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Federantrieb für elektrische Schaltgeräte Die Erfindung betrifft einen
Federantrieb für elektrische Schaltgeräte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1. Derartige Federantriebe sind bereits bekannt. Bei diesen bekannten Federantrieben
sind mindestens ie eine Feder für die Ein- und Ausschaltbewegungen sowie zusätzliche
Endlaaendämofunaen und Verklinkungseinrichtungen vorgesehen. Diese bedingen einen
hohen technischen Aufwand sowie einen relativ aroßen Platzbedarf. Außerdem treten
bei die-bet edersDeicherantrieben in nachteiliger Weise schlaaartiap Rei -anspruchungen
auf, die u. a. zu einem starken Rückprall führen. Der Erfindung liegt daher die
Aufgabe zugrunde, einen Federantrieb der Zeich der eingangs genannten Art zu schaffen,
der einfach und platzsparend im Aufbau ist und bei dem eine schnelle Schaltstiftbewequnq
im beiden Scha@erichtungen mit einer gemeinsamen Antriebsfeder, die außerdem die
En@lagendämpfung übernimmt, erfolgt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
den Patentanspruch 1 kennzeichnenden Merkmale qelöst.
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in Figur 4 den @@@@ Ber der erfindungsgemäßen Lösung wird bei Verwendung
von bereits in e;nracnen tntrleben erprobten und bewährten Elementen die Zugfeder
nach dem Spannen in den Totpunkt @er Schalteinrichtung über die
Kupplung
mit dem Schaltgestänge verbunden und bei weiterer Drehbewegung über den Totpunkt
hinaus beschleunigt die Feder das Schaltgestänge und damit den Schaltstift nach
"Ein" oder "Aus" (abhängig von der jeweiligen Drehrichtung). Die Kupplung zwischen
dem Schaltgestänge und der Feder bleibt bis zum nächsten Spannvorgang bestehen,
deshalb wird das überschwingende Schaltgestänge in die jeweilige Endstellung zurückgezogen.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird ein Schalter geschaffen, der äußerst einfach
und klein im Aufbau und somit billig in der Herstellung ist.
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Eine sehr zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die
Schalteinrichtung drei unabhängig voneinander drehbar gelagerte Scher ben aufweist;
daß eine erste Scheibe mit dem Antriebsmotor verbunden ist; daß eine zweite Scheibe
mit dem übertragungsgestänge verbunden ist; daß die dritte Scheibe mit einer Zugfeder
verbunden ist; daß die erste Scheibe einen Mitnehmer aufweist, der mit der dritten
Scheibe in Eingriff bringbar ist, um diese für eine Teildrehung mitzunehmen; daß
das Klinkensystem eine Verklinkung aufweist mit einer Kuppelklinke, die mit der
zweiten Scheibe in Eingriff bringbar ist, um diese für eine Teildrehung mit der
dritten Scheibe zu verklinken; und daß das Klinkensystem eine Entklinkungseinrichtung
aufweist mit einer Klinke, die mit der Kuppelklinke in Eingriff bringbar ist, um
diese zu entklinken und die von einer an der ersten Scheibe angebrachten Steuerbahn
betätigbar ist (Figur 1, 2). In vorteilhafter Weise ist dabei die Kuppelklinke an
der dritten Scheibe angebracht, die Klinke der Entklinkungseinrichtung ist am Gehäuse
befestigt.
