PL205107B1 - Wałek napędowy dla przełącznika obrotowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest wałek napędowy dla przełącznika obrotowego.

Znany jest wałek napędowy dla przełącznika obrotowego, mający uformowane krzywki lub krzywki tarczowe, a na zewnętrznej stronie wałka napędowego w kierunku osiowym uformowane jest co najmniej jedno wzmocnienie w postaci żebra do przejmowania naprężenia rozciągającego celem przeciwdziałania wyginaniu wałka napędowego, przy czym wałek napędowy ma co najmniej zewnętrzny obszar względnie zewnętrzną warstwę z tworzywa sztucznego i rdzeń, który celem wytworzenia wałka napędowego jest pokryty natryskowo tworzywem sztucznym.

Znany wałek napędowy za pomocą uformowanych krzywek lub krzywek tarczowych może zwalniać zestyki przełączeniowe przełącznika obrotowego.

Ze zgłoszenia europejskiego nr EP 1 239 504 A1 znany jest wielowarstwowy wałek napędowy, zaopatrzony w rdzeń o profilu w kształcie spłaszczonej litery D, który można wkładać w wałek. Na jednym końcu wychodzą z niego żebrowe twory, które mogą służyć do uruchamiania funkcji przełączeniowych.

W niemieckim zgłoszeniu patentowym nr DE 100 44 046 A1 przedstawiony jest wałek napędowy, w którym ukształtowane są przebiegające w kierunku wzdłużnym żebra, przy czym na wałek napędowy nasunięte są części dźwigniowe. Żebra wchodzą przy tym na wałku w rowki w częściach dźwigniowych, aby zagwarantować pewność przekręcania. Żebra są rozmieszczone równomiernie wokół wałka.

Celem wynalazku jest udoskonalenie opisanego na wstępie wałka napędowego, zwłaszcza zaś poprawienie stabilności wałka przy zoptymalizowanym wsadzie materiałowym i obniżonych kosztach wytwarzania.

Wałek napędowy dla przełącznika obrotowego, mający uformowane krzywki lub krzywki tarczowe, a na zewnętrznej stronie wałka napędowego w kierunku osiowym uformowane jest co najmniej jedno wzmocnienie w postaci żebra do przejmowania naprężenia rozciągającego celem przeciwdziałania wyginaniu wałka napędowego, przy czym wałek napędowy ma co najmniej zewnętrzny obszar względnie zewnętrzną warstwę z tworzywa sztucznego i rdzeń, który celem wytworzenia wałka napędowego jest pokryty natryskowo tworzywem sztucznym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że rdzeń i korzystnie także wałek napędowy ma spłaszczony okrągły profil, przy czym wzmocnienie jest uformowane w obszarze spłaszczenia okrągłego profilu rdzenia.

Korzystnie, wzmocnienie przebiega przez szeroki środkowy obszar wałka napędowego, korzystnie kończy się tuż przed danym końcem wałka napędowego, przy czym korzystnie w obszarze ze wzmocnieniem i/lub w obszarze bez wzmocnienia istnieje w zasadzie stały przekrój.

Korzystnie, wzmocnienie jest ciągłe bez przerw, korzystnie o stałej grubości.

Korzystnie, wzmocnienie wystaje z wałka napędowego na od 10% do 30% całkowitej średnicy wałka.

Korzystnie, wzmocnienie jest zwrócone w kierunku tej siły, która jest wywierana na wałek napędowy w określonej pozycji obrotowej, w której na krzywki lub krzywki tarczowe wywierane są największe siły ściskające przez zestyki przełączeniowe lub temu podobne, uruchamiane lub przemieszczane przez krzywki lub krzywki tarczowe.

Korzystnie, wałek napędowy jest z termoplastycznego materiału, korzystnie także rdzeń wałka napędowego, pokryty natryskowo.

Korzystnie, spłaszczony okrągły profil wałka napędowego stanowi profil w kształcie litery D.

Korzystnie, wzmocnienie nie wystaje poza przekrój okrągłego profilu, który bez spłaszczenia odpowiada ciągłemu przebiegowi przekroju.

