DE2456839C2 - Schaltorgan - Google Patents

Schaltorgan

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DE2456839C2 DE2456839A DE2456839A DE2456839C2 DE 2456839 C2 DE2456839 C2 DE 2456839C2 DE 2456839 A DE2456839 A DE 2456839A DE 2456839 A DE2456839 A DE 2456839A DE 2456839 C2 DE2456839 C2 DE 2456839C2
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltorgan gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Derartige Schaltorgane werden zur Betätigung von Unterbrechern benutzt, mit denen beispielsweise Hebevorrichtungen gesteuert werden.
  • Aus der FR-PS 11 53 152 ist ein derartiges Schaltorgan bekannt, das einen um zwei sich schneidende und zueinander senkrechte Achsen schwenkbaren Betätigungshebel besitzt. Durch je zwei den entsprechenden Achsen zugeordnete Hebel ist der Betätigungshebel in eine stabile, zentrale Lage zurückholbar. Zwischen zwei einer Achse zugeordneten Hebel, die auf einer Seite des Achsenschnittpunktes um die entsprechende Achse drehbar gelagert sind, ist eine Rückholfeder gespannt. Wird der Betätigungshebel aus seiner stabilen, zentralen Lage ausgelenkt, so bewirkt die Rückholfeder über die beiden Hebel eine auf den Betätigungshebel wirkende Rückstellkraft, deren Betrag der Auslenkung des Betätigungshebels proportional ist.
  • Bei kleinen Auslenkungen des Betätigungshebels, wie sie bei induktiven Steuervorrichtungen für Servoantriebe üblich sind, macht sich das zur Auslenkung proportionale Anwachsen der Rückstellkraft nicht störend bemerkbar. Bei Verwendung eines derartigen Schaltorgans zum Schalten einer Gruppe von mechanisch betätigten Unterbrechern würden jedoch die Rückholkräfte aufgrund der großen Auslenkung so stark werden, daß die Bedienungsperson durch die ständige Überwindung der Rückholkräfte unerwünscht stark belastet würde.
  • Aus der DE-OS 14 00 980 ist eine Vorrichtung zum Festhalten eines schwenkbaren Betätigungshebels in zwei verschiedenen Stellungen bekannt, bei der der um eine Achse schwenkbare Betätigungshebel von einer Feder über einen weiteren Hebel so beaufschlagt wird, daß er in einer stabilen Stellung in einer Raste an einem Gehäuse anliegt. Wird der Betätigungshebel aus seiner Raste herausgeschwenkt, so wird die Feder so lange gespannt bis der Betätigungshebel über eine Totpunktlage hinwegbewegt wurde. Die Feder bewirkt nun eine zweite stabile Stellung des Betätigungshebels. in der dieser wiederum am Gehäuse anliegt. Dieser bekannte Betätigungshebel besitzt somit zwei stabile Stellungen zwischen denen eine zentrale, instabile Totpunktlage vorgesehen ist.
  • Aus der DE-AS 10 31 868 ist ferner ein in allen Schaltstellungen und in der Nullstellung verriegelbarer Kugelschalter bekannt, bei dem ein Konstaktstift als Verriegelungsorgan wirkt. Der an einem Ende des Betätigungshebels angeordnete Kontaktstift wird von einer Feder in seine jeweilige Raststellung gedrückt und kann mittels des Betätigungshebels entgegen der Federkraft aus seiner jeweiligen Raste gelöst werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Schaltorgan zu schaffen, bei dem die Rückholkräfte und damit die Betätigungskräfte so konstant wie möglich und das trotz Verschleiß der beweglichen Teile eine stabile und sichere, zentrale Ruhestellung gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Hebel auf beiden Seiten des Mittelpunkts des Kugelgelenks, wird der nötige Platz geschaffen, um jedem Hebel eine eigene Rückholfeder zuzuordnen, die so zwischen dem Hebel und dem Gehäuse verläuft, daß das auf den Hebel wirkende Moment im wesentlichen konstant ist, da beim Auslenken des Hebels der Abstand des Drehpunkts des Hebels von der Wirkungslinie der Rückholkraft etwa in dem Maße abnimmt, wie die Rückholkraft der Feder wächst.