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Gemäß einer anderen, sehr vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen,
daß die Schalteinrichtung drei unabhängig voneinander drehbar gelagerte Scheiben
aufweist; daß eine erste Scheibe mit dem Antriebsmotor verbunden ist; daß eine zweite
Scheibe mit dem übertragungsgestänge verbunden ist; daß die dritte Scheibe mit einer
Zugfeder verbunden ist; daß die erste Scheibe einen Mitnehmer aufweist, der mit
der dritten Scheibe in Eingriff bringbar ist, um diese für eine Teildrehung mitzunehmen;
daß die dritte Scheibe einen Mitnehmer aufweist, der mit zweiten Scheibe in Eingriff
bringbar ist, um diese für eine Teildrehung mitzunehmen; und daß eine Feder vorgesehen
ist, die den Schaltstift in seinen Endstellungen hält (Figur 3, 4). Diese Ausgestaltung
kommt
ganz ohne Klinkensystem aus.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die den Schaltstift in
seinen Endstellungen haltende Feder eine Druckfeder, die insbesondere mit einem
Ende am Schaltstift bzw. am Ubertragungsgestänge angreift und mit dem anderen Ende
gestellfest angebracht ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung sind die Mitnehmerstifte, die parallel
zur Drehachse der Scheibe angeordnet sind und die zweiten bzw. dritten Scheiben
weisen im wesentlichen halbkreisförmige Ausnehmungen auf, an deren Enden Anschläge
für die Mitnehmer vorgesehen sind. Zweckmäßig sind die Anschläge der Form der Mitnehmer
angepaßt.
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Eine besonders einfache und kompakte Lösung ergibt sich, wenn die
Scheiben auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind.
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Gemäß vorteilhafter Ausgestaltungen kann eine mechanische oder elektromagnetische
Schnellauslösung vorgesehen sein, wobei insbesondere die dritte Scheibe zu diesem
Zweck zwei in verschiedenen Ebenen angebrachte Nocken aufweist, mit denen in beiden
Drehrichtungen kurz nach Überlaufen des Totpunktes Elektromagnete in Eingriff bringbar
sind.
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Vorteilhaft werden mittels der Nocken Motorsteuerkontakte betätigt,
die im Totpunkt angeordnet sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihre Ausgestaltungen sind in
der Zeichnung dargestellt und im folgenden beschrieben.
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Es zeigen: Figur 1 eine erste Ausgestaltung eines Federantriebs mit
einem Klinkensystem in der "AUS"-Stellung; Figur 2 den Federantrieb der Figur 1
in der "EIN"-Stellung; Figur 3 eine Ausgestaltung eines Federantriebes ohne Klinkensystem
in der "AUS"-Stellung; Figur 4 den Federantrieb der Figur 3 in der "ElN"-Stellung;
Figur 5 eine elektromagnetische Schnellauslöseeinrichtung.
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Es wird zunächst auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen, in denen
ein Federantrieb 2 mit einem Klinkensystem 4 dargestellt ist. Der Federantrieb 2
besteht aus einem Antriebsmotor 6, der eine Schalteinrichtung 8 antreibt, die drei
auf einer gemeinsamen Achse 8 angeordnete Scheiben 10, 12 und 14 aufweist. Die erste
Scheibe 10 wird vom Antriebsmotor 6 unmittelbar angetrieben und weist eine Steuerbahn
16 auf, die, wie weiter unten beschrieben ist, mit dem Klinkensystem zusammenarbeitet.
