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Die Erfindung betrifft einen Fahrtschreiber mit
Chipkarten-Aufnahmeaggregaten
und mit einer Transportanordnung zum Verbringen einer in der Lese-/Schreibposition
befindlichen Chipkarte in die Entnahmeposition, wobei die Transportanordnung
im wesentlichen einen in seiner Drehrichtung umsteuerbaren Stellmotor,
ein Untersetzungsgetriebe und eine Schubeinrichtung umfasst.
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Bei der Verwendung von Chipkarten
in Nutzfahrzeugen dienen die den Fahrern zugeordneten Chipkarten
der fahrerbezogenen Speicherung wenigstens der persönlichen
Arbeits- und Ruhezeiten. Dabei machen Fahrer- und Fahrzeugwechsel
sowie Verkehrskontrollen relativ häufig Eingaben und Entnahmen
der Chipkarten in bzw. aus dem der Datenerfassung dienenden Fahrtschreiber
erforderlich.
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Derartige Fahrtschreiber sind im
allgemeinen als Einbaugeräte
mit einem flachen, quaderförmigen
Einbaugehäuse
konzipiert. Den Chipkarten-Aufnahmeaggregaten und deren Antriebsmittel, die
bewirken, dass eine in der Lese-/Schreibposition befindliche Chipkarte
in die Entnahmeposition verbracht wird, steht daher von vornherein
ein sehr geringer Bauraum zur Verfügung. Auf der anderen Seite verursachen
während
ihres Gebrauchs verformte, dass heißt, gewölbte bzw. gewellte Chipkarten,
insbesondere wenn diese auf Grund einer Verformung mit einem gewissen
Kraftaufwand von Hand in die Lese-/Schreibposition vorgesteckt worden
sind, einen erheblichen Kraftbedarf, um sie wieder in die Entnahmeposition
transportieren zu können.
Dieser Kraftbedarf muss von den Antriebsmitteln aufgebracht und übertragen
werden, was einen stabilen Aufbau und somit ausreichend Bauraum
erforderlich macht. Hinzu kommt, dass es einerseits auf Grund der
geringen Bauhöhe
des Fahrtschreibers erforderlich andererseits hinsichtlich der Kontaktierung zweckmäflig ist,
die Chipkarten-Aufnahmeaggregate und die Antriebsmittel unmittelbar
der Leiterplatte des Fahrtschreibers zuzuordnen. Auf letzterer herrscht
jedoch, obwohl sie bezogen auf den Grundriss des Fahrtschreibergehäuses weitgehend
formatfühlend
ausgebildet ist, auf Grund eines hohen Bestückungsgrades erheblicher Platzmangel,
so dass für
beide Chipkarten-Aufnahmeaggregate vorzugsweise ein einziger Stellmotor
vorgesehen wird, welcher unter Zwischenschaltung einer den Kraftfluss umlenkenden
Schubeinrichtung nach dem Betätigen einer
entsprechenden Taste den Transport der Chipkarte des Fahrers oder
derjenigen des Beifahrers in die jeweilige Entnahmeposition bewirkt.
Dabei ist die Wahl des Stellmotors hinsichtlich seiner Leistung derart
zu treffen, dass der Transport einer Chipkarte in die Entnahmeposition
gegebenenfalls auch bei extremem Kraftbedarf sowie innerhalb einer
zumutbaren, relativ kurzen Wartezeit erfolgen kann. Auf der anderen
Seite sind für
den Anwendungsfall "Fahrtschreiber" die Kosten und die Stromaufnahme
des Stellmotors möglichst
niedrig zu halten, so dass dem zwischen dem Stellmotor und der Schubeinrichtung vorgesehenen
Untersetzungsgetriebe, was dessen Raumbedarf und Wirkungsgrad anbelangt,
eine entscheidende Bedeutung zukommt.
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Mit der
DE-U 200 15 100.2 ist im
Zusammenhang mit dem Verschieben von Chipkarten in die Entnahmeposition
eine Transportanordnung bekannt geworden, bei welcher ein zwischen
einem Stellmotor und einer Schubeinrichtung vorgesehenes Untersetzungsgetriebe
als zweistufiges Schneckengetriebe ausgebildet ist, was abgesehen
vom Bauteileaufwand und den durch extreme Verschachtelung verursachten
ungünstigen
Montagebedingungen einen relativ schlechten Wirkungsgrad zur Folge hat.