  • Ferner wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Anschlags bewirkt, daß auch bei Abnutzung des auf der zentralen Vertiefung aufliegenden Elementes des Hebels die zentrale Ruhestellung immer wieder genau eingenommen wird.
  • Bei einer anderen Ausführungsform, bei der eines der Schwenkelemente außerhalb der zentralen Stellung Einraststellungen erhalten soll, erreicht man gute Ergebnisse dadurch, daß die Rückholfeder leicht abnehmbar außerhalb des Rahmens angeordnet ist, daß der Hebel und das Schwenkelement, dem er zugeordnet ist, durch ein einfaches, lösbares Element miteinander fest verbindbar sind und daß die Laufbahnen aus leicht ausbaubaren, im Inneren des Rahmens angeordneten Organen bestehen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen beschrieben.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigt
  • Fig. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei Teile in einer durch die Achse eines der Schwenkelemente gelegten Ebene geschnitten sind,
  • Fig. 2 eine Draufsicht auf diese Vorrichtung,
  • Fig. 3 eine Seitenansicht dieser Vorrichtung, wobei die Rückholfeder im Schnitt gezeigt ist, und
  • Fig. 4 eine schematische Darstellung der wichtigsten Rückholelemente.
  • Das in der Zeichnung dargestellte Schaltorgan besteht hauptsächlich aus einem Körper 1 mit einer Oberfläche 2 zur Befestigung der Organe und mit vier Wandabschnitten 3, 4, 5, 6, die zu der Fläche 2 senkrecht sind (vgl. Fig. 1 und 2).
  • Ein Betätigungsorgan 7 besteht aus einem Körper, der am unteren Ende einer zylindrischen Stange 8 zwei Lager 9 und 10 mit der Achse ZZ&min; besitzt, die eine Schwenkbewegung des Betätigungsorgans um Zapfen 11 und 12 gestatten, die an einem Schwenkelement 13 befestigt sind. Dieses Schwenkelement ist um eine zu der Achse ZZ&min; senkrechte Achse XX&min; des Körpers 1 mit Hilfe von Lagerzapfen 24 und 25 (Fig. 2) verschwenkbar.
  • Ein zweites Schwenkelement 14 (Fig. 1) ist um eine zur Achse XX&min; senkrechte Achse YY&min; mit Hilfe von zwei zylindrischen Lagerzapfen 15 und 16 verschwenkbar, die sich in Lagern 17, 18 des Körpers 1 drehen. Die Achse ZZ&min; fällt mit der Achse YY&min; zusammen, wenn das Organ 7 die vertikale Ruhestellung einnimmt.
  • Die Achsen XX&min; und YY&min; schneiden sich in einem Punkt O, der den Mittelpunkt eines Kugelgelenks darstellt, das in gewissen Grenzen jede Winkelbewegung des Betätigungsorgans zuläßt.
  • Das zweite Schwenkelement 14 besitzt einen Bügel 19, in dem eine Nut 20 vorgesehen ist, deren Ebene durch die Achse YY&min; verläuft und die zur Aufnahme einer Rolle 21 dient, die axial mit dem unteren Ende des Betätigungsorgans fest verbunden ist.
  • Alle Stellungen des Betätigungsorgans haben bestimmte Stellungen der Schwenkelemente 13 und14 zur Folge. Mindestens einer der zylindrischen Lagerzapfen 15, 16, 24, 25 besitzt eine äußere zylindrische Verlängerung, beispielsweise eine Verlängerung 23 (Fig. 1 und 2), die zur Aufnahme einer Nockengruppe 26 (in Fig. 1 in unterbrochenen Linien dargestellt) dient. Diese Nocken dienen zur Betätigung von Kontaktgruppen 36, die auf dem Körper befestigt sind.
