具有可绕第一旋转轴旋转的第一传递元件的传动单元尤其是操作头.pdf

本发明涉及一种具有一个可绕一第一旋转轴(6)旋转的第一传递元件(1)的传动单元，尤其是操作头(13)，用于借助一个挺杆(4)对至少一个开关单元进行操纵。所述传动单元是一种特别节省空间和安全的铰链开关用传动单元，具有一个传动轴(5)，所述传动轴基本垂直于所述第一传递元件(1)的所述第一旋转轴(6)布置。由此可产生一系列优点，例如将所述传动单元安置在所述传动轴的末端。

1.  一种传动单元，尤其是操作头，包括：一个可绕一第一旋转轴(6)旋转的第一传递元件(1)，用于借助一个挺杆(4)对至少一个开关单元进行操纵，其中，所述第一传递元件(1)可借助一个与一传动轴(5)至少处于有效连接的凸轮(8)和/或凹槽(10)发生旋转，
其特征在于，
所述第一传递元件(1)的所述第一旋转轴(6)基本垂直于所述传动轴(5)布置。

2.  根据权利要求1所述的传动单元，其中，
所述凸轮(8)设置在所述第一传递元件(1)上，并靠近所述第一旋转轴(6)布置。

3.  根据上述权利要求中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
所述第一传递元件(1)具有一个远离所述第一旋转轴(6)的第一作用区(9)，尤其是一个第一作用头。

4.  根据权利要求3所述的传动单元，其中，
所述第一作用区(9)用于操纵所述挺杆(4)，且同时用于使所述第一作用区(9)内的一个作用点发生移动。

5.  根据上述权利要求中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
所述第一传递元件(1)实施为杆状和/或至少部分为盘状。

6.  根据上述权利要求中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
所述传动单元根据凹槽(10)所处的用于触发操纵运动的位置具有至少一个受操纵状态和至少一个不受操纵状态。

7.  根据上述权利要求中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
所述凸轮(8)和/或所述凹槽(10)用于对所述操纵运动进行控制。

8.  根据上述权利要求中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
所述第一传递元件(1)借助对至少一个第二传递元件(2)的操纵来对所述挺杆(4)进行操纵。

9.  根据权利要求8所述的传动单元，其中，
所述第二传递元件(2)用于对所述挺杆(4)进行操纵。

10.  根据权利要求8或9中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
所述第二作用区(12)用于操纵所述挺杆(4)，且同时使所述第二作用区(12)内的一个作用点发生运动。

11.  根据权利要求8至10中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
所述第二传递元件(2)实施为杠杆状和/或至少部分为盘状。

12.  根据权利要求8至11中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
所述第一传递元件(1)的所述第一旋转轴(6)和所述第二传递元件(2)的所述第二旋转轴(7)彼此平行或垂直布置。

13.  根据权利要求8至12中任一项权利要求所述的传动单元，其中，
至少所述第一作用区(9)、所述第二作用区(12)和/或所述第三作用区(14)设计得用于增大所述第一传递元件(1)的行程。

