DE2165457A1 - Drehzahlabhängiger Schalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen drehzahlabhängigen -Schalter.

In vielen Anwendungsfällen soll ein auf die Drehzahl Irgend eines Glieds ansprechender elektrischer Schalter vorgesehen sein, der je nach Fall bei einer ersten vorbestimmten Drehzahl öffnet oder sohliesot und bei einer zweiten vorbestimmten Drehzahl seine Ausgangsstellung wieder einnimmt. Ein spezielles Anwendungsgebiet für einen solchen Schalter ist der Einsatz in einem Kraftfahrzeug, in welchem gewisse Mechanismen, .z.B. Umweltverschmutzung verhindernde Einrichtungen, in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs betätigt oder ausgeschaltet werden sollen.

Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung eines verbesserten drehzahlabhängigen Schalters, der bei einer ersten vorbestimmten Drehzahl betätigt und bei einer aweiten vorbestimmten Drohzahl¹ unv;irk.3am gemacht wird.

Ein anderes Erfladung;.;.:!-^l bezweckt die Schaffung eines zuverlä;j,ji;"ori, einfachen und preiswerten ο el-alters der genaimten Art, der in oiü Kraftfahrzeug einbaubar ist- und bei einer ersten

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vorbestimmten Drehzahl betätigt und bei einer zweiten, niedrigeren Drehzahl unwirksam gemacht wird, wobei die Drehzahl der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist.

Diese Aufgabe wird bei einem drehzahlabhängigen Schalter mit einem elektrischen Schalter, der ein Element aufweist, welches durch eine einer drehbaren Welle zugeordnete Reglereinrichtung betätigt werden kann, erfindungsgeaäss dadurch gelöst, dass die Reglereinrichtung so angeordnet ist, dass sie eine Manschette gegen die Vorbelastungskraft einer Feder in Axialrichtung der Welle verschiebt, dass ein den Schalter betätigender Hebelarm zwischen ein Betätigungsglied des Schalters und die Manschette eingefügt ist, und dass der Hebelarm und die Manschette miteinander zusammenwirkende Kurvenflächen aufweisen, v;elche eine Axialverschiebung der Manschette verhindern, bis die durch die Reglereinrichtung ausgeübte Kraft eine vorbestimmte Mindestkraft übersteigt.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeiopiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es aeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen drehzahlabhängigen Gehälter mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1, welcher speziell die Halterung des elektrischen Schalters zeigt,

Fig. jj eine Stirnseitenansicht eines Fliehkraftreglers des erfindungsgemässen Schalters,

Fig. 4 eine Stirnseitenansicht einer erfindungs^emäss verwendeten, axial verschiebbaren Manschette und

Fig. 5 eine Steitenansicht dieser axial vorsohivhc-r ^or; :.c-:\-

schette. BADORIGiNAL

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Der im folgenden beschriebene, erfindungsgemässe drehzahlabhängige Schalter ist speziell zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug vorgesehen und so ausgelegt, dass er auf die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs anspricht. Seine Aufgabe besteht darin, eine Emissionsreduktionsanlage in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu aktivieren und zu deaktivieren.

Bei einer bevorzugten, nachstehend beschriebenen Ausführungsform ist der drehzahlabhängige Schalter in' der Gehäusewand eines Fahrzeug-Getriebes an der normalerweise für die Tachometerwelle vorgesehenen Stelle eingebaut. Der Schalter ist zwischen das normalerweise zum Antrieb der Tachometerwelle dienende Zahnrad und die Tachometerwelle selbst eingefügt. Diese Anordnung ermöglicht es, dass der drehzahlabhängige Schalter mit nur geringfügigen Änderungen an einem herkömmlichen Fahrzeug-Getriebe mit einer Drehzahl angetrieben werden kann, die unmittelbar der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist.

Der in Fig. 1 dargestellte drehzahlabhängige Schalter 10 weist ein aus zwei durch Einschnürung miteinander verbundenen Teilen 12 und 14 bestehendes Gehäuse auf, das von einer im Gehäuse in Lagern 18 und 20 ruhenden Welle Io durchsetzt wird. Das eine Ende 22 der '.Jelle 16 dient zur Anbringung eines -strichpunktiert eingezeichneten- Stirnrads 24. Das Stirnrad 24 kämmt mit einem Zahnrad 2o eines Fahrzeug-Getriebes, und letzteres Zahnrad, läuft mit einer der Drehzahl der Getriebe-Abtriebswelle und uithin der Fahrzeug-Fahrgeschwindigkeit direkt proportionalen Drehzahl. Der erste Gehäuse-Teil 14 ist in eine in der Getriebegehäucevjand j?0 vorgesehene Bohrung 28 eingesetzt, wobei ein O-Hing 52 eine Abdichtung zwischen ihm und der Wand 50 herstellt. Das Gehäuse wird durch eine Halteplatte 54 in Einbaulage gehalten.