  • Diese Nockengruppe, die sich um die Achse der Verlängerung 23 drehen kann, ist mit dem benachbarten Schwenkelement durch eine Schraube 27 fest verbunden, von der sie durchquert wird und die in einer Gewindebohrung 28 befestigt ist, die in einem Vorsprung 29 des Schwenkelements 14 vorgesehen ist (Fig. 1, 2 und 3).
  • In Fig. 2 ist in unterbrochenen Linien eine andere Nockengruppe 30 dargestellt, die dem beweglichen Schwenkelement 13 und der Verlängerung 60 des Lagerzapfens 24 zugeordnet ist und mit einer direkt oder indirekt an der Wand 6 befestigten Kontaktgruppe (nicht dargestellt) zusammenwirkt.
  • Diese verschiedenen Kontakte werden in Abhängigkeit von der Stellung der Schwenkelemente und damit bei bestimmten Stellungen des Betätigungsorgans 7 betätigt. Es wird häufig gewünscht, daß diese verschiedenen Stellungen sowie die zentrale Stellung des Betätigungsorgans für die Bedienungsperson fühlbar sind. Ferner muß die zentrale Stellung eindeutig bestimmt werden können. Die zentrale Stellung des Betätigungsorgans bildet die Ruhestellung und besondere Maßnahmen müssen seine Rückkehr in diese Stellung oder sein Bestreben, in diese zurückzukehren, gewährleisten. Diese Aufgabe erfüllen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei jedem Schwenkelement zwei Hebel 31 und 32, die die Rückholung des Schwenkelements 14 bewirken. Eine ähnliche Einrichtung (nicht dargestellt) bewirkt die Rückholung des Schwenkelements 13.
  • Wie Fig. 1 zeigt, sind die Hebel 31 und 32 auf den Zapfen 16 und 15 an einer Stelle zwischen dem Bügel 19 und den Seitenwänden 3 und 4 verschwenkbar montiert. Durch diese Anordnung der Hebel im Inneren wird ein größerer Abstand zwischen den Lagern 17 und 18 erreicht, wodurch ein besserer Widerstand gegen die auf das Schwenkelement 14 einwirkenden Kräfte erreicht wird. Außerdem können dadurch innerhalb der Wände Laufbahnen 33 und 34 vorgesehen werden, die ähnlich wie die in Fig. 1 sichtbare Laufbahn 35 ausgebildet sind. Auf diese Weise bleibt die Außenfläche der Wände für die Anbringung der Kontaktgruppen 36 frei.
  • Jedes der der Achse YY&min; entgegengesetzten Enden der Hebel 31 und 32 ist mit einer Rolle 37 bzw. 38 versehen, auf die eine Feder 39 einwirkt, durch die sie an die Laufbahn 33 bzw. 34 angedrückt wird.
  • Wenn die Laufbahn glatt ist und eine gewisse Krümmung besitzt, können sich die Reaktionen zwischen der Rolle und der Rampe als ein Rückholmoment, durch das der Hebel auf den zentralen Bereich der Laufbahn zu zurückgebracht wird, äußern.
  • Wenn die Laufbahn Zähne besitzt, wie es bei der Laufbahn 35 in Fig. 1 gezeigt ist, wird jedesmal eine Bremsung bewirkt, wenn die Rolle ihre Spitze passiert. Alle Laufbahnen besitzen an ihrer tiefsten Stelle eine Vertiefung 41, die so tief ist, daß die Rolle und damit der Hebel in der entsprechenden Stellung, die die Ruhestellung bestimmt, sicher eingerastet bleiben.
  • Fig. 3 zeigt das Rückholsystem, durch das der Hebel 31 in die zentrale Stellung zurückgeholt wird. An dem Hebel ist in Nähe der Laufbahn 33 ein Lappen 50 vorgesehen, der einen Zapfen aufweist, auf den das Ende 42 eines Kolbens 43 aufgesteckt ist. Dieser Kolben kann sich in einem Zylinder 44 bewegen, indem er eine zwischen ihm und dem Zylinder angeordnete Rückholfeder 45 komprimiert. Das der Laufbahn entgegengesetzte Ende des Zylinders 44 ist an dem Körper 1 durch einen an diesem befestigten zylindrischen Zapfen 46 befestigt.
