Die Erfindung betrifft eine elektrische Schalteinrichtung mit mindestens einem von einem Nocken einer Nockenwelle betätigten Schaltelement. Im Besonderen betrifft die Erfindung eine derartige Schalteinrichtung, bei der die Nockenwelle mit einem Hebel oder einem hebelähnlichen Stellorgan zur Betätigung der Schalteinrichtung gekoppelt ist, beispielsweise einen Bandschieflaufschalter.

Nockenwellen finden sich in großer Zahl bei Ventiltrieben von

Verbrennungsmotoren. Dabei ist der Einsatz sogenannter Raumnocken bekannt, bei denen durch die Veränderung der Lage des Ventil- Wirkangriffspunktes auf dem Raumnocken parallel zur Nockenwellenachse das Öffnungs- und Schließverhalten des Ventils beeinflusst wird. Es wird dabei entweder die Nockenwelle entlang ihrer Achse oder es werden Zwischenglieder wie z.B. Schlepp- oder Kipphebel verschoben.

Ferner werden Nockenwellen vielfach in hebelbetätigten Schalteinrichtungen eingesetzt. Dabei ist ein Betätigungshebel in der Regel auf einer als

Nockenwelle ausgebildeten Schaltwelle befestigt, die Nocken aufweist, über die mittelbar oder unmittelbar ein oder mehrere Schalter abhängig vom Drehwinkel der Welle betätigt werden. Eine grobe Grundeinstellung der Schaltpunkte wird dabei vom Einrichter über den Befestigungswinkel des Hebels auf der

Nockenwelle vorgenommen. Die Feineinstellung erfolgt hingegen über

Maßnahmen in der Wirkstrecke zwischen Nocken und Betätigungselement.

In der Druckschrift JP 5279855 B2 wird eine Schalteinrichtung mit einem

Schaltnocken beschrieben, der einen äußeren Nockenteil aufweist, der über ein Einstellgewinde verdreht werden kann, das in ein Gegengewinde eines inneren Nockenteils eingreift, das relativ zur Nockenwelle starr oder einstückig mit dieser ausgebildet ist. Nachteilig sind hier stets die aufwändig zu montierenden Komponenten.

Die Druckschrift DE1241893 B beschreibt eine Schalteinrichtung mit einem in Achsrichtung einer Nockenwelle über den Umfang unterschiedlich abgestuften Schaltnocken zur Betätigung zweier Schaltelemente über koaxial angeordnete Übertragungselemente. Der Schaltvorgang erfolgt hier durch Drehen und/oder axiales Verschieben der Nockenwelle bei feststehenden Schaltelementen. Die koaxial angeordneten Übertragungselemente sind hier zwingend erforderlich, eine Einsteilbarkeit hinsichtlich der Schaltpunkte ist nicht beschrieben. Des Weiteren handelt es sich um eine Schalteinrichtung zur Begrenzung der Funktion eines Gerätes mit einem Ausleger, der um eine senkrechte und eine waagerechte Achse schwenkbar ist, beispielsweise eines Kranes.

Gemäß der Druckschrift US 3,770,924 A erfolgt die Einstellung eines

Schaltpunktes über zwei Elemente eines zwischen Nockenwelle und

Schaltelement angeordneten Schlepphebels. Nachteilig sind hier die

zahlreichen und aufwändig zu montierenden Komponenten.

Die in der Druckschrift DE 6906848 U beschriebene Schalteinrichtung verfügt über eine Einstellmöglichkeit bei geschlossenem Schaltergehäuse, die jedoch aufwändig ausgestaltet und wegen einer gekrümmten Gleitführung eines zu verstellenden ringsegmentartigen Elementes klemmanfällig ist.

Aufgabe der Erfindung ist somit, eine Schalteinrichtung mit einfacher

Einsteilbarkeit der Schaltpunkte der Schalter zu schaffen, die betriebssicher ist, aus wenigen Komponenten besteht und einfach zu montieren ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Schalteinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und

Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Eine erfindungsgemäße Schalteinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Nocken als Raumnocken ausgebildet ist und dass das mindestens eine

Schaltelement zum Einstellen eines Schaltpunkts im Wesentlichen parallel zu einer Achse der Nockenwelle verschiebbar angeordnet ist.

