zähne 21 to

/';■■ erfassen.

[■} Ferner sind auf der Bodenplatte 14 beiderseits des

Schaltrades 12 zwei Betätigungsglieder 22 und 23 mit je einem senkrecht zur Ebene der Bodenplatte 14, d. h. parallel zur Achse der Welle 13 und zu den « Schwenkzapfen 17 und 18 sich erstreckenden Stift 24 bzw. 25 angeordnet. Die Stifte 24 und 25 greifen in je einen Schlitz 26 bzw. 27 in den Schaltklinken 15 bzw. 16 ein.
Die Schlitze 26 und 27 verlaufen schräg zur to

< Längsachse der Betätigungsglieder 22 und 23, die in

Richtung ihrer Längsachsen gleitbar angeordnet sind. Wenn somit ein Betätigungsglied, beispielsweise das

\, Betätigungsglied 23. sich nach rechts (gesehen in der

Zeichnung) bewegt, so verschwenkt der in den Schlitz « 27 eingreifende Stift 25 die Schaltklinke 16 in Uhrzeigerrichtung um den Schwenkzapfen 18. Dadurch erfaßt das Ende 20 der Schaltklinke 16 einen der Zähne 21 des Schaltrades 12, das dadurch in Uhrzeigerrichtung gedreht wird. Wenn sich das Betätigungsglied 23 aus der in der Zeichnung gezeigten Lage nach 'inks bewegt, so wird die Schaltklinke 16 in Gegenuhrzeigerrichtung vom Schaltrad 12 weggeschwenkt, und das Ende 20 der Schaltklinke 16 gibt das Schaltrad 12 frei.

Zwischen den beiden Betätigungsgliedern 22 und 23 befindet sich eine Rückführklinke 28, die gleitbar auf der Bodenplatte 14 gelagert und in Richtung ihrer Längsachse, die parallel zu den Längsachsen der Betätigungsglieder 22 und 23 ist, durch zwei Schlitze 29 und 30 geführt ist. Der Schlitz 29 ist von der Welle 13 durchsetzt, und der Schlitz 30 ist von einem senkrecht zur Ebene der Bodenplatte 14 vorstehenden Stift 31 durchsetzt. Die Rückführklinke 28 hat zwei Ausnehmungen 32 und 33, in die zwei Nasen 34 und 35 an den Betätigungsgliedern 22 bzw. 23 eingreifen. Diese Nasen *>·> sind so angeordnet und die Ausnehmungen 32 und 33 haben eine solche-' Größe, daß bei einer Betätigungsbewegung des Bv-tät'gungsgliedes 22 oder 23 die Rückführklinke 28 aufgrund des Eingreifens der betreffenden Nase in die entsprechende Ausnehmung verschoben wird, während durch die Bewegung der anderen Ausnehmung an der Rückführklinke 28 relativ zur Nase am anderen Betätigungsglied (d. h. an demjenigen Betätigungsglied, das keine Betätigungsbewegung vollführt) das andere Betätigungsglied aufgrund des Eingreifens der betreffenden Nase in die entsprechende Ausnehmung nicht verschoben wird.

Die Rückführklinke 28 ist durch eine Feder 36 gegen das Schaltrad 12 gedrückt und hat an ihrem schaltradseitigen Ende die Form einer Spitze oder eines Zahnes 37, die der Form der Seitenwände der Zähne 21 entspricht, so daß, wenn die Rückführklinke 28 durch die Feder 36 gegen das Schaltrad 12 gedruckt wird, die Spitze oder der Zahn 37 in die Lücke zwischen zwei benachbarten Zähnen 21 einrastet und dadurch die Lage des Schaltrades genau festgelegt ist.