  • Bei dieser Ausführungsform beträgt der Winkel α zwischen der allgemeinen Richtung des Hebels 31 und der Achse der Rückholfeder 45 etwa 45°.
  • Wie die schematische Darstellung von Fig. 4 zeigt, kann dadurch die Rückholfeder 45 eine große Länge erhalten und kann das für die Winkelbewegung des Hebels 31 erforderliche Moment im wesentlichen konstant sein.
  • Wenn nämlich die Rückholkraft F der Rückholfeder 45 zunimmt, verringert sich der Abstand d der Achse YY&min; von der Achse der Rückholfeder 45.
  • Bei der beschriebenen Ausführungsform befindet sich der Einhängungspunkt P der Rückholfeder 45 in Nähe der durch die Achsen XX&min; und YY&min; laufenden Ebene, wodurch der untere Teil der Wand 1 für die Befestigung der Kontaktgruppen frei bleibt.
  • Dagegen bringt diese Anordnung eine Begrenzung des möglichen Hubes des Hebels 31 mit sich, der sich nur in dem Winkelbereich verschwenken kann, der sich im linken Teil von Fig. 3 befindet.
  • Da das bewegliche Schwenkelement 14 mit dem Hebel 31 verbunden sein muß und da der Winkelhub dieses Hebels die Hälfte des Hubes, den das Schwenkelement 14 ausführen kann, beträgt, muß zwischen diesen beiden Elementen eine Ein-Richtungs-Kupplung vorgesehen werden. Diese Kupplung erhält man einfach durch einen Vorsprung 47, der an dem Schwenkelement 14 befestigt ist und an der der Rückholfeder 45 gegenüberliegenden Seite des Hebels zum Anschlag kommt. Dieser Vorsprung ist zu dem bereits beschriebenen Vorsprung 29 symmetrisch. Damit der Hebel 31 wirksam in einer Stellung, in der die Rolle 37 in die Vertiefung 48 der Laufbahn eintritt, gehalten wird, kann die Rückholfeder 45 in dem Zylinder 44 vorkomprimiert werden, so daß sie eine bestimmte Kraft entwickelt, die bestrebt ist, die Rolle in Fig. 3 nach rechts zu bewegen.
  • Dem Hebel 32 ist seinerseits ein Rückholsystem zugeordnet, das wie das Rückholsystem für den Hebel 31 ausgebildet ist und das mit dem beweglichen Schwenkelement 14 durch einen Vorsprung 29 des Schwenkelements (Fig. 1) in einer Richtung gekoppelt ist. Das Rückholsystem ist jedoch bezüglich einer vertikalen Achse WW&min; symmetrisch, die durch den Punkt O läuft, und arbeitet mit der Laufbahn 34 zusammen.
  • Durch diese beiden Rückholsysteme wird das Schwenkelement in seiner zentralen Ruhestellung gehalten.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform (Fig. 1) der Vorrichtung zur Führung von Elementen 31, 32 in Form der Rollen 37 und 38 wird die Bewegung der Führungsstange 56, die die Rolle 37 hält, zur Erzeugung einer Dämpfung benutzt. Zu diesem Zweck besitzt die Stange 56 die Form eines Zylinders, der in eine Bohrung 51 des Hebels 31 eingepaßt ist, so daß eine Drosselung durch die in der Bohrung enthaltene Luft bewirkt wird.
  • Dadurch werden schnelle, wiederholte Schwingungen des Betätigungsorgans vermieden, wenn man es zufällig vor seiner Rückkehr in die Ruhestellung losläßt. Diese Maßnahme ist auf jeden Fall erforderlich, um zu vermeiden, daß der Hebel 31 an dem Zylinder 44 anstößt.