Dementsprechend ist bei diesem Antriebskonzept ein Stellmotor mit
einer relativ hohen Leistung vorzusehen, damit auch bei erhöhter Reibung
einer Chipkarte in dem betreffenden Aufnahmeaggregat für das Ausgeben
der Chipkarte in der vorgesehenen Zeit ausreichend Drehmoment zur
Verfügung
steht, womit ein hohes Maß an
Verschleißanfälligkeit
in Kauf genommen werden muss.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
bestand somit darin, ein für
die gattungsgemäße Verwendung
geeignetes Untersetzungsgetriebe zu schaffen, welches bei guter
Serientauglichkeit bezüglich
Herstellung und Montage der Getriebebauteile und geringer Verschleißanfälligkeit
einen hohen Wirkungsgrad bietet und mit einem möglichst geringen Raumbedarf
realisierbar ist.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe
sieht vor, dass das Untersetzungsgetriebe wenigstens teilweise als
Umlaufgetriebe ausgebildet ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Transportanordnung ein wenigstens
die Schubeinrichtung führendes
und das Untersetzungsgetriebe lagerndes Gehäuse zugeordnet ist, dass eine
ortsfeste Verzahnung des Umlaufgetriebes unmittelbar an dem Gehäuse ausgebildet
ist, dass an dem Gehäuse
Mittel zum verdrehsicheren Anflanschen des Stellmotors vorgesehen
sind und dass die ortsfeste Verzahnung des Umlaufgetriebes koaxial
zur Welle des Stellmotors an dem Gehäuse ausgebildet ist.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der
gefundenen Lösung
besteht darin, dass das Umlaufgetriebe zweistufig ausgebildet ist,
und dass der eine Planetenradträger
auf der Welle des Stell motors der andere Planetenradträger auf
einer an einem dem Gehäuse
zugeordneten Deckel ausgebildeten Buchse gelagert ist.
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Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
beschreiben die nicht zitierten Unteransprüche oder gehen aus der Beschreibung
der Zeichnungen hervor.
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Der entscheidende Vorteil, den das
erfindungsgemäße Untersetzungsgetriebe
bietet, ist insbesondere darin zu sehen, dass durch Vorsehen eines
Umlaufgetriebes, vorzugsweise eines zweistufigen Umlaufgetriebes,
mit ausschließlich
in parallelen Ebenen liegenden Stirnzahnrädern ein größtmöglicher Wirkungsgrad erzielt
wird, und somit für
das Verschieben einer Chipkarte in die Entnahmeposition, und zwar
in einer relativ kurzen Zeit, bei gegebener Antriebsleistung eine
hohe Stellkraft zur Verfügung steht.
Mit anderen Worten, die Erfindung bietet eine optimale Nutzung der
Leistung des vorgesehenen Stellmotors bzw. sie ermöglicht im
Hinblick auf den Stand der Technik für das Inentnahmepositionbringen
der Chipkarten die Verwendung eines gegebenenfalls preisgünstigeren
Stellmotors geringerer Leistung und somit geringerer Stromaufnahme.
Letztere ist ohnehin möglichst
gering zu halten, da die Stromaufnahme des Fahrtschreibers aus Sicherheitsgründen durch
gesetzliche Vorschriften begrenzt ist.
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Vorteilhaft ist außerdem,
dass durch Vorsehen von vorzugsweise jeweils drei Planetenrädern in jeder
Stufe des Umlaufgetriebes ein hoher Zahneingriff-Überdeckungsgrad
gegeben ist und somit der Modul der Verzahnungen trotz des fallweise,
dass heißt,
bei Schwergängigkeit
einer Chipkarte, zu übertragenden
hohen Drehmomentes, klein gehalten werden kann, so dass das Untersetzungsgetriebe
innerhalb eines relativ gerin gen Bauraumes sowohl in Achsrichtung
insbesondere aber auch, da nur zwei Achsen vorgesehen sind, quer
zu den Achsen realisierbar ist. Dabei finden einfache und somit
leicht herstellbare Getriebebauteile Anwendung, welche in Verbindung
mit der vorgesehenen konstruktiven Gestaltung der Transportanordnung
eine vollautomatische Montage gestatten.