Bei einem Raumnocken verändert sich der Querschnitt des Nockens in axialer Richtung der Nockenwelle. Durch die Verschiebbarkeit des Schaltelements kann der Schaltpunkt, auch Schaltschwelle genannt, des mindestens einen Schaltelements variiert werden, indem die Position des Schaltelements entlang der Achse der Nockenwelle geändert wird. Die Nockenwelle liegt dabei vorteilhaft in ihrer axialen Position fest. Die beschriebene Lösung kann auch bei Schalteinrichtungen mit mehreren Schaltelementen umgesetzt werden, deren Position dann individuell oder gemeinsam geändert werden kann.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Schalteinrichtung ist das mindestens eine Schaltelement auf einem Schlitten, der das Verschieben parallel zur Achse der Nockenwelle ermöglicht, gelagert oder einstückig mit diesem verbunden. Der Schlitten ist dabei in axialer Richtung geführt, kann also entlang der Achsrichtung der Nockenwelle verfahren werden. Wenn mindestens zwei Schaltelemente vorhanden sind, können diese unterschiedlichen Schlitten zugeordnet sein, um Schaltpunkte der Schaltelemente unabhängig voneinander einstellen zu können.

Eine Weiterbildung der Lösung sieht eine Verstellmöglichkeit außerhalb eines die Nockenwelle und das mindestens eine Schaltelement aufnehmenden gemeinsamen Gehäuses vor. Das ist vorteilhaft, wenn ein Ein- oder Nachstellen der Schaltpunkte z.B. auch im Betrieb der Schalteinrichtung erfolgen können soll, ohne dass das Gehäuse der Schalteinrichtung geöffnet werden muss.

Dazu können in dem Gehäuse Einstellmittel angeordnet sein, mittels derer das Einstellen des Schaltpunkts oder der Schaltpunkte von außen direkt oder mittelbar erfolgen kann. In einer Ausgestaltung sind die Einstellmittel eine oder mehrere im Gehäuse gelagerte und zumindest an einem Ende durch eine Öffnung einer Gehäusewandung hindurchgeführte, im Wesentlichen parallel zur Achse der Nockenwelle ausgerichtete, mit jeweils einem Gewinde oder einer gewindeähnlichen Kontur versehene Einstellwellen. Die Kontur steht mit einer entsprechenden Gegenkontur in den jeweiligen Schlitten im Eingriff, sodass ein Drehen der jeweiligen Einstellwelle ein Verschieben des zugeordneten

Schlittens bewirkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Schalteinrichtung ist das mindestens eine Schaltelement nach dem Einstellen des Schaltpunktes lösbar rastend fixiert. Dieses kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Schlitten als Rastschlitten ausgebildet ist, der das Verschieben in Wesentlichen parallel zur Achse der Nockenwelle und das lösbar rastende Fixieren

ermöglicht. Der Schlitten kann dazu ein Rastelement aufweisen, das in eine entsprechende Gegenkontur eingreift. Das Rastelement kann durch eine Verzahnung gebildet sein, die nachfolgend als Schlittenverzahnung bezeichnet wird. Ein Einstellen der Schaltpunkte kann so leicht und ggf. werkzeuglos durch Verschieben der Schlitten und Einrasten in der gewünschten Schaltposition erfolgen. Auch kann vorgesehen sein, dass der Schlitten selbst werkzeuglos in die Schalteinrichtung montiert und aus dieser entfernt werden kann. Weiter bevorzugt kann der Schlitten einstückig ausgeführt sein, wobei insbesondere das Rastelement und Führungsmittel integral mit ausgebildet sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schalteinrichtung eine Skala zum Ablesen des zu erwartenden Schaltpunkts auf. Die Skala kann als Einstellhilfe für den Schaltpunkt dienen. Ausführungsformen der Erfindung können vorteilhaft beispielsweise in hebelbetätigten Schaltern, insbesondere in Bandschieflaufschaltern, eingesetzt werden. Bevorzugt ist dabei zur Betätigung des hebelbetätigten Schalters ein Hebel, insbesondere ein Rollenhebel, drehfest mit der Nockenwelle gekoppelt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Bandschieflaufschalter in einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ohne Verstellmöglichkeit von außen;

Fig. 2 einen Bandschieflaufschalter in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Verstellmöglichkeit von außen;

Fig. 3 die in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 eingesetzte

Nockenwelle samt Raumnocken;

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Bandschieflaufschalters;

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Teil einer Gleitplatte und einen Rastschlitten des Ausführungsbeispiels der Fig. 4;

Fig. 6 einen Rastschlitten des Ausführungsbeispiels der Fig. 4;

Fig. 7 eine Teilansicht der Gleitplatte des Ausführungsbeispiels der Fig. 4; und

Fig. 8 einen Schnitt durch einen Rastschlitten des Ausführungsbeispiels der Fig. 4.

Gezeigt sind in den Figuren nur die erfindungsrelevanten Komponenten.

Weitere Komponenten, die üblicherweise zu einem Bandschieflaufschalter gehören, wie z.B. Gehäusedeckel, Rast- und Rückstellmechanismen, sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

In Fig. 1 ist ein Bandschieflaufschalter 1 als Beispiel einer Schalteinrichtung mit einem Gehäuse 2 gezeigt. In diesem ist drehbar eine Nockenwelle 3 mit einem auf dieser fest gehaltenen oder mit dieser einstückig ausgeführten Raumnocken 4 gelagert. Mit der Nockenwelle 3 ist ein Rollenhebel 5 verbunden, der die Nockenwelle 3 in Drehrichtung gegen die Kraft einer Rückstellfeder 6 betätigt.

Ein oder mehrere Schaltelemente 7 sind mit jeweils einem der Nockenwelle 3 zugewandten Betätigungselement 8 neben der Nockenwelle 3 angeordnet. Bei den hier dargestellten Schaltelementen 7 handelt es sich beispielsweise um gängige Mikroschalter, die Stößel als Betätigungselemente 8 aufweisen. Es sind jedoch jedwede andere Arten von Schaltelementen, beispielsweise kontaktlos arbeitende oder den Betätigungsweg erfassende Schaltelemente, mit jedweden anderen Betätigungselementen, beispielsweise Rollenstößeln oder Hebeln, denkbar. Es können elektro-mechanische Schaltelemente oder auch Halbleiter-basierte Schaltelemente, wie beispielsweise Hall-Sensoren

eingesetzt werden.

Die Schaltelemente 7 sind in bzw. auf Schlitten 9 angeordnet, die ihrerseits in geeigneter, hier nicht dargestellter Weise auf mit dem Gehäuse verbundenen Gleitplatten 10 derart gehalten sind, dass sie parallel zur Achse der

Nockenwelle 3 verschiebbar sind und an jeder gewünschten Stelle fixiert werden können. Hierzu geeignete, in der Figur nicht dargestellte

Haltemöglichkeiten sind z.B. Schraubklemmverbindungen.

Die Kontur des Raumnockens 4 ist so gewählt, dass durch das Verschieben der Schlitten 9 mit den Schaltelementen 7 der im folgenden Schaltwinkel genannte Winkel des Rollenhebels 5, an dem das jeweilige Betätigungselement 8 von der entsprechenden Nockenflanke 1 1 über den Schaltpunkt des entsprechenden Schaltelementes 7 hinaus in die eine oder andere Richtung betätigt wird, nach Wunsch eingestellt werden kann. Als Einstellhilfe kann der Raumnocken 4 hierzu mit einer Skala 14 versehen sein, deren Werte für die sich jeweils daraus ergebenden Schaltwinkel kennzeichnend sind.

Fig. 2 zeigt einen weiteren Bandschieflaufschalter 1 als ein zweites

Ausführungsbeispiel einer Schalteinrichtung. Gleiche Bezugszeichen

kennzeichnen in diesem Ausführungsbeispiel gleiche oder gleich wirkende Elemente wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse 2 des Bandschieflaufschalters 1 der Fig. 2 Bohrungen 12 zum Aufnehmen einer Einstellwelle 13 auf. Bei der Einstellwelle 13 kann es sich um eine

Gewindestange, eine Schneckenwelle oder ein ähnliches, zur Verstellung geeignetes Element handeln, das in geeigneter Weise im Gehäuse 2 drehbar gelagert ist und das von außen direkt, beispielsweise über eine einstückig angeformte Kurbel, oder mittels eines Hilfsmittels, beispielsweise eines

Schraubendrehers, in Drehrichtung betätigt werden kann. Die Drehbewegung der Einstellwelle 13 wird über deren Gewinde, Schnecke o.ä. auf den oder die als Gegenstück(e) ausgebildete(n) Schlitten 9 übertragen, die daraufhin in axialer Richtung der Nockenwelle 3 verfahren werden können. Mit den Schlitten 9 können entsprechend die Schaltelemente 7 in eine Position gebracht werden, in der sie zum gewünschten Schaltwinkel geschaltet werden.

In Fig. 3 ist die Nockenwelle 3 der Bandschieflaufschalter 1 der Fig. 1 und 2 samt Raumnocken 4 separat dargestellt. Im hier gezeigten Beispiel weisen Nockenflanken 1 1 des Raumnockens 4 einen Verlauf auf, der einer zwischen den Enden des Verstellbereiches linear verlaufenden Änderung des

Schaltwinkels entspricht. Im Rahmen der geometrischen Realisierbarkeit ist jedoch auch jeder andere gewünschte Verlauf der Nockenflanken 11 möglich. Auch ist es möglich, über einen hier nicht gezeigten Verlauf der Nockenhöhe und den damit veränderlichen Hub der Betätigungselemente das Wirkverhalten der Schaltelemente einzustellen. Ebenso sind die hier auf einer Skala 14 dargestellten Schaltwinkel-Endwerte 15 als Beispiel anzusehen. Ebenfalls im Rahmen der geometrischen Realisierbarkeit sind beliebige andere Endwerte möglich. Ferner ist es möglich, über die hier dargestellten Endwerte hinaus weitere Schaltwinkel-Werte anzubringen oder eine gänzlich andere geeignete Form der Skalendarstellung zu wählen.

In Fig. 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Bandschieflaufschalter 1 mit einer Nockenwelle 3 mit Raumnocken 4 gezeigt. Wiederum kennzeichnen gleiche Bezugszeichen in diesem Ausführungsbeispiel gleiche oder gleich wirkende Elemente wie bei den ersten beiden Ausführungsbeispielen. Im Grundaufbau stimmt das dritte Ausführungsbeispiel mit den beiden vorherigen Ausführungsbeispielen überein. Auf die Beschreibung zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen wird hiermit explizit verwiesen. Als Nockenwelle 3 kann hierbei ebenfalls die in Fig. 3 gezeigte eingesetzt werden. Nachfolgend wird insbesondere auf die Unterschiede zu den ersten beiden

Ausführungsbeispielen eingegangen.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Schlitten 9 verstellbar als Rastschlitten ausgebildet. Sie werden nachfolgend auch als Rastschlitten 9 bezeichnet. Es versteht sich, dass auch vorgesehen sein kann, dass nur einer der beiden Schlitten 9 als ein solcher Rastschlitten ausgebildet ist.

Fig. 5 zeigt die Anordnung des Rastschlittens 9 auf einer Gleitplatte 10. Die Gleitplatte 10 weist einen Führungsschlitz 19 sowie einen Rastschlitz 20 mit einer Verzahnung, nachfolgend Plattenverzahnung 17 genannt, auf, wobei die Schlitze 19 und 20 im Wesentlichen parallel zur Achse der Nockenwelle 3 verlaufen. Der Rastschlitten 9 wird durch ein hakenförmig ausgebildetes Führungselement 21 in zur Gleitplatte 10 senkrechter Richtung sowie einer der zum Führungsschlitz 19 senkrechten und zur Gleitplatte 10 parallelen

Richtungen geführt. An seinem dem Führungselement 21 gegenüberliegenden Ende wird der Rastschlitten 9 über ein mit einer Verzahnung, nachfolgend Schlittenverzahnung 16 genannt, versehenes Rastelement 18, das an seinem unteren Ende hakenförmig ausgebildet ist, in zur Gleitplatte 10 senkrechter Richtung sowie zum Rastschlitz 20 paralleler Richtung gehalten. Der

Rastschlitten 9 und mit ihm das entsprechende Schaltelement 7 können parallel zur Nockenwelle 3 verschoben werden, indem die Verzahnungen 16 und 17 mithilfe eines Löseelements 23 außer Eingriff gebracht werden. Durch

Verschieben des Rastschlittens 9 wird der Schaltwinkel auf einen gewünschten Wert eingestellt. Wenn die Verzahnungen 16 und 17 ineinander eingreifen, liegt der Rastschlitten 9 in seiner Position fest und der eingestellte Schaltwinkel ist fixiert.

Eine Montage des Rastschlittens 9 auf der Gleitplatte 10 erfolgt im gezeigten Beispiel derart, dass zunächst das Führungselement 21 durch den

Führungsschlitz 19 hindurchgeführt und der Rastschlitten 9 anschließend derart senkrecht zur Nockenwellenachse verschoben wird, dass das Führungselement 21 unter die Gleitplatte 10 greift. Anschließend wird das Rastelement 18 durch Betätigen des Löseelements 23 derart ausgelenkt, dass das hakenförmig ausgebildete untere Ende des Rastelementes 18 in einer scharnierartig um das Führungselement 21 schwenkenden Bewegung des Rastschlittens 9 durch den Rastschlitz 20 hindurchgeführt werden kann. Danach wird das Löseelement 23 freigegeben, wodurch die Auslenkung des Rastelements 18 beendet wird, das Rastelement 18 unter die Gleitplatte 10 greift sowie die Schlittenverzahnung 16 in die Plattenverzahnung 17 eingreift.

Fig. 6 dient zur Darstellung der Führungszapfen 22, die bei montiertem

Rastschlitten 9 an der der Plattenverzahnung 17 gegenüberliegenden Seite des Rastschlitzes 20 anliegen und den Rastschlitten in der zum Rastschlitz 20 senkrechten, von der Plattenverzahnung 17 fortweisenden und zur Gleitplatte 10 parallelen Richtung und dadurch in der anderen zum Führungsschlitz 19 senkrechten und zur Gleitplatte 10 parallelen Richtung führen.

Fig. 7 zeigt eine Teilansicht der Gleitplatte 10 mit dem Führungsschlitz 19 und dem Rastschlitz 20 samt Plattenverzahnung 17. Im montierten Zustand des Rastschlittens 9 wirken die Plattenverzahnung 17 mit der Schlittenverzahnung 16, eine Führungsschlitz-Führungsflanke 24 mit dem Führungselement 21 , eine Rastschlitz-Führungsflanke 25 mit den Führungszapfen 22, das Rastelement 18 und das Führungselement 21 mit der Unterseite der Gleitplatte 10 sowie die Unterseite des Rastschlittens 9 derart zusammen, dass im Wesentlichen eine formschlüssige Positionierung des Rastschlittens 9 erreicht wird.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform des Rastschlittens 9 mit dem

Führungselement 21 , dem - hier nicht sichtbaren - Führungszapfen 22 sowie dem Rastelement 18. Das Rastelement 18 weist die Schlittenverzahnung 16 sowie das Löseelement 23 auf. Die hier gezeigte einstückige Ausführung des Rastschlittens 9 wird ermöglicht durch die Verwendung eines in geeigneter Weise elastischen Werkstoffes, der einerseits eine insgesamt ausreichende Festigkeit und Steifigkeit aufweist, andererseits bei geeigneter Ausgestaltung der Anbindung des Rastelementes 18 dessen elastische, selbstrückstellende Auslenkung ermöglicht.

Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass auch andere

Ausführungsbeispiele der Erfindung möglich sind, ohne dass der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird. Insbesondere möglich sind eine mehrteile Ausführung des Rastschlittens sowie andere Ausgestaltungen und Anordnungen von Rastung und Führung.

Bezugszeichenliste

Bandschieflaufschalter

Gehäuse

Nockenwelle

Raumnocken

Rollenhebel

Rückstellfeder

Schaltelement

Betätigungselement

Schlitten (Rastschlitten)

Gleitplatte

Nockenflanke

Bohrung

Einstellwelle

Skala

Schaltwinkel-Endwert

Schlittenverzahnung

Plattenverzahnung

Rastelement

Führungsschlitz

Rastschlitz

Führungselement

Führungszapfen

Löseelement

Führungsschlitz-Führungsflanke

Rastschlitz-Führungsflanke