DE3238048A1 - Verbundantrieb fuer schalt- oder stellglieder - Google Patents

Verbundantrieb fuer schalt- oder stellglieder

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Description

  • Verbundantrieb für Schalt- oder Stellglieder
  • Die Erfindung betrifft einen Verbundantrieb zur Betätigung von mindestens zwei voneinander unabhängigen Schalt-oder Stellgliedern, mit einem um zwei sich kreuzende Achsen schwenkbaren Handhebel, der an einem Ende mit zwei in zueinander parallelen Ebenen in zueinander senkrechten Richtungen verschiebbaren Schiebern in Eingriff steht, die ihrerseits mit mindestens je einem Schalt-oder Stellglied in Wirkverbindung stehen.
  • Ein solcher Verbundantrieb wird von der Anmelderin selbst seit mehreren Jahren hergestellt und unter der Bezeichnung " Einhebel-Verbiindan trieb V5" vertrieben. Bei diesem bekannten Verbundantrieb sind die Schieber an ihren Enden mit den Enden von Kurbelarmen verbunden, die in der Nullstellung des Schiebers zur Bewegungsrichtung des Schiebers senkrecht stehen und die gleiche Länge haben. Es entsteht auf diese Weise eine Art Parallelogrammführung für die Schieber. Gleichzeitig können die Kurbeln zum Antrieb von Schalt- und Stellgliedern dienen, deren Antriebswellen mit den Kurbeln koaxial zu deren Schwenkachsen in Eingriff gebracht werden. Dabei werden prinzipiell die gleichen Nockenschalter verwendet, wie sie auch bei anderen bekannten Verbundantrieben häufig verwendet werden.
  • Bei den sonst iiblichen Verbundantrieben ist der Handhebel nach Art eines Kardangelenkes mit zwei in einer Ebene senkrecht zueinander gelagerten Wellen drehfest verbunden, so daß je nach der Betätigungsrichtung des Handhebels eine oder auch beide Wellen um einen mehr oder weniger großen Winkel verschwenkbar sind. An diese Wellen sind Nockenschalter angekoppelt, die demgemäß das Bauvolumen eines solchen Verbundantriebes radial zur Ruhestellung des Handhebels vergrößern. Gegenüber dem relativ komplizierten Aufbau und dem großen Bauvolumen, das diese Verbundantriebe infolge der aufwendigen Lagerung des Bandhebels und der radialen Anordnung der Schalt- oder Stellglieder aufweisen, wird durch den eingangs behandelten, bekannten Verbundantrieb schon eine gewisse Vereinfachung und Verminderung des Bauvolumens erreicht, weil einerseits der Handhebel einfach mittels einer Kugel gelenkig gelagert werden kann und die Antriebswellen in der gleichen Richtung verlaufen können, die der Handhebel in seiner Ruhestellung einnimmt, so daß hier eine gedrängtere Bauweise möglich ist. Trotzdem hat auch dieser Verbundantrieb noch immer einen relativ komplizierten Aufbau, der sich aus der Notwendigkeit ergibt, die Bewegung der Schieber mittels der Kurbeln in eine Drehbewegung umzusetzen, wie sie zum Antrieb üblicher Nockenschalter und sonstiger Stellglieder benötigt werden.
  • Demgegenübr liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den Aufbau eines Verbundantriebes der eingangs genannten Art weiter zu vereinfachen und darüberhinaus die Möglichkeit zu schaffen, neben Schaltern auch andere Stellglieder beliebiger Art auf einfache Weise zu betätigen.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die $chieber jeweils mit mindestens einer sich in ihrer Versohieberichtung erstreckenden, geradlinigen Schaltbahn versehen sind, die mit einem Schalt- oder Stellglied zusammenwirkt.
  • Bei dem erfinduPgsgemäßen Verbundantrieb wird also prinzipiell darauf verzichtet, die geradlinigo Bewegung der Schieber in die Drehbewegung von Wellen umzusetzen, an welche dann die Antriebswellen von Schaltern und dgl.
