[0001] Die Erfindung betrifft einen Mehrweg-Schalthebel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
[0002] Mehrweg-Schalthebel dieser Gattung werden zur manuellen Steuerung von Bewegungsvorgängen
in mehreren Richtungen verwendet. Durch Verschwenken des Schalthebels in verschiedene
Richtungen werden verschiedene Steuerelemente betätigt, die einen Bewegungsvorgang
in der jeweiligen zugeordneten Richtung auslösen. Die Steuerelemente können elektrische
Schalter, elektronische Näherungsschalter, pneumatische oder hydraulische Schaltventile
oder sonstige Steuerelemente sein, die durch die Schaltachse ein- und ausgeschaltet
werden oder ein der Auslenkung der Schaltachse proportionales Steuersignal liefern.
Solche Schalthebel können z.B. zur Steuerung der Bewegung von Maschinenteilen, wie
Greifern, Armen und dgl. verwendet werden. Insbesondere werden solche Schalthebel
auch zur Steuerung bei Spiel- und Unterhaltungsautomaten eingesetzt.
[0003] Wird der manuell zu betätigende Mehrweg-Schalthebel freigegeben, so muß er in seine
Grundstellung zurückgestellt werden. Bei bekannten Mehrweg-Schalthebeln werden elastische
Kräfte zum Rückstellen der Schaltachse verwendet. Sind nur wenige Schaltrichtungen
vorgesehen, so kann die Rückstellkraft durch jeweils indiesen Schaltrichtungen wirkende
Federn erzeugt werden. Bei einer größeren Zahl von Schaltrichtungen wird die Rückstellkraft
durch eine Lagerung der Schaltachse in einem gummielastischen Material bewirkt. Die
Rückstel- lun
g des Schalthebels durch elastische Kräfte" hat den Nachteil, daß die die elastische
Rückstellkraft erzeugenden Elemente einem Verschleiß und einer Materialermüdung unterworfen
sind. Die Rückstellkraft läßt daher bei längerem Gebrauch des Schalthebels nach und
Federelemente können brechen.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrweg-Schalthebel zu schaffen,
der bei einfachem Aufbau und hoher Betriebssicherheit praktisch keinem Verschleiß
und keiner Materialermüdung unterworfen ist.
[0005] Diese Aufgabe wird bei einem Mehrweg-Schalthebel der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß
gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1.
[0006] Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben.
[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Mehrweg-Schalthebel wird die Rückstellkraft für die Schaltachse
durch-einen Permanentmagneten erzeugt. Diese magnetische Rückstellkraft ist keiner
Materialermüdung unterworfen. Da die Schaltachse mit der Taumelscheibe frei in dem
Hohlzylinder sitzt und nur durch die Magnetkraft gehalten wird, sind keine mechanischen
Verbindungsteile und Lagerungen vorhanden, die einem Verschleiß ausgesetzt sind. Der
Schalthebel hat daher auch bei starker Beanspruchung eine hohe Lebensdauer.
[0008] Der Schalthebel ist außerordentlich robust und wegen seiner rein permanentmagnetischen
Rückstellung und der fehlenden mechanischen Lagerung der Schaltachse betriebssicher
und gegen Störungen nicht anfällig.
[0009] Durch die rotationssymmetrische Anordnung des Magnetrings und der Taumelscheibe ist
der Schalthebel in bezug auf die Richtungen und die Anzahl der Schaltwege nicht beschränkt.
Richtungen und Anzahl der Schaltwege können frei durch die Gestaltung der Kulissenscheibe
bestimmt werden. Derselbe Schalthebel kann für die verschiedensten Anwendungszwecke
eingesetzt werden, wobei nur die Kulissenscheibe dem jeweiligen Anwendungszweck .entsprechend
gewählt werden muß. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten und die
Lagerhaltung aus. Außerdem kann dadurch der Schalthebel in einfacher Weise für einen
anderen Anwendungszweck umgerüstet werden.
[0010] Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigen :
Figur 1 einen Schalthebel im Axialschnitt und
Figur 2 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform der Kulissenscheibe.
[0011] Der Mehrweg-Schalthebel weist ein hohlzylindrisches Gehäuse 10 auf, das axial aneinander
anschließend einen Abschnitt größeren und einen Abschnitt kleineren Innendurchmessers
hat. Das Gehäuse 10 kann aus einem unmagnetischen Metall, vorzugsweise Leichtmetall
oder aus Kunststoff, bestehen. In den Abschnitt mit dem kleineren Durchmesser ist
ein zylindrischer Permanent-Magnetring 12 im Paßsitz eingesetzt.