Korzystnie, poza spłaszczeniem grubość zewnętrznej warstwy, nałożonej natryskowo wokół rdzenia wałka napędowego, jest stała, zwłaszcza jest niewielka w porównaniu ze średnicą rdzenia.

Korzystnie, wzmocnienie, widziane w kierunku obwodowym, jest uformowane w obszarze wałka napędowego znajdującym się naprzeciw obszaru, w którym jest skoncentrowana masa krzywek lub krzywek tarczowych, przy czym jest to w szczególności środek ciężkości krzywek lub krzywek tarczowych w odniesieniu do przekroju.

Według wynalazku opisany na wstępie wałek napędowy ma na swej zewnętrznej powierzchni wzmocnienie w kształcie lub w rodzaju żebra. Biegnie ono w kierunku osiowym i może przejmować naprężenia ściskające, zwłaszcza zaś naprężenia rozciągające, aby zapobiegać wyginaniu wałka napędowego. Z jednej strony można przy tym rozmieścić równolegle obok siebie w tym samym kierunku

PL 205 107 B1 kilka takich żeber wzmacniających. Przy odpowiednim doborze wymiarów w wielu wypadkach wystarcza jednak tylko jedno żebro wzmacniające. Szczególnie korzystne jest tutaj jednoczęściowe uformowanie wzmocnienia. Pozwala to dodatkowo zwiększyć wytrzymałość.

Wzmocnienie może korzystnie przebiegać przez szeroki środkowy obszar wałka napędowego, na przykład kończyć się tuż przed danym końcem wałka napędowego. Może ono zajmować przykładowo 70% do 90% długości wałka napędowego.

Wałek napędowy ma korzystnie w zasadzie stały przekrój, jeżeli pominie się krzywki lub krzywki tarczowe. Przekrój ten jest w obszarze wzmocnienia poszerzony jedynie o dodatkowy przekrój wzmocnienia.

Wzmocnienie w kształcie żebra powinno być korzystnie ciągłe i jednoczęściowe bez żadnych przerw. Z jednej strony żebro wzmacniające może mieć stałą grubość względnie stały przekrój. Z drugiej strony w pewnych obszarach, w których występują w większym stopniu lokalne naprężenia rozciągające, może być uformowane drugie żebro wzmacniające lub żebro wzmacniające o większym przekroju. Korzystne okazało się, jeżeli wzmocnienie wystaje z wałka napędowego w stopniu, odpowiadającym około 10% do 30%, zwłaszcza 20%.

Wzmocnienie przebiega korzystnie w obszarze długości, leżącym naprzeciw obszaru, szczególnie obciążonego przez krzywki lub krzywki tarczowe. Oznacza to, że wzmocnienie, aby mogło przejmować naprężenia rozciągające, powinno być zwrócone w tym kierunku siły, w którym na wałek napędowy w określonej pozycji obrotowej, na krzywki lub krzywki tarczowe, wywierane są największe siły ściskające. Siły te pochodzą z zestyków przełączeniowych lub temu podobnych elementów, uruchamianych lub przemieszczanych przez krzywki lub krzywki tarczowe. W wielu wypadkach zestyki przełączeniowe są przemieszczane w określonych różnych pozycjach obrotowych. Najczęściej jednak występuje jeden, szczególnie skoncentrowany lub środkowy obszar, w którym można stwierdzić występowania wspomnianych powyżej, największych sił.

Wałek napędowy jest w zewnętrznym obszarze wykonany z tworzywa sztucznego względnie ma zewnętrzną warstwę z tworzywa sztucznego. Wałek napędowy ma rdzeń, który przykładowo jest albo wykonany z innego i bardziej stabilnego materiału, albo ma stały przekrój, a zatem prostszy kształt. Wałek napędowy i/lub rdzeń mogą być wykonane z tworzywa sztucznego, na przykład tworzywa termoplastycznego. Szczególnie korzystnie obrys wałka napędowego względnie zewnętrzny obszar lub zewnętrzną warstwę nakłada się na rdzeń metodą natryskową. Rdzeń według wynalazku ma spłaszczony okrągły profil, na przykład profil w kształcie litery D. Ten kształt, odbiegający od okrągłego, stanowi zabezpieczenie przed wzajemnym przekręcaniem się rdzenia i obszaru zewnętrznego lub warstwy zewnętrznej.