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Im Folgenden sei die Erfindung anhand
der beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht einer gattungsgemäßen Transportanordnung
mit abgenommenem Deckel,
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2 eine
Ansicht der Innenseite des Deckels,
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3 eine
perspektivische Darstellung der Transportanordnung mit abgenommenem
Deckel und einer Explosionsdarstellung des Untersetzungsgetriebes.
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Wie aus der 1 ersichtlich ist, sind die Funktionselemente
der Transportanordnung in einem Gehäuse 1 gelagert, welches
mittels eines Deckels 2 schließbar ist. Ein in dem Gehäuse 1 ausgebildeter Kanal 3 ist
für die
Lagerung von mehreren als flexible Kraftleiter 4 und 5 dienende
Kugeln, von denen jeweils eine mit 6 bzw. 7 bezeichnet
ist, vorgesehen. Mit 8 ist ein in den Kanal 3 eingreifender
Schieber bezeichnet, welcher mit einer Verzahnung 9 versehen ist
und an welchem eine in den Zeichnungen nicht sichtbare Zunge ausgebildet
ist, die in einen in dem Gehäuse 1 ausgeformten
Schlitz 10 eingreift. Diese Bauform einer Schubeinrichtung
ermöglicht
die Übertragung
großer
Stellkräfte
bei relativ geringer Reibung. Denkbar ist aber auch eine Schubeinrichtung mit
einer Zahnstange, die Betrieblich mit zwei sich kreuzenden Zahnstangen
in Eingriff steht.
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Die Verzahnung 9 des Schiebers 8 steht
in Eingriff mit einer Stirnverzahnung 11 eines Zahnradpaares 12,
welches auf einem an dem Gehäuse 1 ausgebildeten
Hohlzapfen 13 drehbar gelagert ist. Der Hohlzapfen 13 und
weitere Hohlzapfen 14, 15, 16 und 17,
die mit nicht näher
bezeichneten Sackbohrungen versehen sind, dienen der Aufnahme des Deckels 2,
indem an dem Deckel 2 angeformte Zapfen 18, 19, 20, 21 und 22 in
die Hohlzapfen, 13, 14, 15, 16 und 17 eingreifen.
Ferner sind an dem Deckel 2 Haken 23, 24, 25, 26, 27 und 28 ausgebildet,
welche nach der Montage der Funktionselemente beim Zusammenfügen von
Deckel 2 und Gehäuse 1 das Gehäuse 1 bzw.
dessen umlaufenden Rand 29 hintergreifen und auf diese
Weise den Deckel 2 an dem Gehäuse 1 haltern. Dass
heißt,
die Transportanordnung ist als eine selbständige und unabhängig von einem
Gerät handhabbare
Baugruppe ausgebildet. Die eigentliche Befestigung des Deckels 2 an
dem Gehäuse 1 erfolgt
mittelbar, und zwar beim Befestigen der Transportanordnung beispielsweise
an einer, weil nicht erfingungswesentlich, nicht dargestellten Leiterplatte
des Fahrtschreibers, in dem durch die Leiterplatte und durch Durchgangsbohrungen 30, 31, 32, 33 und 34 in
den Hohlzapfen 13, 14, 15, 16, 17 des
Gehäuses 1 hindurchgeführte Schrauben
mit den Zapfen 18, 19, 20, 21, 22 des
Deckels 2 verschraubt werden. Von den an dem Deckel 2 angeformten
konzentrischen Rippen 35 und 36 dient die Rippe 35 einem
Planetenradträger 36 des
Untersetzungsgetriebes als axiale Führung, die Rippe 36 der Zentrierung
von Deckel 2 und Gehäuse 1 in
Bezug auf die Welle 37 eines in seiner Drehrichtung umsteuerbaren
Stellmotors 38, welcher an dem Gehäuse angeflanscht und mittels
Schrauben, von denen eine in 3 sichtbar
und mit 39 bezeichnet ist, befestigt ist. Eine konzentrisch
zu den Rip pen 35, 36 an dem Deckel 2 ausgeformte
Buchse 40 dient einem Planetenradträger 41 des Untersetzungsgetriebes
als radiale Führung.