14.  一种开关，包括一个根据权利要求1至13中任一项权利要求所述的传动单元，其中，所述开关实施为铰链、开关或位置开关。

具有可绕第一旋转轴旋转的第一传递元件的传动单元尤其是操作头
技术领域
本发明涉及一种具有一个可绕一第一旋转轴旋转的第一传递元件的传动单元，尤其是操作头，其用于借助一个挺杆对至少一个开关单元进行操纵，其中，所述第一传递元件可借助与一传动轴至少处于有效连接的一个凸轮和/或凹槽发生旋转。此外，本发明还涉及一种具有这种传动单元的铰链开关。
背景技术
传动单元例如应用于所谓的铰链开关，铰链开关是用于对可偏转保护设备(例如门或活盖)进行监测和安全保护的机电开关设备。举例而言，铰链开关对安全门的监测方式是，如果有人试图在机器或设备工作时打开已采取安全措施的门或护板，铰链开关就会立即停止对机器或设备的供电。作为切断电源的替代方案，也可在一预定开关角被超过时发出报警信号。
一个铰链开关通常包括一个操作系统、一个开关系统和一个连接系统。其中，所述操作系统用于吸收和传递旋转运动或偏转运动。在作用力的传递过程中，这个运动被转化为对所述开关系统的操纵。为此，往往需要将旋转运动转化为直线操纵运动。这种操纵运动被用来对常闭触点和/或常开触点进行操纵。所述连接系统用于实现导线连接，从而使得对电路的监测成为可能。
为确保铰链开关正常及持续稳定地工作，现有技术中的已知铰链开关所需完成的匹配工作量相当大。由于对运动的吸收是以机械方式进行，铰链与开关元件的操作元件之间的连接必须为形状配合式连接，因而需要精确保持很多元件之间的相对位置。这会增大制备成本和装配耗费。
铰链开关还具有人身安全防护的功能，通常使用的是符合IEC 60947-5-1强制断开要求的动断触点。就这一情况而言，强制断开的实现需要通过形状配合式有效连接来进行操纵运动。在将铰链开关用作安全开关的情况下，达到预定的开关角时可以实现断路或接通。常用的开关角为6°至8°。近来应市场的需求，出现了门开启宽度越来越小的趋势，这势必导致所用开关角也越来越小，例如开关角范围缩小为2°至5°。其中，任何时候都须确保对运动的吸收以机械方式进行，并且被监测目标物与操作系统之间的连接为形状配合连接。
DE 195 08 153中公开过一种用于一铰链的操纵装置，所述操纵装置具有一个整合在铰链中的传递元件，这个传递元件成形在铰链被目标物驱动的部分上，可以引起直线操纵运动。
事实证明，这种方案的缺点在于开口宽度受到限制，或者在张角较小的情况下，不甚方便。此外还需使用一个裸露的操纵凸轮来将旋转运动转化为直线运动。铰链轴或凸轮盘与操纵凸轮之间的这个支承点可能会受到机械损伤和环境因素的影响，以及由于使用者操作不当而导致的损坏。
这种或其他类型的铰链开关方案可能具有这样的缺点，即操作系统由于凸轮盘的原因在尺寸上设计过大，或者操作系统具有极大的操纵力，而由于凸轮盘和开关元件滑块之间存在摩擦，这种操纵力又会引起较大磨损。
此外事实还证明，这种铰链开关不具有可对目标物起机械稳定作用的支承功能，因而还需设置其它的具有纯机械功能的附加铰链，从而花费较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种节省空间、安全和易用的传动单元，借助这种传动单元可最大程度地避免上述缺点。
这个目的通过开篇所述类型的传动单元达成，即：所述第一传递元件的第一旋转轴基本垂直于传动轴布置。上述目的还通过一种具有一个这种传动单元的铰链开关而达成。
根据本发明，例如实施为操作头的传动单元具有一个可旋转的第一传递元件，所述第一传递元件可绕一个第一旋转轴进行旋转。所述可旋转的第一传递元件用于将一传动轴的旋转运动传递到一个挺杆上，其中，所述挺杆引起一个开关单元的一滑块或一操纵器的直线运动。其中，所述传动轴以形状配合的方式与需要在标准使用条件下加以驱动的目标物(例如一个安全门)相连。所述目标物的运动引起该传动轴的旋转运动。从传动轴到第一传递元件的力传递通过一个凸轮和一个凹槽而实现。其中，可在第一传递元件上设置一凸轮，在传动轴上设置一凹槽，或者在传动轴上设置一凸轮，在第一传递元件上设置一凹槽。此外，也可通过设置复数个凸轮和/或凹槽来对这些布置方式进行组合使用，其中，这些凸轮和/或凹槽均可用于从传动轴到第一传递元件的力传递。通过这种力传递将传动轴的旋转运动传递到所述第一传递元件上。除布置所述凸轮和/或凹槽外，还可通过其他成形元件来实现从传动轴到传递元件的有效连接。第一传递元件的一个第一旋转轴基本垂直于所述传动轴布置。其优点在于，可将传动单元或操作头布置在该传动轴的末端，从而使传动单元或操作头位于目标物和/或铰链的运动范围之外。此外，通过对第一传递元件进行相应设计，还可减小结构空间。其中，所述第一传递元件可有利地实施为杠杆，所述杠杆可以至少部分地由金属或塑料构成。