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Das Aussenende J>6 der Welle 16 ist mittels einer öldichtung abgedichtet und vermag die Seele einer -nicht dargestelltenherkömmlichen Tachometerwelle mit Antriebsverbindung aufzunehmen. Das Aussenende 40 des Gehäuse-Teils 14 ist mit einem Gewinde zur Aufnahme der Anschlussmutter der herkömmlichen Tachometerwelle versehen. Der erste Gehäuse-Teil 12 ist mit Durchlässen 42 versehen, welche einen Eintritt von Getriebefluidum in das Gehäuseinnere ermöglichen, das dabei als Schmiermittel für den Schalter dient.

Innerhalb des Gehäuses ist auf der Welle 1β eine Regeleinrichtung montiert, die aus einem Gewichtsträger 44 mit angelenkten Regler- bzw. Fliehkraftgewichten 46 besteht. Der Träger 44 P> weist einen ringförmigen Abschnitt 48 auf, der am Ende des ersten Gehäuse-Teils 12 anliegt, mittels eines Rollstifts 50 mit der Welle 16 verstiftet ist, siehe insbesondere Fig. 3* und im Zusammenwirken mit einem Sicherungsring 49 die Welle 16 an einer Axialverschiebung hindert.

Der Gewichtsträger 44 weist zwei Paare von einander gegenüberliegenden, abstehenden Armen 52 und 54 auf, welche mittels Stiften 56 die Fliehkraftgewichte 46 schwenkbar lagern. Jedes dieser Gewichte 46 weist einen je nach Fall abwärts oder aufwärts abstehenden Winkelhebel auf, der in Ruhestellung senkrecht zur Achse der Welle 16 steht. Die einwärts gerichtete Schwenkbe- ^ wegung der Fliehkraftgewichte wird dadurch begrenzt, dass die ™ Winkelhebel 58 am ringförmigen Abschnitt 48 anschlagen. Das Ausmass der Auswärts-Schwenkbewegung der Fliehkraftgewichte andererseits wird durch ihre Anlage an die aufrechten Arme 52 und 54 begrenzt.

Eine ringförmige Manschette 60 aus vorzugsweise einem Werkstoff niedriger Reibung, wie gefülltem NYLON® ist auf der Welle 16 verschiebbar montiert und berührt die Winkelhebel 58· Die Manschette 60 ist bezüglich ihrer Axialverschiebung auf der Welle

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frei, wird an einer Drehung durch eine Rippe 62 gehindert, die vom Gehäuse-Teil 14 nach unten ragt und mit leichtem Sitz in eine Nut 64 in der Manschette 60 eingreift. In eine sich über ein Ringsegment erstreckende Nut 68 der Manschette 60 ist eine nach oben ragende Blattfeder 66 eingesetzt (Fig. 4 und 5)·

Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, liegt diese Blattfeder 66 mit ihrem freien Aussenende an einer Stellschraube 70 an, die in eine V/and des zweiten Gehäuse-Te ils 14 eingeschraubt ist und durch ihre Einstellung die durch die Blattfeder 66 ausgeübte Anfangskraft regelt.

Ein in einer Halterung 74 festgelegter, herkömmlicher elektrischer Einrast-Mikroschalter 72 ist im unteren Abschnitt des zweiten Gehäuse-Teils 14 angeordnet. Die Halterung 74 weist abstehende Fortsätze 76 auf, die bei 78 mit dem zweiten Gehäuse-Teil 14 vernietet oder verstiftet sind (Fig. 2). Ausserdem weist die Halterung 74 einen einstückig mit den Fortsätzen 76 ausgebildeten Querteil '80 auf, an den sich wiederum einstückig ein nach unten ragender Abschnitt 82 anschliesst. Von diesem-Abschnitt 82 steht ein Seitenarm 84 ab, an welchem der Mikroschalter 72 mittels Nieten 86 befestigt ist. Ein Lappenteil 88 ragt seitlich vom Seitenarm 84 'weg und ruht auf der Oberseite einer Justierschraube 90, die in die Wand des ersten Gehäuse-Teils 14 eingeschraubt ist. Die Halterung 74 besteht vorzugsweise aus Blech und ist infolge ihrer beschriebenen Konstruktion federnd, so dass sich Querteil 80 und Abschnitt 82 frei zu biegen vermögen. Durch Verstellen der Justierschraube 90 wird daher die Halterung 74 und mithin der Mikroschalter 72 relativ zur Welle 16 radial verlagert.