[0012] In den sich axial anschließenden Abschnitt des Gehäuses 10 mit größerem Durchmesser
ist ein Hohlzylinder 14 aus einem reibungsarmen Kunststoff ebenfalls im Paßsitz eingesetzt.
Die Innendurchmesser der beiden Abschnitte des Gehäuses 10 und der Innendurchmesser
des Hohlzylinders 14 sind so gewählt, daß der Hohlzylinder 14 den Magnetring 12 nur
an dessen Außenumfang radial überlappt. An dem dem Magnetring 12 zugewandten Ende
weist der Hohlzylinder 14 einen radial nach innen gezogenen Boden 16 auf.
[0013] Der Hohlzylinder 14 und der Magnetring 12 werden koaxial von einer Schaltachse 20
durchsetzt. Auf das obere Ende der aus Stahl bestehenden Schaltachse 20 ist ein Bedienungsknopf
22 aus Kunststoff unlösbar aufgegossen. Im Bereich des Hohlzylinders 14 ist auf die
Schaltachse 20 eine Taumelscheibe 24 aus einem ferromagnetischen Material spielfrei
aufgeschoben. Die Taumelscheibe 24 ragt mit einem axialen Ansatz 26 in den Magnetring
12. Hülsen 28 und 30 sind oberhalb und unterhalb der Taumelscheibe 24 auf die Schaltachse
20 aufgeschoben und werden durch einen in eine Umfangsnut am unteren Ende der Schaltachse
20 eingesetzten Sprengring axial auf der Schaltachse festgelegt. Dadurch ist auch
die Taumelscheibe 24 auf der Schaltachse 20 axial festgelegt.
[0014] Ein mit dem Gehäuse 10 verschraubter Deckel 32 verschließt an der oberen Stirnfläche
den Hohlzylinder 14 und läßt nur eine zentrische Öffnung 34 frei, durch die die Schaltachse
20 und die Hülse 28 mit radialem Spiel durchtreten.
[0015] Die Taumelscheibe 24 ist an ihrem Außenumfang in Axialrichtung ballig abgerundet
und weist im Bereich ihres )größten Durchmessers nur ein geringes radiales Spiel gegenüber
dem Hohlzylinder 14 auf. Die vom Magnetring 12 abgewandte Fläche der Taumelscheibe
24 fällt von innen gegen den Rand hin schräg ab.
[0016] An der unteren Stirnfläche des Gehäuses 10 ist eine Kulissenscheibe 36 angebracht.
Vorzugsweise ist die Kulissenscheibe 36 mit dem Gehäuse 10 verschraubt, so daß sie
lösbar und austauschbar ist. Zentrisch in der Kulissenscheibe 36 ist eine Schaltweg-Kulissenöffnung
38 vorgesehen, die von der Schaltachse 20 und der Hülse 30 durchsetzt wird. In dem
in Figur 2 dargestellten Aus-. führungsbeispiel ist die Kulissenöffnung 38 für einen
Vierweg-Schalthebel ausgebildet. Die Kulissenöffnung 38 weist vier im Winkel um jeweils
90° gegeneinander versetzte Auswölbungen 40 auf, in welche die Schaltachse 20 mit
der Hülse 30 hineinbewegt werden kann. Jeder Auswölbung 40 ist ein Steuerelement,
z.B. ein Mikroschalter, zugeordnet, der durch die Hülse 30 betätigt wird, wenn diese
in die jeweilige Auswölbung 40 bewegt wird.
[0017] Wird der Schalthebel nicht betätigt, so wird er in seine Grundstellung mit koaxialer
Ausrichtung der Schaltachse 20 dadurch rückgestellt, daß die ferromagnetische Taumelscheibe
24 durch den Permanent-Magnetring 12 angezogen wird. Die Rückstellkraft des Schalthebels
wird dabei im wesentlichen durch die Magnetkraft des Magnetringes 12 bestimmt. Eine
weitere Abstimmung der Rückstellkraft ist möglich durch die Wahl des Durchmessers
der Taumelscheibe 24 in bezug auf den Innendurchmesser des Magnetringes 12, d.h. durch
die radiale Überlappung von Taumelscheibe 24 und Magnetring 12, die den für den Magnetfluß
zur Verfügung stehenden Querschnitt bestimmt. Schließlich ist noch eine Abstimmung
der Magnetkraft durch die axiale Dicke des Bodens 16 des Hohlzylinders 14 möglich.