可有利地实现最大约为2°的极小开关角，与此同时，必要的结构空间极大程度地最小化，但尽管如此，仍能实现高转化率，操纵力也能被极大程度地最小化。通过避免作用面受到较大的作用力，可实现高转化率，借此还可最大程度地减小磨损，延长传动单元的使用寿命。
根据一种有利实施方式，所述传动单元具有唯一的一个第一传递元件，在此情况下，传递机构仍具有可操作性，但用于将传动轴的旋转运动转化为开关元件的直线操纵运动的元件的数量减少到了唯一的一个。
根据一种有利实施方式，通过对传动轴和第一传递元件进行设计，可以进行开关角调节或开关角范围调节，其中，所述传动轴实施为轴或铰链轴，所述第一传递元件实施为杠杆。也就是说，通过设置具有相应长度和位置的凸轮或凹槽，可设置2°至360°范围内的开关角或开关角间隔。
根据一种有利实施方式，传动轴无需穿过传动单元或操作头，因为通过凸轮和/或凹槽就足以将作用面方便地设置在所述传动轴的上部末端或下部末端。借此可获得额外的结构空间，这部分结构空间可更有效地用于角运动的传递，而不会受到实施为轴的传动轴或凸轮盘的影响。
根据一种有利实施方式，通过外壳可防止传动单元，尤其是作用区或作用面受到外部环境因素的影响。也就是说，传动单元的成对作用面或传动单元元件之间的平面相互作用不会受到非期望的杂质的影响。
根据一种有利实施方式，凸轮设置在第一传递元件上，并靠近第一旋转轴布置，借此可实现高转化率，从而实现较小的操纵力。通过下述方式可使这一点得到进一步改善，即所述第一传递元件具有一个远离第一旋转轴的第一作用区，尤其是一个第一作用头。
根据一种有利实施方式，第一作用区用于操纵挺杆，且同时用于驱动第一作用区内的作用点。借此可对挺杆或传递元件(尤其是第一传递元件)的不同运动方向加以考虑。
根据一种有利实施方式，第一传递元件实施为杠杆状和/或至少部分为盘状。除结构空间控制外，借此还可对传动元件的转化率进行控制。
根据一种有利实施方式，根据凹槽所处的用于触发操纵运动的位置，传动单元具有至少一个受操纵状态和至少一个不受操纵状态。在此，可通过某一角度范围或多个角度范围来触发受操纵状态或不受操纵状态。其中可确保多个位置上的触发。此外还可定义多种状态，在开关元件自身也可处于多种状态的情况下，这一点特别有利。
此外，如果设置一个或多个开关单元来检测待监测目标物的当前位置，就可有利地对其位置进行持续检测。其中，使用凸轮和/或凹槽来对操纵运动进行检测是有利的。这种检测可以通过凸轮和/或凹槽的相应几何形状而实现，其中，开关元件的滑块的位置与目标物的位置相对应。
根据一种有利实施方式，第一传递元件借助对至少一个第二传递元件的操纵来对挺杆进行操纵。在将所述第一和第二传递元件实施为杠杆的情况下，可有利地对具有增大行程功能的杠杆机构加以利用，以便通过相应的转化实现最大约为1°的极小开关角，借此可缩小结构空间，减小操纵力。此外还可将力在挺杆上的作用角度最小化，从而进一步延长使用寿命，将磨损降低至最小程度。
根据一种有利实施方式，第一传递元件的第一旋转轴和第二传递元件的第二旋转轴彼此平行或垂直布置。借此可进一步增大结构空间和转化率方面的优势。
根据一种有利实施方式，设置有至少一个第一作用区和/或一个第二作用区来增大所述第一传递元件的行程。在所述作用区具有相应形状的情况下，可结合旋转运动实现预期行程，在此情况下，所述传动单元可与行程各不相同的开关元件结合使用。
本发明的其他有利设计方案和优选改进方案可从附图描述和/或从属权利要求中获得。
附图说明
下面借助附图所示的实施例对本发明进行详细说明，其中：
图1为按标准使用条件布置的一个铰链开关元件组；
图2为按标准使用条件布置的一个铰链开关的元件组，所述铰链开关处于受操纵状态，并具有两个传递元件；