Według wynalazku wzmocnienie jest uformowane w obszarze spłaszczenia okrągłego profilu rdzenia względnie rdzeń jest w ten sposób umieszczony wewnątrz wałka napędowego. Korzystnie jest przy tym, jeżeli wzmocnienie nie wystaje poza przekrój okrągłego profilu, który bez spłaszczenia odpowiadałby ciągłemu przebiegowi przekroju. Inaczej mówiąc, kształt i stopień wystawania wzmocnienia powinny być dopasowane do spłaszczenia rdzenia.

Aby podczas procesu natrysku opisanego powyżej wałka napędowego z tworzywa sztucznego nie następowało jego paczenie, korzystnie jest, jeżeli grubość zewnętrznej warstwy wałka napędowego, nałożonej natryskowo wokół rdzenia, pozostaje w zasadzie stała. Jedynie w obszarze spłaszczenia rdzenia można odejść od tej zasady. Wreszcie korzystnie wzmocnienie jest tutaj nakładane natryskowo. Ponadto w tym procesie natryskowym na wałku napędowym należy również umieścić zarys krzywek lub krzywek tarczowych.

Korzystnie jest, jeżeli grubość warstwy zewnętrznej jest niewielka w porównaniu ze średnicą rdzenia. Zmniejsza to niebezpieczeństwo paczenia całego wałka napędowego wskutek oziębienia po natryskowym pokryciu rdzenia.

Kolejny aspekt ukształtowania wałka napędowego względnie rozmieszczenia wzmocnienia stanowi to, że za pomocą żebra wzmacniającego, które stanowi koncentrację masy, można wyrównać inne koncentracje masy, które bez tej kompensacji mogłyby podczas natryskowego pokrywania wałka napędowego powodować jego paczenie. Paczenie takie może być przykładowo spowodowane tym, że krzywki lub tarcze krzywkowe są zazwyczaj ustawione sztywno w jednym kierunku lub w stronę jednego obszaru. Można wyznaczyć linię, przechodzącą przez środki ciężkości mas krzywek lub krzywek tarczowych. Wzmocnienie powinno przebiegać w odniesieniu do osi obrotu naprzeciw tej linii łączącej środki mas, aby wskutek działania jego własnej masy zapobiegać lub przynajmniej ograniczać paczenie wałka przy jego chłodzeniu po procesie natryskiwania. Pozwala to wytwarzać długie

PL 205 107 B1 wałki napędowe, które dzięki żebrowemu wzmocnieniu w określonych postaciach wynalazku są bardziej wytrzymałe zarówno na paczenie lub wyginanie podczas pracy, spowodowane działaniem sił ściskających, jak też po procesie natryskiwania w trakcie wytwarzania.

Te i inne cechy korzystnych postaci wykonania wynalazku wynikają zarówno z zastrzeżeń, jak też opisu i rysunków, przy czym poszczególne cechy można realizować oddzielnie lub we wzajemnych kombinacjach w ramach postaci wykonania wynalazku, a także w innych dziedzinach, tworząc korzystne i podlegające ochronie postaci wykonania, dla których zastrzega się niniejszym ochronę.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wałek napędowy z żebrem wzmacniającym i dużą liczbą krzywek tarczowych, w widoku z boku, fig. 2 - wałek napę dowy w przekroju w miejscu, w którym znajduje się biegnąca w zasadzie wzdłuż obwodu tarcza krzywkowa, a fig. 3 - wałek napędowy w następnym przekroju w miejscu, w którym ma on jedynie wystającą krzywkę.