Der Schaltmechanismus bewirkt eine Schaltdrehung in beiden Richtungen in im wesentlichen der gleichen Weise. Beispielsweise ist in der Ruhelage die Rückführklinke 28 so gespannt, daß ihr spitzes oder Zahnende 37 in eine Lücke zwischen zwei benachbarten Zähnen 21 am Schaltrad 12 eingerastet ist. In dieser Lage halten die Stifte 24 und 25 die beiden Schaltklinken 15 und 16 vom Schaltrad \2 abgehoben. Wenn durch einen Betätigungsmechanismus (nicht gezeigt), der beispielsweise ein durch eine Impulsfolge von einer geeigneten Schaltungsanordnung betätigtes Solenoid enthalten kann, z. B. das Betätigungsglied 23 nach rechts gezogen wird, läuft der Stift 25 entlang des Schlitzes 27, wodurch die Schaltklinke 16 an das Schaltrad 12 in "Jhrzeigerrichtung gedreht wird. Die Verschiebung des Betätigungsgliedes bewirkt außerdem, daß die Rückführklinke 28 gegen die Spannkraft der Feder 36 vom Schaltrad 12 weggeschoben wird, indem die Nase 35 in die Ausnehmung 33 eingreift. Wenn der Stift 25 das rechte Ende des Schlitzes 27 erreicht (die in der Zeichnung gezeigte Lage), so wird die das Betätigungsglied 23 bewegende Kraft weggenommen, und das Betätigungsglied wird durch die gegen das Schaltrad 12 gespannte Rückführklinke 28 in ihre Ausgangslage gedrückt. Das Zahnende 37 der Rückführklinke 28 erfaßt die Seitenwand eines der Zähne 21 des Schaltrades 12, wodurch der Schaltschritt des Schaltrades 12 vollendet wird, während zugleich das Betätigungsglied 23 den Stift 25 längs des Schlitzes 27 bewegt und dadurch die Schaltklinke 16 in ihre Ausgangslage zurückgeführt wird.

Eine Schaltbewegung der Welle 13 in Gegenuhrzeigerrichtung erfolgt in genau der gleichen Weise durch Betätigung der Schaltklinke 15, des Betätigungsgliedes 22 und der Rückführklinke 28. Diese Anordnung ist besonders zweckmäßig, da durch die Rückführklinke 28 die Schaltstellung des Schaltrades 12 am Ende jedes Schaltschrittes so festgelegt wird, daß das Schaltrad 12 und folglich die Welle 13 für beide Drehrichtungen genau eingestellt werden. Ebenso gertaltet sich die Herstellung sehr einfach, da die Schaltkünken 15 und 16 ebenso wie die Betätigungsglieder 22 und 23 identisch ausgebildet und untereinander austauschbar sind. Aufgrund des symmetrischen Aufbaus eignet sich der Mechanismus besonders gut zur Verwendung in Verbindung mit elektromechanischen Betätigungsorganen, beispielsweise Solenoiden oder Magnetspulen, die in zweckmäßiger Weise nebeneinander angeordnet werden können, so daß sie Signale zum Schalten des Mechanismus in der einen oder der anderen Richtung

empfangen können. Eine derartige Anordnung findet sich beispielsweise in Zählvorrichtungen, wo eine Folge von Impulsen gezählt und der Gesamtzählwert in Form einer Drehung einer Welle dargestellt werden muß, die eine Anzahl von Anzeigen trägt, beispielsweise in Form eines an der Welle 13 befestigten Ziffernrades 38, so daß eine Schaltdrehung in der einen Richtung eine Addition und in der anderen Richtung eine Subtraktion darstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zweirichtungs-Drehschaltmechanismus mit einem Träger, mit einem drehschaltbar auf dem Träger angeordneten Schaltrad, mit zwei abwechselnd bewegbaren Schaltklinken, die bei einem Arbeitsschritt aus ihrer Ruhelage heraus das Schaltrad in entgegengesetzten Richtungen drehen, mit einer wahlweise eine der Schaltklinken zur Durchführung eines solchen Arbeitsscheues veran- w lassenden Antriebeinrichtung und mit einem dritten Element, das von der Antriebseinrichtung steuerbar ist, um zur Definierung aufeinanderfolgender Schaltstellungen in das Schaltrad einzugreifen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Schaltklinken (15, IS) bei einem der Arbeitsschritte das Schaltrad (12) lediglich um den Anfangst2Ü eines SchaUschrittes dreht und daß das dritte Element (28) bei seinem Eingriff in das Schaltrad den begonnenen Schaltschritt vervollständigt, während die betätigte Schaltklinke in ihre Ruhestellung zurückkehrt.

2. Zweirichtungs-Drehschaltmechanismus nach Anspruch 1, wobei das dritte Element zwischen den beiden Betätigungsgliedern parallel zu ihnen verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Element (28) und die Betätigungsglieder (22, 23) Eingriffsteile (32, 33 und 34, 35) aufweisen, die den Arbeitsschritt jedes der Betätigungsglieder auf das dritte Element und die Rückführbewegung des letzteren auf das entsprechende Betätigungsglied übertragen.