图3为铰链开关未受操纵时的图2所示的元件组；以及
图4为一个铰链开关的透视图。
具体实施方式
图1显示的是按标准使用条件布置的一个铰链开关的元件组。图中的挺杆4从属于附图未作进一步图示的开关系统或开关元件。附图还显示了第一传递元件1，这是杠杆机构中唯一一个可动的元件。在设计为铰链轴5的传动轴中布置有主动轴3，主动轴3在其围绕铰链轴5旋转时，通过凹槽10引起第一传递元件1的运动。主动轴3旋转时，凹槽10先运动到第一传递元件1的凸轮8的下方。达到触发的角度或角度间隔时，凸轮8就会落入凹槽10中。这会使第一传递元件1围绕第一旋转轴6发生旋转，其中，第一传递元件1通过其第一作用区9对挺杆4发生作用。
由于第一作用区9相比凸轮8离第一旋转轴6相对较远，幅度较小的旋转运动会转变成较大幅度的旋转运动。第一作用区9朝向挺杆4的作用点在对挺杆进行操纵的过程中会从挺杆上扫过，这样就可将第一传递元件1的旋转运动转化为挺杆4的直线运动。其中，通过第一传递元件1的相应长度可对所需行程进行调节，这样就可借助某一杠杆的开关系统进行工作。
第一作用区9可有利地实施为作用头，借此可确保作用点充分地从挺杆上扫过。需要注意的是，主动轴3、第一传递元件1和挺杆4之间须确保形状配合，铰链开关必须具有强制断开这一特性。
在制备过程中就为位置开关确定主动轴3和杠杆机构的相对位置，是有利的。借此可提高精度，提供装配完整的位置开关或铰链开关。此外还无需设置附加的普通铰链，因为这样的开关同样可起到铰链的作用。除此之外，也无需对安全门、活盖、凸轮或凸轮盘进行面向用户的匹配或设计，这在以往需要极大的人力投入。
图2显示的是按标准使用条件布置的一个铰链开关元件组，所述铰链开关处于受操纵状态，且具有两个传递元件1、2。附图所示的杠杆机构由第一传递元件1、第二传递元件2和图1所示的带有凹槽10的主动轴3构成。所述第一传递元件1的作用方式和主动轴3结合凹槽10及凸轮8的作用方式与上文联系图1所说明的作用方式相一致。
通过附加安装一个第二传递元件2(与所述第一传递元件1类似，可绕一个第二旋转轴7进行运动)，首先可实现力的传递，即将第一传递元件1的运动传递到附图未显示的挺杆上。在第二作用区12和/或一个第三作用区14具有相应形状的情况下，通过所述第二传递元件2的旋转运动可实现一个附加行程。所述第三作用区14成形在传递元件2上，构成第一作用区9的对应件。在此情况下，由第一传递元件1和第二传递元件2构成的杠杆机构可实现比第一实施例更高的转化率。其中，所述第一旋转轴6与所述第二旋转轴7平行布置。也就是说，二者均垂直于铰链轴5定位。
并非必须使传递元件1、2的旋转轴6、7彼此平行。可以根据需要实现的行程和相应的使用条件来选择传递元件1、2的数量及其旋转轴6、7的位置。
图3显示的是铰链开关未受操纵时的如图2所示的元件组，另加一个挺杆4。附图显示的是如图2所示的由第一传递元件1和第二传递元件2构成的杠杆机构在挺杆4上的布置方式示例。其中，挺杆4基本垂直于旋转轴5和旋转轴6、7，但使用过程中若有需要，挺杆4也可与旋转轴5和旋转轴6、7成一角度布置。同样地，旋转轴6、7也可成角度布置。
可通过使用与传递元件1、2类似的附加杠杆或传递元件来进一步增大行程。借此可增大与传动单元结合使用的开关元件的数量。
图4显示的是一个铰链开关的透视图。所述铰链开关具有一个开关系统、一个操作头13和所述主动轴3。图1和图2所示的第一实施例和第二实施例均可布置在该铰链开关的这种操作头13中。
有利的是，杠杆机构在所述主动轴3的一个末端实现力的传递，其中，所有的作用区8、9、10、12、14均在外壳11的保护下不会受到环境因素的影响，必要时还可为其上油脂，特别是作用区8、9、10、12、14之间的油脂由于外壳11的保护不会受到污染，并可用于简化对传动单元的操纵和延长其使用寿命。此外还可避免使用者的操作。
综上所述，本发明涉及一种具有一个可绕一第一旋转轴旋转的第一传递元件的传动单元，尤其是操作头，用于借助一个挺杆对至少一个开关单元进行操纵。所述传动单元是一种特别节省空间且安全的铰链开关用传动单元，该传动单元具有一个传动轴，所述传动轴基本垂直于所述第一传递元件的所述第一旋转轴布置。由此可产生一系列优点，例如将所述传动单元安置在所述传动轴的末端。