  • angeschlossen werden können, sondern es wird mittels geradliniger Sehaltbehnen unmittelbar die Verschiebebewegung der Schieber zur Erzeugung von Schalt- oder Stellfunktionen benutzt. Dadurch ergibt sich eine besondere Vereinfachung des Aufbaues des Verbundantriebes, die zugleich einen sehr raumsparenden Anbau von Schalt- und Stellgliedern ersoglieht. Damit wird der Platzbedarf der Gesamtancrdaung bedeutend vermindert. Gleichzeitig besteht die Maglichkeit, mit dem Verbundantrieb die unterschiedlichsten Schalt- oder Stellglieder in Wirkverbindung zu bringen, so daß die neue Ausbildung des Verbundantriebes eine Vielzahl neuer Anwendungsmöglichkeiten eröffnet.
  • Wenn der erfindungsgemäße Verbundantrieb in herkömmlicher Weise zur Betätigung von Schaltern dienen soll, so kann wenigstens eine der Schaltbahnen als Nockenbahn ausgebildet sein, an der das Tastglied eines Mikroschalters anliegt. Andererseits ist es auch möglich, wenigstens eine der Schaltbahnen als Zahnstange auszubilden, mit der ein auf der Antriebswelle eines Stellgliedes, insbesondere eines Potentiometers, angeordnetes Zahnrad in Eingriff steht. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß wenigstens zu einer der Schaltbahnen benachbart ein Sensor angeordnet ist und die Schaltbahn durch den Sensor kontaktlos abtastbare Markierungen aufweist. Bei diesen Markierungen kann es sich beispielsweise um ferromagnetische Markierungen handeln, auf welche induktive Sensoren ansprechen, aber beispielsweise auch um optisch abtastbare Markierungen. Gerade induktive und optische Sensoren eignen sich auch dazu, digitale Signale zu erzeugen, welche die augenblickliche Stellung des Gebers anzeigen, so daß vom Verbundantrieb entfernte Schalt- und Stellglieder auf diese Stellungssignale ansprechen und die gewünschten Schaltfunktionen ausüben können. Damit ergeben sich trotz einfachsten Aufbaus vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schaltbahnen an den sich in Verschieberichtung erstreckenden Rändern der Schieber angeordnet. Dabei stehen die Schieber mit parallel zu diesen Rändern und symmetrisch zur Mittelachse der Schieber in deren Mittelstellung angeordneten Puhrungen in Eingriff, deren Abstand mindestens so groß ist wie die Summe aus der Länge des zwischen diesen Führungen angeordneten Abschnittes des anderen Schiebers und der Länge von dessen Verschiebeweg. Diese Art der Lagerung und i?ührung der Schieber sowie der Anbringung der Schaltbahnen läßt bei gedrängtem Aufbau relativ große Verschiebewege zu, wie es für die Ausführung der unterschiedlichsten Schalt- und Stellfunktionen besonders günstig ist. Zugleich wird der Aufbau besonders raumsparend und betriebssicher. Dabei besteht auch die Möglichkeit, eine Mehrzahl von Bahnen an jedem Rand eines Schiebers parallel anzuordnen, so daß die unterschiedlichsten Schalt- und Steuerfunktionen gleichzeitig ausführbar sind.
  • Verbundantriebe der hier behandelten Art weisen gewöhnlich eine Einrichtung zur Rastung des Handhebels in einer Mittelstellung sowie Federanordnungen zur Rückführung des Handhebels in diese Mittelstellung auf. Es wurde den Erfolg der erfindungsgemäßen Anordnung beeinträchtigen, wenn Feder- und Rasteinrichtungen den Aufbau des Verbundantriebes bedeutend komplizieren und insbesondere erheblichen, zusätzlichen Raum in Anspruch nehmen würden. Daher sieht eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vor, daß in dem mit den Schiebern in Eingriff stehenden Ende des Handhebels ein koaxial zum Handhebel verschiebbarer Stößel federnd gelagert ist und mit seinem äußeren Ende an der Innenfläche eines Hohlkörpers anliegt, die zur Nullstellung des Handhebels rotationssymmetrisch ist und deren Abstand vom Schwenkpunkt des Handhebels mit zunehmendem Winkel von ihrer Rotationsachse abnimmt.