Der Mikroschalter 72 wird durch einen Kontakt-Druckknopf 92 betätigt, der, wenn er gedrückt wird, je nach Fall den Schalter öffnet .odor cchliesst. Über-dem Kontakt-Druckknopf 92 liegt ein Hebelarm 94, der an seinem einen Ende 96 angelenkt und an seinem

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anderen Ende 98 in Anpassung an eine an der Manschette 60 ausgebildete Kurvenfläche 100 abgebogen ist, welche insbesondere in den Fig. 4 und 5 deutlich erkennbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel der Kurvenfläche 100 45°,"während der Abbiegewinkel des Hebelarmendes 98, senkrecht zu seiner Länge gemessen, etwas kleiner ist und z.B. 35° beträgt, damit dieses Ende auf der Kurvenfläche 100 frei entlangzugleiten vermag. Der gewählte Winkel der Kurvenfläche 100 bestimmt den Widerstand, den der Hebelarm 94 der Bewegung der Manschette 60 entgegensetzt, und folglich den Unterschied zwischen den beiden vorbestimmten Drehzahlen.

Der Mikroschalter 72 ist an zwei Leitungen 102, 104 angeschlossen, welche über eine Gümmidurchführung bzw. einen Stopfen die Seitenwand des ersten Gehäuse-Teils 14 durchsetzen. Eine der beiden Leitungen kann an Gehäusemasse liegen.

Der erfindungsgemässe, drehzahlabhängige Schalter arbeitet wie folgt: Bei Drehung des Stirnrads 24 wird die Welle 16 in Drehung versetzt, so dass sich die Fliehkraftgewichte durch Zentrifugalkraft nach aussen verlagern. Diese Auswärtsverlagerung lässt die Winkelhebel 58 sich in einer ersten Richtung an die axial verschiebbare Manschette βθ anlegen, deren Axialverschiebung gleichzeitig durch die an der Stellschraube 70 anliegende Blattfeder 66 und durch das an ihrer Kurvenfläche 100 anliegende Ende 98 des Hebelarms 94 Widerstand erfährt. Erhöht sich dann die Drehzahl auf einen ersten vorbestimmten Wert, so ist die auf die Manschette 60 einwirkende Fliehkraft gross genug, um die Widerstände von Blattfeder 66 und Hebelarm 94 zu überwinden, so dass bei ausreichender Axialverschiebung der Manschette der Hebelarm von der Kurvenfläche 100 abschwenkt und am Aussendurchmesser der Manschette 60 entlanggleitet. Durch diese Hebelarmverschwenkung wird der Kontaktknopf 92 gedrückt und dadurch der Mikroschalter 72 je nach Fall geöffnet oder geschlossen. Dieser Schaltzustand dauert so lange an, wie die

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Drehzahl über einer zweiten vorbestimmten Drehzahl bleibt, die niedriger als die erste vorbestimmte Drehzahl ist. Sobald der Hebelarm 94 in einer die Manschette βθ überlaufenden Stellung ist, wird deren weitere Axialverschiebung dadurch verhindert, dass sich die Fliehkraftgewichte 46 an einen Abschnitt des Gewichtsträgers 44 anlegen.

Wenn sich die Drehzahl auf einen zweiten, vorbestimmten Wert verringert, welcher unterhalb des Werts der ersten Drehzahl liegt, verlagern sich die Fliehgewichte radial einwärts und verringern dabei die durch ihre Winkelhebel 58 auf die Manschette βθ ausgeübte Kraft. Die Manschette 60 wird dann durch die allein wirksame Blattfeder 66 in die Ausgangsstellung zurückgedrängt, da der in einer auf dem Manschetten-Aussendurchmesser gleitenden Stellung befindliche Hebelarm 94 die Axialverschiebung der Manschette weder nennenswert behindert noch unterstützt. Diese zweite vorbestimmte Drehzahl ist somit eine Funktion der Blattfeder 66, welche allein gegen die durch den Fliehkraftgewichtregler ausgeübte Kraft wirkt. Wenn die Manschette 60 durch die Blattfeder 66 in ihre Ausgangsstellung gedrängt worden ist, legt sich das Hebelarmende 98 wieder an die Kurvenfläche 100 an und lässt dabei den Mikroschalter 72 seinen vorherigen Zustand einnehmen, welcher je nach Fall die Offen- oder die Schliesstellung sein kann.