Na fig. 1 przedstawiony jest w widoku z boku wałek napędowy 11. Na fig. 2 i 3 ukazane są przekroje w różnych miejscach z różnie ukształtowanymi krzywkami tarczowymi. Widać przy tym, jak długi wałek napędowy 11 jest tworzony z profilu podstawowego 13. Na profilu podstawowym 13 są uformowane różnego rodzaju krzywki tarczowe 15. Krzywki tarczowe 15 mają w przedstawionym przykładzie wykonania w zasadzie maksymalny promień względnie są uformowane z kołowej tarczy z tym maksymalnym promieniem. Z krzywki tarczowej 15 na fig. 2 wyjęty jest wycinek 16. Na fig. 3 krzywka tarczowa 15 składa się w zasadzie z tarczy, która bardzo małym promieniem wystaje poza profil podstawowy 13. Na tej tarczy uformowana jest krzywka 17 w postaci występu.

Na krzywki tarczowe 15 naciskają od dołu zestyki przełączeniowe 19. Ich siła docisku względnie siła przełączania jest przedstawiona w postaci skierowanych w górę strzałek na wszystkich krzywkach tarczowych 15. Zestyki przełączeniowe 19 mogą po pierwsze stanowić zestyki czysto przełączeniowe, które otwierają lub zamykają. Ponadto zestyki przełączeniowe mogą być również przełącznikami zmiennymi w funkcji odległości, przeznaczonymi na przykład dla cieplnych przełączników dylatacyjnych z nastawianą wstępnie drogą przełączania. W tym przypadku krzywki tarczowe 15 mają nie tylko stopniowane promienie, lecz promień równomiernie zwiększający się lub zmniejszający. W ten sposób zestyki przełączeniowe 19 mogą, zależnie od kąta obrotu, poruszać się powoli i w sposób ciągły.

W przekrojach na fig. 2 i 3 widać szczegół y budowy wał ka napę dowego 11. Rdzeń 21 o spł aszczonym profilu w kształcie litery D jest otoczony względnie pokryty natryskowo profilem podstawowym 13. Profil podstawowy 13 ma spłaszczenie 23, które na rysunku jest skierowane w górę. W ten sposób widać, jak profil podstawowy 13 otacza równomierną grubością ścianki rdzeń 21.

W środku spłaszczenia 23 uformowane jest, zwrócone w górę, wzmocnienie 25 w postaci żebra wzmacniającego. Ma ono w przybliżeniu prostokątny przekrój. Na fig. 3 widać, że nie wystaje ono poza promień pozostałej części profilu podstawowego 13. Na fig. 1 widać, jak rozciąga się ono na całej środkowej części długości wałka napędowego 11, a zatem na około 70 do 80% długości wałka napędowego.

Wynika stąd, że w zasadzie możliwe jest umieszczenie takiego wzmocnienia 25 w postaci żebra wzmacniającego w dowolnym miejscu profilu podstawowego 13 wałka napędowego 11. Szczególnie korzystne jest zastosowanie w rdzeniu i/lub profilu podstawowym spłaszczonego zaokrąglonego profilu w kształcie litery D. Pozwala to na takie usytuowanie żebra wzmacniającego w obszarze spłaszczenia, że nie wystaje ono poza promień pozostałej części profilu podstawowego. Zamiast pojedynczego żebra wzmacniającego w obszarze spłaszczenia można również umieścić dwa lub więcej żeber.

Ponadto na figurach widać, jak wzmocnienia 25 w postaci żebra wzmacniającego w pozycji ukazanej na figurach jest usytuowane dokładnie naprzeciw zestyków przełączeniowych 19 i wywoływanych przez nie sił. W ten sposób zapobiega ono skutecznie wyginaniu wałka napędowego 11. Ponieważ wałek napędowy 11 jest zazwyczaj osadzony na obu swych końcach, niebezpieczeństwo wyginania jest największe w jego środku. Dlatego też umieszczenie tego wzmocnienia 25 w obszarze środkowym jest we wszystkich przypadkach szczególnie korzystne.