  • Wenn die Bewegung des Betätigungsorgans in einer gewissen Ebene die Einrastung in manchen Stellungen erfordert, besitzt die benutzte Laufbahn Zähne, wie sie in Fig. 1 bei der Laufbahn 35 dargestellt sind, während der Hebel mit dem Schwenkelement beispielsweise durch eine Schraube 53 (in Fig. 3 in unterbrochenen Linien dargestellt) verbunden ist. Hierbei wird die Rückholung nur durch den Druck bewirkt, den die Feder 39 auf die Rolle 37 überträgt. Dabei kann der Zylinder 44 wegfallen, wenn gewünscht wird, daß sich der Hebel 31 in dem rechts von der Ruhestellung gelegenen Bereich verschwenken kann.
  • Obwohl die in Fig. 4 gezeigte Anordnung ein Rückholmoment erzeugen kann, das nicht wesentlich zunimmt, wenn der Hebel 31 nach links bewegt wird, kann auch eine Abnahme dieses Moments erreicht werden, um eine Ermüdung der Bedienungsperson zu vermeiden.
  • Dies kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, daß die Laufbahn 33 in Fig. 4 mit der Kurve C dargestellte Krümmung erhält, deren Krümmungsradius R größer als der Abstand der Achse YY&min; von dem Punkt ist, an dem sich die Vertiefung 48 befindet. Durch diese Maßnahme kann die Feder 39 ein Moment erzeugen, das sich von dem von der Rückholfeder 45 ausgeübten Moment abzieht.

Claims (5)

1. Schaltorgan mit zwei unabhängigen, durch die Bewegungen eines Betätigungshebels entsprechend verschwenkbaren Schwenkelementen, deren zueinander senkrechte Achsen sich schneiden, so daß sie ein Kugelgelenk bilden, wobei jedes Schwenkelement durch die Schubwirkung eines von zwei zugeordneten, um dieselbe Achse wie das Schwenkelement schwenkbaren Hebeln in seine Ruhestellung gebracht wird, von denen jeder mit dem Ende einer ihn beaufschlagenden Rückholfeder verbunden ist, wobei die Ruhestellung des Betätigungshebels durch eine Stellung bestimmt ist, in der die Hebel an einem mit dem Rahmen fest verbundenen Anschlag anliegen, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils die zwei demselben Schwenkelement (13, 14) zugeordneten Hebel (31, 32) auf gegenüberliegenden Seiten des Mittelpunktes (O) des Kugelgelenks angeordnet sind,
daß die an dem dem Anschlag benachbarten Ende des Hebels (31, 32) befestigte Rückholfeder (45) mit ihrem anderen Ende an einem Punkt (P) des Rahmens (1) eingehängt ist,
daß der Winkel (α) zwischen der Achse der Rückholfeder (45) und der allgemeinen Richtung des Hebels (31, 32) etwa 45° beträgt und
daß der Anschlag von einer zentralen Vertiefung (48) gebildet wird, die auf einer gekrümmten Laufbahn (33) vorgesehen ist, auf der ein Element (37) des Hebels (31) elastisch aufliegt.
2. Schaltorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt (P) der Ebene benachbart ist, die durch die Drehachsen (XX&min;, YY&min;) der beiden Schwenkelemente (13, 14) läuft, und daß die Achse (VV&min;) der Feder (45) in Nähe der Vertiefung (48) verläuft, wenn der Hebel (31) die Ruhestellung einnimmt.
3. Schaltorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholfeder (45) im Inneren des Rahmens leicht zugänglich angeordnet ist, daß der Hebel (31) und das Schwenkelement (14), dem er zugeordnet ist, durch ein einfaches, lösbares Element (53) miteinander fest verbindbar sind und daß die Laufbahnen (33, 34, 35) aus leicht ausbaubaren, im Inneren des Rahmens angeordneten Organen bestehen.
4. Schaltorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R) der gekrümmten Laufbahn (33) größer als der Abstand der Drehachse (YY&min;) des Hebels (31) von dem Punkt ist, an dem sich die Vertiefung (48) befindet.
5. Schaltorgan nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (37) des Hebels (31) aus einer Rolle besteht, die mit einem Kolben (56) verbunden ist, der sich zur Bildung eines Bewegungsdämpfers in einer zylindrischen Bohrung (51) bewegt.
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