  • Diese Einrichtung läßt sich leicht im zentralen Bereich des Verbundantriebes unterbringen, in dem sich keine Schaltbahnen und Schalt- oder Stellglieder befinden, in dem sich aber das Ende des Handhebels befindet und der sonst kaum Platz zur Unterbringung von Federanordnungen bieten würde Daher hat eine solche Feder- und Rasteinrichtung keinen zusätzlichen Platzbedarf. Gleichzeitig bietet sie die Möglichkeit, für vom Zentrum nach außen stetig zunehmende und in gewünschter Weise dimensionierte Rückstellkräfte zu sorgen, wie sie für eine leichte Betätigung des Verbundantriebes optimal sind. Auch besteht die Möglichkeit, die Raststellung so auszubilden, daß ein leichtes und praktisch ruckfreies Auslenken des Handhebels aus der Mittelstellung möglich ist.
  • Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen Fig. 1 die Seitenansicht eines Verbundantriebes nach der Erfindung, Fig. 2 eine Ansicht des Verbundantriebes nach Fig. 1 von unten in Richtung des Pfeiles II und Fig. 3 bis 5 Schnitte durch den Verbundantrieb nach Bigo 1 längs der Linien III-III, IV-IV und V-V.
  • Der in der Zeichnung dargestellte Verbundantrieb weist ein Gehäuseteil 1 mit einem nach oben ragenden, zentralen Ansatz 2 auf, der eine konzentrische Durchbrechung zur Aufnahme eines Handhebels 3 besitzt. Der Handhebel 3 weist im Abstand von seinem unteren Ende einen verdickten Abschnitt 4 mit kugelförmiger Außenfläche auf, mit welcher der Handhebel 3 in einer kugelförmigen Lagerschale schwenkbar gelagert ist, die sich teilweise in dem zentralen Ansatz 2 des Gehäuseteiles 1 und teilweise in einem von innen in den zentralen Ansatz 2 eingesetzten Deckel 5 befindet, der mit dem zentralen Ansatz 2 fest verbunden, insbesondere verschraubt ist. Der um das Kugelgelenk mit zwei Freiheitsgraden schwenkbare Handhebel 3 weist an seinem oberen Ende einen Handknauf 6 auf und ist an der Oberseite des Gehäuseteiles 1 durch einen elastischen Balg 7 abgedeckt (Fig. 1).
  • Der Handhebel 3 weist an seinem unteren Ende eine weitere, kugelförmige Verdickung 11 auf, die im wesentlichen spielfrei in eine Lagerbuchse 12 eingreift, die ihrerseits mit zwei Schiebern 13 und 14 in Eingriff steht. Diese Schieber sind zwischen Pfeilern 15 bzw. 16 und dem Rand 17 einer an den Pfeilern befestigten Haube 18 verschiebbar gelagert und durch an den Enden der Pfeiler 15, 16 angebrachte Führungsleisten 19 bzw. 20 geradlinig gefiihrt, die in entsprechende Schlitze 21 bzw. 22 der Schieber 13 und 14 eingreiten. Die Lagerbuchse 12 für die kugelförmige Verdickung 11 am Handhebel 3 greift in Schlitze 23 bzw. 24 der Schieber 13 bzw. 14 ein, die sich senkrecht zu deren Verschieberichtung erstrecken und sich in der Mittelstellung der Schieber symmetrisch kreuzen. In dieser Mittelstellung steht der Handhebel 3 senkrecht zu den Verschiebeebenen der Schieber 13 und 14. Die Länge der Schieber, d.h. ihre Ausdehnung in Verschieberichtung, ist im Bereich zwischen den jeweiligen Führungs schlitzen 21 bzwo 22 so weit vermindert, daß die Summe aus der verminderten Länge und der Länge des Verschiebeweges geringer ist als der Abstand zwischen den Führungs leisten 19 bzw. 20, so daß die Verschiebung der beiden Schieber in zueinander senkrechten Richtungen nicht behindert ist. Die die Lagerbuchse 12 aufnehmenden Schlitze 23 und 24 sind jeweils so breit, daß die Buchse in diese Schlitze quer zur Längenausdehnung der Schlitze mit nur geringem Spiel eingreift. Daher ist es möglich, die beiden Schieber unabhängig voneinander in ihren Bewegungsrichtungen zu verschieben, indem der Handhebel 3 entsprechend verschwenkt wird.
