DE4035011C2 - Rastwerk, insbesondere für Stufenschalter - Google Patents
Rastwerk, insbesondere für StufenschalterInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Rastwerk, insbesondere für
Stufenschalter, mit berührungsfrei wirksamer magnetischer
Verrastung und Signalgeberanordnung zur Erzeugung eines
ein Umschalten zwischen zwei Rastlagen anzeigenden Signales.
Bei einem aus der DE 37 18 733 A1 bekannten derartigen
Rastwerk ist ein gitterartiges Schieberteil quer zur
Richtung eines Magnetfeldes verschiebbar zwischen dem
magnetischen Nord- und Südpol eines das Magnetfeld
erzeugenden Permanentmagneten angeordnet. Die beiden
magnetischen Pole besitzen eine Vielzahl gegeneinander
gerichteter Fortsätze, deren Abstand in Verschiebe
richtung dem Querabstand der nach Art von Sprossen einer
Leiter angeordneten Gitterelemente des Schieberteiles
entspricht. Dementsprechend wird das aus einem weich
magnetischen Material bestehende Schieberteil zwischen
den Magnetpolen immer dann magnetisch verrastet, wenn
die Gitterelemente eine Lage zwischen einander gegen
überstehenden Fortsätzen der Magnetpole einnehmen.
Darüber hinaus wirken die Gitterelemente mit Licht
schranken zusammen, um beim Wechsel von Rastlagen
Signale erzeugen zu können. Durch Anordnung zweier
Lichtschranken, deren Abstand in Verschieberichtung
vom entsprechenden Abstand der Gitterelemente bzw. von
einem Vielfachen dieses Abstandes abweicht, lassen sich
phasenverschobene Signale erzeugen, derart, daß auch
die Verschieberichtung des Schieberteiles erkennbar
wird.
Aus der DE 38 41 231 A1 ist eine Vorrichtung zur
Kodierung eines Druckrades bekannt, dessen jeweilige
Stellung mittels eines Hallgenerators ermittelbar ist.
Dazu besitzt das Druckrad gemäß einer ersten Ausführungs
form einen weichmagnetischen Ring, dessen Innenumfang
bezüglich der Radachse spiralig ausgebildet ist. Inner
halb dieses Ringes ist ein stationärer Permanentmagnet
angeordnet, welcher ein Magnetfeld mit zur Radachse
im wesentlichen radialen Feldlinien erzeugt. An dem
dem Innenumfang des Weicheisenringes näheren Pol dieses
Magnetes ist der Hallgenerator angeordnet. Bei Drehung
des Druckrades verändert sich die Breite des Spaltes
zwischen dem letztgenannten Pol des Magnetes und dem
Innenumfang des Weicheisenringes, mit der Folge, daß
der Hallgenerator von entsprechend unterschiedlich
starken Magnetfeldern beaufschlagt wird. Damit vermag
der Hallgenerator ein zur Drehstellung des Druckrades
analoges Signal zu erzeugen.
Bei einer zweiten Ausführungsform sind im nicht
magnetisierbaren Druckrad weichmagnetische Körper
ringförmig angeordnet, und zwar derart, daß in Umfangs
richtung des Druckrades benachbarte weichmagnetische
Körper einen unterschiedlichen Radialabstand von der
Achse des Druckrades und damit auch vom Permanentmagneten
haben. Auch hier vermag der Hallgenerator, welcher am
Magneten angeordnet ist, ein im wesentlichen zur Dreh
stellung des Druckrades analoges Signal zu erzeugen.
Das DE-U 75 37 002 sowie das DE-U 90 03 955 zeigen
magnetisch verrastbare Schaltwerke, wobei an einem
kreis- bzw. bogenförmigen stationären Teil sowie an
einem dazu drehbaren Teil jeweils Permanentmagnete
angeordnet sind, derart, daß an beiden Teilen magnetische
Nord- und Südpole in Umfangsrichtung miteinander abwechseln,
und zwar mit untereinander gleichen Abständen in Umfangs
richtung. Auf diese Weise ist eine magnetische Verrastung
immer dann gegeben, wenn sich die beiden Teile mit Magnet
polen entgegengesetzter Polarität gegenüberstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein insbesondere für
elektrische Stufenschalter besonders geeignetes Rast
werk zu schaffen, welches sich durch einfache Konstruk
tion sowie durch die Erzeugung gut auswertbarer Signale
bei einem Rastlagenwechsel auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
zur Verrastung unterschiedlicher Drehlagen ein Rast
magnetring drehbar angeordnet ist, welcher in Umfangs
richtung aufeinander folgende magnetische Pole der
einen und anderen magnetischen Polarität besitzt, und
daß diese Pole in den Rastlagen zumindest teilweise
stationären weichmagnetischen Radialfortsätzen eines
zum Rastmagnetring koaxialen weichmagnetischen Ringes
maximal angenähert sind und mit zumindest einem an
einem der Fortsätze angeordneten Hallgenerator zur
Signalerzeugung zusammenwirken.