Dieser Boden 16 wirkt als Trennscheibe zwischen dem Magnetring 12 und der Taumelscheibe
24 und bestimmt den den magnetischen Fluß schwächenden Spalt zwischen diesen.
[0018] Zur Betätigung des Schalthebels kann die Schaltachse 20 mittels des Bedienungsknopfes
22 manuell aus.der koaxialen Grundstellung gegen die magnetische Rückstellkraft gekippt
werden. Das radiale Spiel der Hülse 28 in der Öffnung 34, das radiale Spiel des Ansatzes
26 der Taumelscheibe 24 in dem Magnetring 12 und das radiale Spiel der Hülse 30 in
dem Boden des Gehäuses 10 sind so gewählt, daß dadurch die Kippbewegung der Schaltachse
20 nicht behindert wird. Die Kippbewegung wird daher ausschließlich dadurch begrenzt,
daß die Schaltachse 20 mit ihrer Hülse 30 mit der Kulissenöffnung 38 der Kulissenscheibe
36 in Berührung kommt.
[0019] Schaltweg und Schaltrichtungen des Schalthebels sind daher durch die Auswölbungen
40 der Kulissenöffnung 38 bestimmt.
[0020] Die ballige Wölbung des Außenumfangs der Taumelscheibe 24 ist so gewählt, daß die
Taumelscheibe 24 sowohl in der koaxialen Grundstellung als auch in jeder Kippstellung
mit minimalem radialem Spiel durch den Hohlzylinder 14 geführt wird. Durch die Abschrägung
der oberen Fläche der Taumelscheibe 24 wird erreicht, daß diese bei maximalem Kippwinkel
im wesentlichen parallel an dem Deckel 32 anliegt. Dadurch ist eine optimale Platzausnützung
und eine minimale axiale Bauhöhe gewährleistet.
[0021] Bohrungen 42 im Deckel 32 und mit diesen fluchtende Längsnuten 44 in der äußeren
Mantelfläche des Gehäuses 10 und der Kulissenscheibe 36 dienen zur Befestigung des
Schalthebels mittels Gewindebolzen.
1. Mehrweg-Schalthebel mit einer Schaltachse, die aus ihrer Grundstellung gegen eine
Rückstellkraft in zwei oder mehr Richtungen verschwenkbar ist, um mit ihrem Ende Steuerelemente
zu betätigen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schaltachse (20) durch einen Permanent-Magnetring (12) hindurchragt, daß sich
an den Magnetring (12) ein unmagnetischer Hohlzylinder (14) axial anschließt, dessen
Innendurchmesser größer ist als der Innendurchmesser des Magnetringes (12) und daß
auf der Schaltachse (20) eine ferromagnetische Taumelscheibe (24) befestigt ist, die
mit geringem radialem Spiel in dem Hohlzylinder (14) aufgenommen ist.
2. Schalthebel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hohlzylinder
(14) und dem Magnetring (12) eine unmagnetische kreisringförmige Trennscheibe angeordnet
ist.
3. Schalthebel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennscheibe einstückig
als Boden (16) des Hohlzylinders (14) ausgebildet ist.
4. Schalthebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlzylinder (14) und die Trennscheibe aus Kunststoff bestehen.
5. Schalthebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Taumelscheibe (24) an ihrem Außenumfang ballig gewölbt ist.
6. Schalthebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hohlzylinder (14) an seiner dem Magnetring (12) entgegengesetzten Stirnfläche
durch einen Deckel (32) verschlossen ist.
7. Schalthebel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taumelscheibe (24)
auf ihrer dem Magnetring (12) entgegengesetzten Fläche gegen den Rand hin abgeschrägt
ist.
8. Schalthebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ende der Schaltachse (20) eine die Schwenkrichtungen der Schaltachse bestimmende
Kulissenscheibe (36) durchragt.
9. Schalthebel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissenscheibe (36)
die zu betätigenden Steuerelemente trägt.
10. Schalthebel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
ein den Magnetring (12) und den Hohlzylinder (14) aufnehmendes Gehäuse (10) vorgesehen
ist.
ll. Schalthebel nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissenscheibe
(36) an dem Gehäuse (10) austauschbar befestigt ist.