  • Die oben erwähnte Mittellage des Schiebers wird durch einen gefederten Stößel 31 und eine rotationssymmetrische Hohifläche 32 definiert, welche die Innenseite der Haube 18 bildet und an welcher der Stößel 31 mit einem abgerundeten Kopf 33 anliegt. Der Stößel 31 ist in dem Handhebel 3 koaxial geführt. Die Rotationsachse der Fläche 32 fällt mit der Achse des Handhebels 3 in der Nullstellung zusammen. Weiterhin ist diese Fläche 72 so beschaffen, daß ihr Abstand von dem Zentrum des durch die Verdickung 4 im Gehäuseansatz 2 gebildeten Kugelgelenkes um so mehr abnimmt, je größer der Winkel zur Rotationsachse der Fläche 32 ist, in welcher der Abstand gemessen wird. Daher wird der Stößel 31 gegen die Kraft einer im Inneren des Handhebels 3 angeordneten, nicht näher dargestellten Feder um so stärker in den Handhebel 3 hineingedrückt, Je stärker der Handhebel 3 aus seiner Ruhelage ausgelenkt wird. Dadurch entstehen Rückstellkräfte, die bestrebt sind, den Handhebel 3 in die in der Zeichnung dargestellte Ruhelage zurückzubringen und in dieser Ruhelage zu halten, in der der Stößel 31 mit dem Kopf 33 im Scheitel 34 der Fläche 32 anliegt.
  • Die Schieber 13 und 14 tragen an ihren über die Pfeiler 15 und 16 und den Rand 17 der Haube 18 überstehenden, seitlichen Rändern Schaltbahnen zur Betätigung von Schalt-und Stellgliedern. Diese Schaltbahnen befinden sich an Klötzen, die jeweils an den dem Gehäuseteil 1 abgewandten Seiten der Schieber 13 und 14 angebracht, insbesondere angeschraubt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel trägt jeder der beiden Schieber 13 und 14 an einem Rand einen Klotz 41, der an seinem freien Ende in Richtung auf die Haube 18 verbreitert ist und an seiner zum Schieber parallelen Stirnfläche drei sich in Bewegungsrichtung des Schiebers erstreckende Nockenbahnen 42, 43, 44 aufweist, an denen jeweils der Tastarm 45 eines Mikroschalters 46 anliegt. Die den an einem Klotz 41 angebrachten Nockenbahnen 42 bis 44 zugeordneten Mikroschalter 46 sind jeweils durch gemeinsame Schrauben 47 zu einer Baueinheit vereinigt und an einem zu diesem Zweck vorgesehenen Ansatz 48 der Haube 18 befestigt. Am anderen Rand jedes Schiebers befindet sich eine Leiste 49, die an ihrer der Haube 18 zugewandten Seite eine Zahnung 50 aufweist, so daß sie eine Zahnstange bildet, mit der ein auf der Welle 51 eines Potentiometers 52 angeordnetes Zahnrad 53 in Eingriff steht. Die Potentiometer 52 sind an einer Platte 54 befestigt, die ihrerseits mittels Stützen 55 am Gehäuseteil 1 des Verbundantriebes befestigt ist. Die Potentiometer 52 sind mit Beiterplatten 56 versehen, die jeweils Anschlußklemmen 57 tragen.