Die Erfindung zeichnet sich durch eine einfache Kon
struktion aus, da sowohl der Rastmagnetring als auch
der weichmagnetische Ring einfach herstellbare Teile
sind.
Die Rastlagen werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung
mit vergleichsweise großer Kraft gehalten, da magnetische
Pole entgegengesetzter Polarität simultan rastwirksam
werden und das magnetische Feld zwischen ihnen in den
schmalen Luftspalten zwischen den Magnetpolen und den
Fortsätzen des weichmagnetischen Ringes stark gebündelt
wird.
Der Hallgenerator bzw. die Hallgeneratoren erzeugen
gut auswertbare Signale, da in den Rastlagen einerseits
und in den Zwischenlagen andererseits stark unterschied
liche Magnetfelder einwirken. Dementsprechend erzeugt
jeder Hallgenerator beim Umschalten des Rastmagnetringes
zwischen zwei Rastlagen Signale mit stark unterschiedlichen
Pegeln, die gut auswertbar sind.
Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der
Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende
Beschreibung besonders vorteilhafter Ausführungsformen
verwiesen, die anhand der Zeichnung erläutert werden.
Dabei zeigt
Fig. 1 einen Radialschnitt eines zur Verrastung
verschiedener Drehlagen dienenden magnetischen
Rastwerkes mit Hallgeneratoren und
Fig. 2 einen Axialschnitt entsprechend der Schnitt
linie II-II in Fig. 1.
Auf einer in nicht dargestellten Lagern drehgelagerten
Achse 1 ist ein Rastermagnetring 2 mit in Umfangsrichtung
abwechselnd aufeinander folgenden magnetischen N- und S-Polen
angeordnet. Diese Pole besitzen in Umfangsrichtung unter
einander gleiche Abstände.
Der Rastermagnetring 2 wird berührungsfrei von einem statio
nären Weicheisenring 3 umschlossen, welcher nach radial
innen weisende Fortsätze 3′ aufweist, die in gleicher Anzahl
wie die magnetischen N- und S-Pole des Rastermagnetringes
mit untereinander gleichen Abständen angeordnet sind.
Bei Drehung der Achse 1 bzw. des Rastermagnetringes 2 erfolgt
dementsprechend jeweils eine magnetische Verrastung, sobald
die magnetischen N- und S-Pole des Rastermagnetringes 2 den
Fortsätzen 3′ des Weicheisenringes 3 radial gegenüberstehen.
In allen diesen Stellungen erreichen nämlich die zwischen den
magnetischen N- und S-Polen des Rastermagnetringes 2 und den
Fortsätzen 3′ des Weicheisenringes 3 wirksamen magnetischen
Kräfte jeweils ein Maximum.
An zumindest zwei Fortsätzen 3′ ist jeweils ein Hallgenerator
4 angeordnet, so daß jeweils ein die magnetische Feldstärke
am Ort des jeweiligen Hallgenerators 4 wiedergebendes Signal
zur Verfügung steht, beispielsweise in Form einer
elektrischen Spannung.
Sobald der Rastermagnetring 2 von einer Raststellung
in die andere Raststellung umgeschaltet wird, tritt an
den Hallgeneratoren 4 eine starke Änderung der Magnet
felder auf, so daß entsprechend geänderte Signale erzeugt
werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß nur einer der beiden
Hallgeneratoren 4 in einer Raststellung des Rastermagnet
ringes 2 relativ zum Weicheisenring 3 in der Ansicht der
Fig. 1 dem jeweils benachbarten magnetischen N- bzw.
S-Pol des Rastermagnetringes 2 exakt gegenüberliegt.
Der andere Hallgenerator 4 ist dagegen in Umfangsrichtung
etwas versetzt angeordnet. Auf diese Weise ändern sich
die Signale der beiden Hallgeneratoren 4 bei Verstellung
des Rastermagnetringes 2 mit einer gewissen Phasenver
schiebung, wobei je nach Drehrichtung des Rastermagnet
ringes 2 relativ zum Weicheisenring 3 eine positive oder
negative Phasenverschiebung auftritt. Somit stellt die
Phasenverschiebung ein die jeweilige Drehrichtung wieder
gebendes Signal dar.