Mit 42 und 43 sind in dem Deckel 2 ausgebildete,
den Kugeln 6, 7 zugeordnete Führungsrillen bezeichnet. 44 und 45 stellen
im Gehäuse 1 vorgesehene,
dem Schieber 8 zugeordnete Endanschläge dar. Mit 46 ist
einer von zwei im Gehäuse 1 vorgesehenen
Durchbrüche
bezeichnet, durch die auf der Leiterplatte befestigte Lichtschrankenelemente
in das Gehäuse 1 eingreifen
und mit der Zunge des Schiebers 8 zusammenwirken.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der
Kanal 3 und die Führungsrillen 42, 43 stirnseitig derart
gestaltet sind, dass nach dem Zusammenfügen von Deckel 2 und
Gehäuse 1 stirnseitig
jeweils eine schlitzförmige Öffnung 47 und 48 besteht.
Nicht dargestellte Schubstangen, die vorzugsweise an in den Chipkarten-Aufnahmeaggregaten
verschiebbar gelagerten, die Chipkarten tragenden Schlitten ausgebildet
sind, greifen nach der Montage der Chipkarten-Aufnahmeaggregate
und der Transportanordnung an der Leiterplatte durch die Öffnungen 47, 48 in
den Kanal 3 ein und stehen in Wirkverbindung mit den Kraftleitern 4, 5.
Es ist aber auch eine Lösung denkbar,
bei der die Schubstangen in dem Kanal 3 gelagert sind und,
indem sie durch die Öffnungen 47, 48 herausragen,
auf die Chipkarten-Schlitten einwirken.
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Bei dem in der 1 dargestellten Funktionszustand befinden
sich die Funktionselemente der Transportanordnung, im wesentlichen
sind dies der Schieber 8 und die Kraftleiter 4, 5,
in einer neutralen Position, aus der heraus entweder die eine oder
die andere Chipkarte in ihre Entnahmeposition verschoben werden
kann und nachfolgend der Schieber 8 wieder in die neutrale
Position gesteuert wird. An dieser Stelle sei noch erwähnt, dass
die im vorliegenden Ausführungsbeispiel
aus einzelnen freibeweglichen Kugeln 6, 7 bestehenden
Kraftleiter 4, 5 und der Schieber 8 als
ein einziges, spritzgießtechnisch
herstellbares Bauteil ausgebildet sein können, wobei jeder Kraftleiter 4, 5 aus
einem aus elastomerem Material gefertigten Strang und daran mittels
der Zwei-Komponenten-Spritzgießtechnik
mit einem gewissen Abstand zueinander angeformten kugeligen oder
tonnenförmigen
Gleitkörpern
aus nicht elastomerem Material besteht.
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Wie insbesondere aus der 3 ersichtlich ist, erfolgt
der Kraftfluss für
eine Stellbewegung der Transportanordnung ausgehend vom Stellmotor 38 über ein
auf dessen welle 37 befestigtes Ritzel 49, welches
mit drei Planetenrädern 50, 51 und 52 einer ersten
Getriebestufe 53 eines einen Teil des Untersetzungsgetriebes
bildenden Umlaufgetriebes in Eingriff steht. Die Planetenräder 50, 51, 52 sind
auf an einem ersten auf der Welle 37 gelagerten Planetenradträger 54 angeformten
Hohlachsen, deren Durchgangsöffnungen
mit 55, 56 und 57 bezeichnet sind, drehbar
gelagert und kämmen
außer
mit dem als Sonnenrad wirkenden Ritzel 49 mit einer im
Gehäuse 1 ausgebildeten
ortsfesten Verzahnung 58. An dem Planetenradträger 54 ist
ein Ritzel 59 ausgebildet, das mit drei weiteren Planetenrädern 60, 61 und 62 einer
zweiten Getriebestufe 63 des Umlaufgetriebes in Eingriff
steht. Die Planetenräder 60, 61, 62 sind ebenfalls
auf Hohlachsen gelagert, die an dem bereits erwähnten Planetenradträger 41 angeformt
sind und deren Durchgangsöffnungen
mit 64, 65 und 66 bezeichnet sind. Ein
an dem Planetenradträger 41 ausgebildetes
Zahnrad 67 stellt die Betriebliche Verbindung zwischen