  • Es ist ersichtlich, daß der als Ausführungsbeispiel dargestellte Verbundantrieb die Möglichkeit bietet, mittels der von den geradlinigen Nockenbahnen gesteuerten Mikroschalter in Abhängigkeit von der Stellung des Handhebels in zwei zueinander senkrechten Richtungen unterschiedliche Schalter zu öffnen oder zu schließen und dadurch unterschiedliche Schaltfunktionen auszulösen. Gleichzeitig ist der Widerstandswert der Potentiometer unmittelbar von der Stellung des Handhebels abhängig, so daß die Potentiometer die Erzeugung eines für die Stellung des Handhebels charakteristischen Analogsignals ermöglichen. Trotz dieser unterschiedlichen Schalt- und Steuerfunktionen, die mit dem dargestellten Verbundantrieb ausführbar sind, zeichnet sich dieser Verbundantrieb durch einen sehr einfachen Aufbau und einen äußerst geringen Platzbedarf aus. Darüberhinaus ist von besonderem Vorteil, daß er die Anwendung der unterschiedlichsten Schalt- und Stellglieder gestattet. Dazu gehören insbesondere auch Analog-oder Digitalgeber, die Sensoren umfassen, welche berührungslos auf Markierungen ansprechen, die an den Schaltbahnen angebracht sind. Dabei kann es sich beispielsweise um elektromagnetisch oder optisch erfaßbare.
  • Markierungen handeln, wie beispielsweise ferromagnetische Kammstrukturen, die mit induktiven Sensoren zusammenwirken, Es ist aber auch möglich, die Schaltbahnen mit optisch abtastbaren Strichrastern, Graukeilen oder dgl.
  • zu versehen.
  • Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Mögliche Modifikationen betreffen jedoch nicht nur die Ausbildung der Schaltbahnen und der damit zusammenwirkenden Schalt- oder Stellglieder, sondern können auch die Ausbildung der Schieber und ihrer Lagerung sowie die Einrichtungen zur Riickführung und Rastung des Schiebers in der Nullage betreffen. Es ist jedoch festzustellen, daß das dargestellte Ausführungsbeispiel derzeit als beste Verwirklichung der Erfindung betrachtet wird.

Claims (6)

  1. PatentanspHiche S Verbundantrieb zur Betätigung von mindestens zwei vonzueinander unabhängigen Schalt- oder Stellgliedern, mit einem um zwei sich kreuzende Achsen schwenkbaren Handhebel, der an einem Ende mit zwei in zueinander parallelen Ebenen in zueinander senkrechten Richtungen verschiebbaren Schiebern in Eingriff steht, die ihrerseits mit mindestens je einem Schalt- oder Stellglied in Wirkverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber (13, 14) jeweils mit mindestens einer sich in ihrer Verschieberichtung erstreckenden, geradlinigen Schaltbahn (42, 43, 44, 50) versehen sind, die mit einem Schalt- oder Stellglied (46, 52) zusammenwirkt.
  2. 2. Verbundantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Schaltbahnen als Nockenbahn (42 43, 44) ausgebildet ist, an der das Tastglied (45) eines Mikroschalters (46) anliegt.
  3. 3. Verbundantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Schaltbahnen als < Zahnstange (50) ausgebildet ist, mit der ein auf der Antriebswelle (51) eines Stellgliedes, insbesondere eines Potentiometers (52), angeordnetes Zahnrad (53) in Eingriff steht.
  4. 4. Verbundantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zu einer der Schaltbahnen benachbart ein Sensor angeordnet ist und die Schaltbahn durch den Sensor kontaktlos abtastbare Markierungen aufweist.
  5. 5. Verbundantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltbahnen (42, 43, 44, 50) an den sich in Verschieberichtung erstreckenden Rändern der Schieber (13, 14) angeordnet sind und die Schieber mit parallel zu diesen Rändern und symmetrisch zur Mittelachse der Schieber angeordneten Führungen (19, 20) in Eingriff stehen, deren Abstand mindestens so groß ist wie die Summe aus der Länge des zwischen diesen Fihrungen angeordneten Abschnittes des anderen Schiebers und der Länge von dessen Verschiebeweg.
  6. 6. Verbundantrieb nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem mit den Schiebern (13, 14) in Eingriff stehenden Ende des Handhebels (7) ein koaxial zum Handhebel verschiebbarer Stößel (71) federnd gelagert ist und mit seinem äußeren Ende an der Innenfläche (32) eines Hohlkörpers anliegt, die zur Nullstellung des Handhebels (3) rotationssymmetrisch ist und deren Abstand vom Schwenkpunkt des Handhebels mit zunehmendem Winkel von ihrer Rotationsachse abnimmt.
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