Die zweite Scheibe 12 weist einen Stift 18 auf, an dem eine Schaltübertragungsstange
20 angelenkt ist, deren anderes Ende an einem Stift 22 angelenkt ist, der am Schaltstift
24 angebracht ist. Die zweite Scheibe 12 weist an ihrem Umfang, einander gegenüberliegend,
zwei Nuten 26, 28 auf, die, wie weiter unten beschrieben ist, mit dem Klinken system
zusammenwirken. Zwischen der ersten Scheibe 10 und der zweiten Scheibe 12 ist die
dritte Scheibe 14 auf der Achse 8 angeordnet. Die dritte Scheibe 14 weist einen
Stift 30 auf, an dem eine Zugfeder 32 mit einem ihrer Enden befestigt ist. Das andere
Ende der Zugfeder 32 ist gestellfest angebracht. Die dritte Scheibe 14 weist an
ihrem Umfang eine Ausnehmung 34 auf, an deren Enden Anschläge 36, 38 vorgesehen
sind. Die Anschläge 36,38 sind in zweckmäßiger Weise der Form eines auf der ersten
Scheibe 10 angebrachten Stiftes 40, mit dem sie zusammenwirken, angepaßt. Die Bogenlänge
der Ausnehmung 34 bzw. des verbleibenden Kreisbogenteiles ist auf die Freilauf-
bzw. Mitnahmeteildrehung abgestimmt. Das Klinkensystem 4 besteht aus einer Kupplungsklinke
42, die an der dritten Scheibe 14 drehbar angebracht und mit dieser mitbewegt wird
und die in Form eines zweiarmigen Hebels ausgebildet ist, wobei an einem Ende des
Hebels ein mit den Nuten 26, 28 zusammenwirkender Fortsatz 44 angebracht ist, und
am anderen Ende eine am (nicht dargestellten) Antriebsgehäuse angebrachte Entklinkungsklinke
46 angreift, die in einem Lager 48 drehbar gelagert ist und die gleichfalls die
Form eines zweiarmigen Hebels aufweist, wobei der eine Arm 50, mit der Kupplungsklinke
42 zusammenwirkt und der andere Arm 52 mit der Steuerbahn 16 der Scheibe 10.
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Nachfolgend ist die Arbeitsweise des in den Figuren 1 und 2 dargestellten
Federantriebes 2 beschrieben. Um von der in Figur 1 dargestellten "AUS"-Stellung
in die in Figur 2 dargestellte "EIN"-Stellung zu gelangen, bewegt der Motor (oder
ein Handantrieb) die Schei-
be 10 um etwa 900 im Uhrzeigersinn.
Dabei entklinkt die Steuerbahn 16 über die Entklinkungsklinke 46 die Kupplungsklinke
42, so daß die Verbindung zwischen der Scheibe 12 und der Scheibe 14 aufgelöst ist.
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Wenig später greift der Mitnehmer 40 bei 36 in die Scheibe 14 ein,
wodurch beim Weiterdrehen der Scheibe um etwa 1800 die Zugfeder 32 bis zum Totpunkt
gespannt wird. Die Kupplungsklinke 42 wird dabei von der Scheibe 14 mitgenommen,
kommt außer Eingriff mit Entklinkung 50 und rastet in die Nut 26 der Scheibe 12
ein, so daß nun wieder eine Verbindung zwischen den Scheiben 12 und 14 hergestellt
ist. Wenn nun die Scheibe 10, und damit die Scheiben 12 und 14 wenige Grad weiterlaufen,
wird die Scheibe 12 durch die Zugfeder 32 mit hoher Geschwindigkeit im Uhrzeigersinn
weitergedreht. Da durch die Kuppelklinke 42 verbunden, führt die Scheibe 12 die
gleiche Bewegung aus. Dadurch wird der Stift 18 um 1800 gedreht, wodurch die Schaltübertragungsstange
20 den Schaltstift 24 schnell einschaltet. Wenn die Endstellung "EIN" erreicht ist,
wird der Motor abgeschaltet; die Scheibe 10 erreicht dabei etwa die dargestellte
Ruhestellung.
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Um von der in Figur 2 dargestellten "EIN"-Stellung wieder zurück
in die in Figur 1 dargestellte AUS-Stellung zu gelangen, bewegt der Motor 6 die
Scheibe 10 um etwa 900 im Gegenuhrzeigersinn. Dabei entklinkt der Nocken 16 über
die Entklinkungsklinke 46 die Kuppelklinke 42, so daß die Verbindung zwischen den
Scheiben 12 und 14 aufgelöst ist. Wenig später greift der Mitnehmer 40 bei 38 in
die Scheibe 14 ein, wodurch beim Weiterdrehen der Scheibe um etwa 1800 die Feder
32 wiederum bis zum Totpunkt gespannt wird. Die Kuppelklinke 42 rastet dann in die
Nut 28 der Scheibe 12 ein, so daß nun wieder eine Verbindung zwischen den Scheiben
12 und 14 hergestellt ist. Wenn nun die Scheibe 10, und damit die Scheiben 14 und
12, wenige Grad weiterlaufen, wird die Scheibe 14 durch die Feder 32 mit hoher Geschwindigkeit
im Gegenuhrzeigersinn weitergedreht. Da durch die Kuppelklinke 42 verbunden, führt
die Scheibe 12 die gleiche Bewegung aus, d. h.
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der Schaltstift 24 wird schnell ausgeschaltet. Wenn die Endstellung
"AUS" erreicht ist, wird der Motor 6 abgeschaltet, die Scheibe 10 erreicht dann
etwa die dargestellte Ruhestellung.
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Besonders vorteilhaft bei dieser Anordnung ist, daß nur eine gemeinsame
Feder 32 für die "EIN"- und "AUS"-Bewegung benötigt wird und
diese
Feder während und nach dem Schaltvorgang mit dem Schaltstiftantrieb (Scheibe 12)
verbunden bleibt. Hierdurch sind die Endstellungen des Schaltstiftes 24 klar definiert.
Nur während des Federspannvorganges wird für einige Sekunden die Verbindung zwischen
den Scheiben 12 und 14 gelöst.
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Es wird nun auf die Figuren 3 und 4 Bezug genommen, in denen ein Federantrieb
62 ohne Klinkensystem dargestellt ist. Der Federantrieb weist wiederum einen Antriebsmotor
66 auf, sowie drei auf einer gemeinsamen Achse 68 angeordnete Scheiben 70, 72 und
74. Die Scheibe 72 weist einen Stift 78 auf, an dem eine Schaltübertragungsstange
80 angelenkt ist, deren anderes Ende an einem Stift 82 angelenkt ist, der mit dem
Schaltstift 84 verbunden ist. Die Scheibe 70-weist einen parallel zu ihrer Drehachse
angeordneten Mitnehmerstift 86 auf, der mit einer kreisbogenförmigen Ausnehmung
88, die sich über einen Teil des Umfanges der Scheibe 74 erstreckt, zusammenwirkt.
Die Enden der Ausnehmung 88 werden von Anschlägen 90 und 92 begrenzt. Neben dem
Anschlag 92 ist auch an der Scheibe 74 ein sich parallel zu deren Drehachse erstreckender
Mitnehmerstift 94 angeordnet. Dieser Mitnehmerstift 94 arbeitet mit einer in der
Scheibe 72 vorgesehenen kreisbogenförmigen Ausnehmung 96 zusammen, die sich entlang
eines Teils des Umfanges der Scheibe 72 erstreckt und die von Anschlägen 98 und
100 begrenzt wird. Eine Zugfeder 102 ist mit einem ihrer Enden der Scheibe 74 und
mit dem anderen Ende gestellfest angebracht.
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Nachfolgend ist die Arbeitsweise des in den Figuren 3 und 4 dargestellten
Federantriebs 62 beschrieben, wobei von der in Figur 3 dargestellten "AUS"-Stellung
ausgegangen ist. Aus dieser Stellung bewegt der Motor bzw. ein Handantrieb die Scheibe
70 um etwa 900 im Uhrzeigersinn, so daß der Mitnehmerstift 86 bei 92 in die Scheibe
74 eingreifen kann. Beim Weiterdrehen der Scheibe 70 und der mitgenommenen Scheibe
74 um etwa 18"0, wird die Zugfeder 102 bis zum Totpunkt gespannt. Dabei kommt der
Mitnehmerstift 94 an der Scheibe 74 zur Anlage an den Anschlag 98 der Scheibe 72.
Wenn nun die Scheibe 70, und damit die Scheiben 72 und 74 wenige Grad weiterlaufen,
wird die Scheibe 74 durch die Feder 102 mit hoher Geschwindigkeit im Uhrzeigersinn
1800 weitergedreht, die Scheibe 72 wird mitgenommen und
der Schaltstift
84 dadurch schnell eingeschaltet. Wenn die Endstellung "EIN" erreicht ist, wird
der Motor 66 abgeschaltet und die Scheibe 70 erreicht etwa die dargestellte Ruhestellung.
Der Schaltstift 84 wird in der "EIN"-Stellung einer Druckfeder 104 gehalten, die
in den Totpunkt der Scheibe 72 wirkt. Der Schaltvorgang von der "EIn"-Stellung in
die "AUS"-Stellung erfolgt entsprechend im Gegenuhrzeigersinn.
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Da bei dieser Ausgestaltung eine Verklinkung zwischen den Scheiben
72 und 74 fehlt, kann der Schaltstift 84 durch die Feder 102 nicht in eine definierte
Endstellung gezogen werden. Diese Funktion übernimmt die zusätzliche Feder 104.
Außerdem kann mit dieser-Feder 104 in vorteilhafer Weise erfindungsgemäß das Verhältnis
zwischen Ein-und Ausschaltgeschwindigkeit verändert werden.
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Falls für die zuvor erläuterten Antriebssysteme eine mechanische-oder
elektromagnetische Schnellauslösung als zweckmäßig erachtet oder benötigt wird,
kann diese entsprechend Figur 5 ausgeführt werden. Die Schnellauslöseeinrichtung
106 weist zwei an der Scheibe 108, entspr. 74 bzw. 14, an der die Auslösezugfeder
11Q, entspr. 102 oder 32, angebracht ist, angebrachte Nocken 112, 114 auf, die in
verschiedenen Ebenen angebracht sind. In die Nocken 112, 114 können Elektromagnete
116, 118 eingreifen. Nach dem überlaufen des Totpunktes bei Rechtsdrehung (vergl.
b) legt sich z. B. die Nocke 112 gegen einen Riegel 120, der vom Elektromagnet 116
betätigt wird.
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Bei einer Linksdrehung über den Totpunkt erfolgt ein Anlegen eines
Nockens 124 gegen den Riegel 126 eines Elektromagneten 128 (vergl.
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c). Durch Motorsteuerkontakte 130, 132 wird durch die Nocken 112,
114, 124 jeweils im Totpunkt der Motorstromkreis unterbrochen, so daß der Motor
ein wenig später zum Stillstand kommt. Die Schnellauslösung "EIN" oder "AUS" erfolgt
dann durch Betätigung der Elektromagnete 116 oder 118.
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Bezugszeichenliste 2 Federantrieb 4 Klinkensystem 6 Antriebsmotor
8 Achse 10 Scheibe (1.) 12 " (2.) 14 " (3.) 16 Steuerbahn 18 Stift 20 Schaltübertragungsgestänge
22 Stift 24 Schaltstift 26 Nut 28 30 Stift 32 Zugfeder 34 Ausnehmung 36 Anschlag
38 40 Stift 42 Kupplungsklinke 44 Fortsatz 46 Entklinkungsklinke 48 Lager 50 Arm
52 54 -56 -58 -60 -62 Federantrieb 64 -66 Antriebsmotor 68 Achse 70 Scheiben 72
Scheiben 74 76 -78 Stift 80 Schaltübertragungsgestänge 82 Stift 84 Schaltstift 86
Mitnehmerstift 88 Ausnehmung 90 Anschlag 92 94 Mitnehmerstift 96 Ausnehmung 98 Anschlag
100 102 Zugfeder 104 Druckfeder 106 Schnellauslöseeinrichtung 108 Scheibe 110 Auslösezugfeder
112 Nocken 114 116 Elektromagnet 118 120 Riegel 122 124 126 Riegel 128 Elektromagnet
130 Motorsteuerkontakt 132
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