Im übrigen können die von den Hallgeneratoren 4 bei
Verstellung des Rastermagnetringes 2 erzeugten Signal
impulse an ein Zählwerk geleitet werden, welches in
positiver oder negativer Richtung zählt, je nachdem,
ob zwischen den Signalen der beiden Hallgeneratoren 4
eine positive oder negative Phasenverschiebung auftritt.
Auf diese Weise kann jede Raststellung des Rastwerkes
registriert werden.
Gegebenenfalls kann noch ein dritter (nicht dargestellter)
Hallgenerator angeordnet sein, der in einer Ausgangslage
des Rastermagnetringes 2 mit einem gesonderten, nicht dar
gestellten Magnetpol zusammenwirkt und dementsprechend
jeweils ein zusätzliches Signal erzeugt, sobald wiederum
die Ausgangslage eingestellt wird, wobei dann das Zählwerk
zweckmäßigerweise automatisch auf Null zurückgesetzt wird.
Damit sind Fehler des Zählwerkes praktisch ausgeschlossen.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, können die Fortsätze 3′
des Weicheisenringes 3 gegebenenfalls eine in Richtung der
Achse 1 geringere Breite als die magnetischen N- bzw. S-Pole
des Rastermagnetringes 2 haben. Damit besteht die Möglichkeit,
die Hallgeneratoren 4 jeweils neben einem der Fortsätze 3′
noch innerhalb des Bereiches starker magnetischer Felder der
jeweiligen N- bzw. S-Pole anzuordnen.
Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Hallgeneratoren
jeweils in einem der Luftspalte zwischen den Fortsätzen 3′
und dem Rastermagnetring 2 unterzubringen. Dazu können die
Fortsätze 3′ im Bereich der Hallgeneratoren 4, soweit not
wendig, gekürzt werden.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die
Fortsätze 3′ für eine einwandfreie Funktion des magnetischen
Rastwerkes nicht unbedingt alle mit gleicher Form ausgebildet
sein müssen. Darüber hinaus könnte sogar der eine oder andere
der Fortsätze 3′ unter Bildung einer "Zahnlücke" ausgespart
sein. Jedoch wird eine besonders ausgeprägte Rastwirkung
erzielt, wenn in den Rastlagen jedem der magnetischen N- bzw.
S-Pole des Rastermagnetringes 2 ein Fortsatz 3′ gegenüber
liegt.
Im dargestellten Beispiel ergibt sich eine geradzahlige
Anzahl von Rastlagen, weil die Gesamtzahl der abwechselnd
hintereinanderliegenden magnetischen N- und S-Pole des
Rastermagnetringes geradzahlig ist.
Grundsätzlich kann jedoch auch ein Rastwerk mit einer
ungeradzahligen Anzahl der Rastlagen verwirklicht werden.
Hierbei können dann wiederum im Rastermagnetring 2 magneti
sche N- und S-Pole aufeinanderfolgen, wobei dann an einer
Stelle zwei gleichnamige magnetische Pole nebeneinander
liegen.
Claims (2)
1. Rastwerk, insbesondere für Stufenschalter,
mit berührungsfrei wirksamer magnetischer Verrastung
und Signalgeber zur Erzeugung eines ein Umschalten
zwischen zwei Rastlagen anzeigenden Signales,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Verrastung unterschiedlicher Drehlagen ein
Rastmagnetring (2) drehbar angeordnet ist, welcher
in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende magnetische
Pole der einen und anderen magnetischen Polarität
besitzt, und daß diese Pole in den Rastlagen zumindest
teilweise stationären weichmagnetischen Radialfortsätzen
eines zum Rastmagnetring koaxialen weichmagnetischen
Ringes (3) maximal angenähert sind und mit zumindest
einem an einem der Fortsätze (3′) angeordneten Hall
generator (4) zur Signalerzeugung zusammenwirken.
2. Rastwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest zwei Hallgeneratoren (4) derart zueinan
der versetzt angeordnet sind, daß bei Verstellung des
Rastwerkes zueinander phasenverschobene Signale auftreten.
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- 1990-11-03 DE DE19904035011 patent/DE4035011C2/de not_active Expired - Fee Related
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: EBE ELEKTRO-BAU-ELEMENTE GMBH, 70771 LEINFELDEN-EC |
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8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |