SCHALTWELLE FÜR DREHSCHALTER

Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Schaltwelle für Drehschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Schaltwelle kann dabei angeformte Nocken oder Nockenscheiben aufweisen und Schaltkontakte des Drehschalters auslösen.

Aus der EP 1 239 504 A1 ist eine mehrschichtig aufgebaute Schaltwelle bekannt, welche einen Kern mit abgeflachtem D-Profil aufweist, der darin eingesteckt werden kann. Daraus gehen rippenartige Ausbildungen an einem Ende hervor, welche zum Auslösen von Schaltfunktionen dienen können.

Die DE 10044046 A1 zeigt eine Schaltwelle mit einem Schaft, in welchem längsverlaufende Stege ausgebildet sind, wobei auf die Schaltwelle Hebelteile aufgeschoben sind. Dabei greifen die Stege auf dem Schaft in Nuten in den Hebelteilen, um eine Verdrehsicherheit zu gewährleisten. Die Stege sind rund um den Schaft und gleichverteilt angeordnet.

Aufgabe und Lösung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Schaltwelle zu verbessern, insbesondere bei optimiertem Materialeinsatz und Herstellungsaufwand die Stabilität zu verbessern.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Schaltwelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Erfindungsgemäß weist eine eingangs genannte Schaltwelle an ihrer Außenseite eine rippenförmige oder rippenartige Verstärkung auf. Diese verläuft in axialer Richtung und kann Druckspannungen und vor allem Zugspannungen aufnehmen, um ein Durchbiegen der Schaltwelle zu vermeiden. Dabei ist es zwar einerseits möglich, mehrere solcher Verstärkungen nebeneinander in gleicher Richtung auszubilden. Bei geeigneter Dimensionierung reicht jedoch in vielen Fällen bereits eine einzige Verstärkungsrippe. Besonders vorteilhaft ist hier ein einstückiges Anformen der Verstärkung. Dadurch kann die Festigkeit weiter erhöht werden.

Die Verstärkung kann vorteilhaft über einen breiten mittleren Bereich der Schaltwelle verlaufen, beispielsweise bis kurz vor das jeweilige Ende der Schaltwelle. So kann sie beispielsweise 70% bis 90% der Länge der Schaltwelle einnehmen.

Die Schaltwelle weist vorteilhaft einen im wesentlichen gleichbleibenden Querschnitt auf, wenn man von den Nocken oder Nockenscheiben absieht. Dieser Querschnitt wird jeweils im Bereich der Verstärkung lediglich um den zusätzlichen Querschnitt der Verstärkung erweitert.

Die Verstärkung in Rippenform sollte bevorzugt durchgehend und einstückig sein ohne jegliche Unterbrechungen. Einerseits ist es möglich, die Verstärkungsrippe mit gleichbleibender Stärke bzw. gleichbleibendem Querschnitt auszubilden. Andererseits kann in gewissen Bereichen, in denen lokale Zugspannungen in erhöhtem Maße auftreten, eine zweite Verstärkungsrippe oder eine Verstärkungsrippe mit größerem' Querschnitt angeformt sein. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Verstärkung in einem Maß von der Schaltwelle abragt, welches ca. 10% bis 30%, insbesondere etwa 20%, beträgt.

Vorteilhaft verläuft die Verstärkung an einem Längsbereich, welcher einem durch die Nocken oder Nockenscheiben besonders belasteten Bereich gegenüberliegt. Dies bedeutet, dass die Verstärkung, um die Zugspannungen aufnehmen zu können, in diejenige Kraftrichtung weisen sollte, in welcher in einer bestimmten Drehstellung die stärksten Kräfte auf die Nocken oder Nockenscheiben ausgeübt werden. Diese Kräfte rühren von Schaltkontakten oder dergleichen her, welche durch die Nocken betätigt oder bewegt werden. In vielen Fällen werden zwar in bestimmten verschiedenen Drehstellungen Schaltkontakte bewegt. Meistens gibt es jedoch einen besonders konzentrierten oder mittleren Bereich, in welchem die vorgenannten stärksten Kräfte festgestellt werden können.

Die Schaltwelle ist derart hergestellt, dass sie in einem äußeren Bereich aus Kunststoff besteht bzw. eine äußere Kunststoff-Schicht aufweist. So weist die Schaltwelle einen Kern auf, der beispielsweise entweder aus anderem und stabilerem Material besteht oder aber mit gleichbleibendem Querschnitt und somit einfacher ausgebildet ist. Schaltwelle und/oder Kern können aus Kunststoff bestehen, beispielsweise thermoplastischem Material. Besonders vorteilhaft werden die Kontur der Schaltwelle bzw. der äußere Bereich oder die äußere Schicht in einem Spritzverfahren auf einen Kern aufgebracht. Als Form hat der Kern erfindungsgemäß ein abgeflachtes Rundprofil, beispielsweise in D-Form. Durch diese von einer kreisrunden Form abweichende Gestaltung wird eine Verdrehsicherung von Kern und äußerem Bereich oder äußerer Schicht erreicht.

Erfindungsgemäß ist die Verstärkung im Bereich der Abflachung des Rundprofils des Kerns angeformt bzw. der Kern auf diese Art und Weise innerhalb der Schaltwelle angeordnet. Dabei ist es von Vorteil, wenn die Verstärkung nicht über den Querschnitt des Rundprofils ragt, welcher ohne Abflachung dem stetigen Verlauf des Querschnitts entsprechen würde. Anders gesagt, sollten also Form und Abragen der Verstärkung mit der Abflachung des Kerns abgestimmt werden.

Für einen möglichst verzugfreien Spritzvorgang einer vorgenannten Schaltwelle aus Kunststoff ist es von Vorteil, wenn im wesentlichen die Dicke einer äußeren Schicht der Schaltwelle, welche um einen Kern herum gespritzt ist, gleich bleibt. Lediglich im Bereich der Abflachung des Kerns kann hiervon abgewichen werden. Schließlich ist hier vorteilhaft die Verstärkung angespritzt. Dabei sollte des weiteren in diesem Spritzvorgang auch die Kontur der Nocken oder Nockenscheiben an die Schaltwelle angebracht werden.

Es ist von Vorteil, wenn die Schichtdicke einer äußeren Schicht gering ist gegenüber dem Durchmesser des Kerns. Dadurch wird eine mögliche Verzuggefahr der gesamten Schaltwelle nach dem Umspritzen des Kerns infolge von Erkalten verringert.

Ein weiterer Aspekt für die Gestaltung der Schaltwelle bzw. die Anordnung der Verstärkung ist der, dass mit der eine Massenkonzentration darstellenden Verstärkungsrippe andere Massenkonzentrationen ausgeglichen werden können, welche ansonsten beim Spritzen der Schaltwelle ein Verziehen bewirken können. Ein derartiges Verziehen kann beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, dass die Nocken oder Nockenscheiben üblicherweise starr in eine Richtung oder in einen Bereich hinein ausgerichtet sind. Es lässt sich eine Massenschwerpunktslinie der Nocken oder Nockenscheiben bestimmen. Bezüglich der Drehachse gesehen gegenüber von dieser Massenschwerpunktslinie sollte die Verstärkung verlaufen, um ihrerseits durch ihre eigene Masse beim Abkühlen der Schaltwelle nach dem Spritzen ein Verziehen zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Auf diese Art und Weise können lange Schaltwellen ausgebildet werden, welche durch die rippenförmige Verstärkung bei bestimmten Ausbildungen der Erfindung sowohl einen Verzug bzw. Durchbiegen während des Betriebs aufgrund von Druckkräften als auch nach einem Spritzvorgang zur Herstellung besser widerstehen.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen in schematischer Form:

Fig. 1

eine Seitenansicht einer möglichen Schaltwelle mit Verstärkungsrippe und einer Vielzahl von Nockenscheiben,

Fig. 2

einen Querschnitt durch die Schaltwelle an der Stelle einer im wesentlichen umlaufenden Nockenscheibe und

Fig. 3

einen weiteren Querschnitt durch die Schaltwelle an einer Stelle, an der sie lediglich eine abstehende Nocke aufweist.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist eine Schaltwelle 11 in Seitenansicht dargestellt. In den Fig. 2 und 3 sind Schnittzeichnungen an verschiedenen Stellen mit unterschiedlich ausgebildeten Nockenscheiben dargestellt. Es ist dabei zu erkennen, wie die lange Schaltwelle 11 von einem Grundprofil 13 gebildet wird. An dem Grundprofil 13 sind verschiedenartige Nockenscheiben 15 angeformt. Die Nockenscheiben 15 weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel grundsätzlich einen maximalen Radius auf bzw. sind aus einer Kreisscheibe mit diesem maximalen Radius herausgeformt. Bei der Nockenscheibe 15 nach Fig. 2 ist ein Einschnitt 16 aus der Nockenscheibe 15 herausgenommen. Bei Fig. 3 besteht die Nockenscheibe 15 im wesentlichen aus einer Scheibe mit sehr geringem Radius über das Grundprofil 13 hinaus. An dieser Scheibe ist ein Vorsprung 17 angeformt.

Gegen die Nockenscheiben 15 drücken von unten die Schaltkontakte 19. Deren Druckkraft bzw. Schaltkraft wird durch die nach oben weisenden Pfeile an allen Nockenscheiben 15 dargestellt. Die Schaltkontakte 19 können zum einen reine Schaltkontakte sein, welche öffnen oder schließen. Des weiteren können als Schaltkontakte auch abstandsvariable Schalter vorgesehen sein, beispielsweise für thermische Ausdehnungsschalter mit Voreinstellung eines Schaltweges. In diesem Fall weisen die Nockenscheiben 15 nicht nur abgestufte Radien auf, sondern einen gleichmäßig zu- oder abnehmenden Radius. Damit können in Abhängigkeit von einem Drehwinkel die Schaltkontakte 19 langsam und kontinuierlich bewegt werden.

In den Querschnittsdarstellungen aus Fig. 2 und Fig. 3 ist zu erkennen, wie die Schaltwelle 11 im einzelnen aufgebaut ist. Ein Kern 21 mit einem abgeflachten D-Profil ist mit dem Grundprofil 13 umgeben bzw. umspritzt. Das Grundprofil 13 weist eine Abflachung 23 auf, welche in den Zeichnungen nach oben gerichtet ist. Somit ist zu erkennen, wie das Grundprofil 13 mit gleichmäßiger Wandstärke den Kern 21 umgibt.

In der Mitte der Abflachung 23 ist nach oben weisend eine Verstärkungsrippe 25 angeformt. Diese weist einen in etwa rechteckigen Querschnitt auf. Aus Fig. 3 ist zu erkennen, dass sie nicht über den Radius des sonstigen Grundprofils 13 übersteht. Aus Fig. 1 ist zu erkennen, wie sie sich über den gesamten mittleren Bereich der Länge der Schaltwelle 11 und somit ca. 70% bis 80% der Länge der Schaltwelle erstreckt.

Somit ist zu erkennen, dass es grundsätzlich möglich ist, an einer beliebigen Stelle des Grundprofils 13 der Schaltwelle 11 eine solche Verstärkungsrippe 25 anzuordnen. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines abgeflachten Rundprofils mit D-Form von Kern und/oder Grundprofil. Dies ermöglicht es, im Bereich der Abflachung die Verstärkungsrippe vorzusehen derart, dass sie nicht über den sonstigen Radius des Grundprofils übersteht. Anstelle einer einzigen Verstärkungsrippe ist es auch möglich, im Bereich der Abflachung zwei oder mehr Verstärkungsrippen anzuordnen.

Des weiteren ist aus den Figuren zu erkennen, wie die Verstärkungsrippe 25 in der Stellung gemäß den Figuren genau gegenüberliegend der Schaltkontakte 19 und der durch sie bewirkten Kräfte angeordnet ist. Somit kann sie ein Durchbiegen der Schaltwelle 11 effektiv verhindern. Da die Schaltwelle 11 üblicherweise an ihren beiden Enden gelagert ist, ist diese Gefahr des Durchbiegens in der Mitte am größten. Insofern ist die Verstärkungsrippe 25 auf alle Fälle im Mittelbereich besonders vorteilhaft.

Des weiteren ist aus den Fig. 2 und 3 zu erkennen, wie der Gewichtsschwerpunkt der Nockenscheiben 15 mit den Einschnitten 16 oder dem Vorsprung 17 aufgrund ihrer Form zwar nicht in jedem Fall leicht genau bestimmt werden kann. Allerdings liegt er sicherlich unterhalb des Mittelpunkts der Schaltwelle 11, welche die Drehachse bildet. Insofern kann beim Herstellungsprozess durch die Verstärkungsrippe 25 erreicht werden, dass hier im Vergleich zu einem kreisringförmigen Grundprofil 13 ein gewisser Masseschwerpunkt oberhalb des Mittelpunkts gegeben ist. Dadurch lässt sich der Masseschwerpunkt der Nockenscheiben 15 unterhalb des Drehpunkts insofern ausgleichen, als dass ein Verziehen der Schaltwelle beim Abkühlen nach dem Spritzvorgang durch einseitige Massen- bzw. Materialanlagerungen vermieden wird.

Insgesamt ist bei der Gestaltung der Schaltwelle 11 sowie des Drehschalters bzw. der Schaltkontakte 19 vorteilhaft darauf zu achten, dass eine möglichst einheitliche Ausrichtung der hauptsächlich wirkenden Schaltkräfte gegeben ist. Diese ermöglicht eine an einer Stelle vorhandene Verstärkungsrippe.

Um Ausbildungen mit mehreren Verstärkungsrippen vorzusehen, könnten entweder an dem Kern 21 weitere Abflachungen vorhanden sein, welche wiederum das Vorsehen weiterer Abflachungen entsprechend der Abflachung 23 am Grundprofil 13 ermöglicht. Hier kann dann im Bereich jeder Abflachung eine abstehende Verstärkungsrippe vorgesehen sein. Des weiteren ist es auch möglich, Verstärkungsrippen unter dem oben angesprochenen Gesichtspunkt des Massenausgleichs für einige wenige oder einzelne Nockenscheiben 15 vorzusehen. In diesem Fall sollten sie gegenüber deren Masseschwerpunkt angeordnet sein. Hierbei ist dann jedoch darauf zu achten, dass der Masseschwerpunkt nicht zu weit von der gegenüberliegenden Seite der durchgehenden Verstärkungsrippe 25 abweicht.

Anstelle der geradlinig durchgehenden Verstärkungsrippe 25 gemäß den Figuren ist es auch möglich, die Verstärkungsrippe im Bereich zwischen einzelnen Nockenscheiben 15 in Umfangsrichtung um einen geringen Winkel zu versetzen. Allerdings sollte diese Versetzung nicht zu groß sein, um die Festigkeitseigenschaften der Verstärkungsrippe zur Aufnahme von Zugkräften nicht zu sehr zu beeinträchtigen.

Somit kann bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Schaltwelle für einen Drehschalter geschaffen werden, die angeformte Nocken oder Nockenscheiben aufweist. An der Außenseite der Schaltwelle ist eine Verstärkungsrippe vorgesehen, welche in Axialrichtung bis kurz vor die Enden der Schaltwelle verläuft. Diese Verstärkungsrippe kann Zugspannungen aufnehmen, welche von Druckkräften von Schaltkontakten vor allem im Mittelbereich der Schaltwelle hervorgerufen werden. So kann ein Durchbiegen der Schaltwelle vermieden werden.