dem Umlaufgetriebe und dem Zahnradpaar 12 dar, indem das
Zahnrad 67 mit einer Stirnverzahnung 68 des Zahnradpaares 12 in
Eingriff steht. Erwähnenswert
ist in diesem Zusammenhand, dass abhängig von der Schwergängigkeit
einer Chipkarte bei deren Verschieben in die Entnahmeposition das
Untersetzungsgetriebe mit erheblichen Kräften beaufschlagt sein kann
und somit für
die beiden letzten Stufen des Untersetzungsgetriebes ein relativ großer Verzahnungsmodul
vorgesehen werden muss, so dass in diesem Getriebebereich größere Übersetzungsverhältnisse
aus räumlichen
Gründen nicht
mehr realisierbar sind. Demgegenüber
lassen sich mit dem vorgeschalteten Umlaufgetriebe bei nur geringem
Raumbedarf deshalb hohe Übersetzungsverhältnisse
erzielen, da wegen der Kraftaufteilung durch Verwenden mehrerer
Planetenräder
ein erheblich geringerer Verzahnungsmodul wählbar ist.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel des Untersetzungsgetriebe,
das bei hohem Übersetzungsverhältnis besonders
wenig Bauraum erfordert, sieht ein "rückkehrendes" Umlaufgetriebe
vor, bei dem eine anzutreibende Zahnstange, beispielsweise der Schieber 8,
in ein an dem Planetenradträger
des Umlaufgetriebes ausgebildetes Zahnrad eingreift. Dabei ist der
Planetenradträger
auf einer Hohlwelle gelagert, an der einerseits ein als Sonnenrad
dienendes Ritzel, dessen Außendurchmesser
gleich oder kleiner ist als der Außendurchmesser der Hohlwelle,
angeformt ist, andererseits ein Zahnrad ausgebildet ist, über welches
der Antrieb des Umlaufgetriebes ausgehend von einem Stellmotor und
gegebenenfalls einem vorgeschalteten Stufengetriebe erfolgt. Eine den
Planetenrädern
zugeordnete Außenverzahnung sowie
eine der Lagerung der Hohlwelle dienende Achse können unmittelbar an einem dem
Gehäuse 1 entsprechenden
Gehäusebauteil
oder an einem in ein Gehäuse
einsetzbaren Getriebeträger
ausgebildet sein. Die Außenverzahnung
des Umlaufgetriebes kann beispielsweise auch als Innenverzahnung
eines Ringes ausgeformt sein, welcher über eine geeignete Kupplung
mit dem Getriebeträger
in Verbindung steht, so dass bei Überlastungen des Untersetzungsgetriebes
Getriebeschäden
vermieden werden können.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Deckel
- 3
- Kanal
- 4
- Kraftleiter
- 5
- Kraftleiter
- 6
- Kugel
- 7
- Kugel
- 8
- Schieber
- 9
- Verzahnung
- 10
- Schlitz
- 11
- Stirnverzahnung
- 12
- Zahnradpaar
- 13
- Hohlzapfen
- 14
- Hohlzapfen
- 15
- Hohlzapfen
- 16
- Hohlzapfen
- 17
- Hohlzapfen
- 18
- Zapfen
- 19
- Zapfen
- 20
- Zapfen
- 21
- Zapfen
- 22
- Zapfen
- 23
- Haken
- 24
- Haken
- 25
- Haken
- 26
- Haken
- 27
- Haken
- 28
- Haken
- 29
- Rand
- 30
- Durchgangsbohrung
- 31
- Durchgangsbohrung
- 32
- Durchgangsbohrung
- 33
- Durchgangsbohrung
- 34
- Durchgangsbohrung
- 35
- Rippe
- 36
- Rippe
- 37
- Welle
- 38
- Stellmotor
- 39
- Schraube
- 40
- Buchse
- 41
- Planetenradträger
- 42
- Führungsrille
- 43
- Führungsrille
- 44
- Endanschlag
- 45
- Endanschlag
- 46
- Durchbruch
- 47
- Öffnung
- 48
- Öffnung
- 49
- Ritzel
- 50
- Planetenrad
- 51
- Planetenrad
- 52
- Planetenrad
- 53
- erste
Getriebestufe
- 54
- Planetenradträger
- 55
- Durchgangsöffnung
- 56
- Durchgangsöffnung
- 57
- Durchgangsöffnung
- 58
- Verzahnung
- 59
- Ritzel
- 60
- Planetenrad
- 61
- Planetenrad
- 62
- Planetenrad
- 63
- zweite
Getriebestufe
- 64
- Durchgangsöffnung
- 65
- Durchgangsöffnung
- 66
- Durchgangsöffnung
- 67
- Zahnrad
- 68
- Stirnverzahnung