Bei der Einstellung des drehzahlabhängigen Schalters 10 wird zunächst die Justierschraube 90 derart eingestellt, dass der Hebelarm 94 einen gewünschten Berührungsgrad mit der Manschette 60 herstellt. Sodann wird· die Stellschraube 70 so eingestellt, dass sie die gewünschte Kraft auf die Blattfeder 66 ausübt, welche in Verbindung mit der Kraft, die durch den gegen die Kurvenfläche 100 wirkenden Hebelarm 94 ausgeübt wird, die erste oder höhere, vorbestimmte Drehzahl bestimmt. Die zweite oder . niedrigere, vorbestimmte Drehzahl ist eine Funktion der Kraft,

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die durch die gegen die Manschette 60 wirkende Blattfeder ββ ausgeübt wird.

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Claims (1)

1. *~ 9 —

   Dana Corporation
   Toledo, Ohio, V.St.A.

   Patentansprüche

   Drehzahlabhängiger Schalter mit einem elektrischen Schalter, der ein Element aufweist, welches durch eine einer drehbaren Welle zugeordnete Reglereinrichtung betätigt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereinrichtung (44, 46) so angeordnet ist, dass sie eine Manschette (6o) gegen die Vorbelastungskraft einer Feder (66) in Axialrichtung der Welle (16) verschiebt, dass ein den Schalter (72) betätigender Hebelarm (94) zwischen ein Betätigungsglied (92) des Schalters und die Manschette (βθ) eingefügt ist 'und dass der Hebelarm (94) und die Manschette (60) miteinander zusammenwirkende"Kurvenflächen (98,100) aufweisen, welche eine Axialverschiebung der Manschette verhindern, bis die durch die Reglereinrichtung ausgeübte Kraft eine vorbestimmte Mindestkraft übersteigt.

   2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Manschette (60) eine axial gerichtete Kurvenfläche (100) und der Hebelarm (9'4) eine dieser Kurvenfläche zugewandte Kurvenfläche (98) aufweist.

   5. Schalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenfläche (100) der Manschette (βθ) unter einem Winkel von 45° gegenüber der Achse der Welle (l6) geneigt ist und dass die Kurvenfläche (98) des Hebelarms (94) unter einem kleineren Winkel als dem der Manschetten-Kurvenfläche gegenüber der Wellenachse geneigt ist.

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   - 10 -

   - ίο -

   4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenfläche (100) der Manschette (oO)

   _ in eine axial verlaufende Fläche derselben übergeht,und dass der den Schalter (72) betätigende Hebelarm (94) auf die axial verlaufende Fläche aufzulaufen vermag, wenn die durch die Reglereinrichtung ausgeübte Kraft die vorbestimmte Mindestkraft übersteigt, so dass sich die Manschette (60) infolge der hierbei auftretenden Trennung zwischen den zusammenwirkenden Kurvenflächen (98, 100) von Manschette und Hebelarm (94) frei unter der Regelung der Reglereinrichtung gegen die durch die Feder (66) ausgeübte Vorbelastungskraft axial zur Welle (l6) verschieben kann.

   5. Schalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich der den Schalter (72) betätigende Hebelarm (94) praktisch parallel zur Achse der Welle (16) erstreckt und an seinem von der Kurvenfläche (98) abgewandten Ende (96) schwenkbar am Schalter (72) gehaltert ist.

   6. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Manschette (60) vorbelastende Feder eine Blattfeder (66) ist.

   7. Schalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element (70) zur Einstellung der durch die Blattfeder (66) ausgeübten Vorbelastungskraft vorgesehen ist.

   8. Schalter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der den Schalter (72) betätigende Hebelarm (94) federnd in Berührung mit der Manschette (βθ) vorbelastet ist.

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   9. Schalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Element (90) zur Einstellung der Vorbelastungskraft vorgesehen ist, welche auf den schalterbetätigenden Hebelarm (94) ausgeübt wird.·

   10. Schalter nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, dass der Schalter (72) und der ihn betätigende Hebelarm (94) von einer am Gehäuse der Anordnung befestigten, federnden Halterung (74) getragen werden und dass das Element zur Einstellung der auf den Hebelarm (94) ausgeübten Vorbelastungskraft ein vom Gehäuse getragener, einstellbarer Anschlag (Justierschraube 90) ist.

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