Ponadto na fig. 2 i 3 widać, że środek ciężkości krzywek tarczowych 15 z wycinkami 16 lub krzywką 17 w postaci występu z uwagi na ich kształt nie zawsze jest łatwy do dokładnego wyznaczenia. Leży on jednak z pewnością poniżej środka symetrii wałka napędowego 11, który stanowi oś obrotu. Wzmocnienie 25 w postaci żebra wzmacniającego powoduje zatem w procesie wytwarzania to, że w porównaniu z profilem podstawowym 13 w kształcie kołowego pierścienia istnieje tutaj pewien środek ciężkości masy nad środkiem symetrii. Pozwala to skompensować środek ciężkości masy

PL 205 107 B1 krzywek tarczowych 15 poniżej środka obrotu na tyle, żeby zapobiec krzywieniu się wałka napędowego przy chłodzeniu po procesie natrysku wskutek jednostronnych przemieszczeń masy względnie materiału.

W ogólnoś ci przy kształtowaniu wałka napędowego 11 oraz przełącznika obrotowego względnie zestyków przełączeniowych 19 należy zwracać uwagę na to, by zachować możliwie jednolity kierunek działania głównych sił przełączających. Pozwala na to umieszczone w jednym miejscu żebro wzmacniające.

Aby zastosować kilka żeber wzmacniających, można umieścić na rdzeniu 21 dalsze spłaszczenia, które z kolei pozwalają rozmieścić kolejne spłaszczenia odpowiednio do spłaszczenia 23 na profilu podstawowym 13. W obszarze każdego spłaszczenia można wówczas umieścić wystające żebro wzmacniające. Ponadto można również, ze wspomnianego wyżej punktu widzenia wyrównania masy, zastosować żebra wzmacniające dla niektórych lub poszczególnych krzywek tarczowych 15. W tym przypadku powinny one być umieszczone naprzeciw środka ciężkości ich masy. Należy przy tym zwrócić uwagę na to, by środek ciężkości masy nie odbiegał zbytnio od przeciwległej strony wzmocnienia 25 w postaci ciągłego żebra wzmacniającego.

Zamiast wzmocnienia 25 w postaci prostoliniowego ciągłego żebra wzmacniającego ukazanego na figurach można również w obszarze pomiędzy poszczególnymi krzywkami tarczowymi 15 przemieścić żebro wzmacniające o niewielki kąt w kierunku obwodowym. Przemieszczenie to nie może być jednak zbyt duże, aby nie pogarszało zbytnio własności wytrzymałościowych żebra wzmacniającego w odniesieniu do sił rozcią gają cych.

W przykładzie wykonania wynalazku można zatem utworzyć wałek napędowy dla przełącznika obrotowego, zaopatrzony w uformowane krzywki lub krzywki tarczowe. Na zewnętrznej stronie wałka napędowego znajduje się żebro wzmacniające, które w kierunku osiowym kończy się tuż przed końcami wałka napędowego. To żebro wzmacniające może przejmować naprężenia rozciągające, wywoływane przez siły ściskające zestyków przełączeniowych, przede wszystkim w środkowym obszarze wałka napędowego. Pozwala to zapobiec wyginaniu wałka napędowego.

Claims (10)

1. Wałek napędowy dla przełącznika obrotowego, mający uformowane krzywki lub krzywki tarczowe, a na zewnętrznej stronie wałka napędowego w kierunku osiowym uformowane jest co najmniej jedno wzmocnienie w postaci żebra do przejmowania naprężenia rozciągającego celem przeciwdziałania wyginaniu wałka napędowego, przy czym wałek napędowy ma co najmniej zewnętrzny obszar względnie zewnętrzną warstwę z tworzywa sztucznego i rdzeń, który celem wytworzenia wałka napędowego jest pokryty natryskowo tworzywem sztucznym, znamienny tym, że rdzeń (21) i korzystnie także wałek napędowy (11) ma spłaszczony okrągły profil, przy czym wzmocnienie (25) jest uformowane w obszarze spłaszczenia (23) okrągłego profilu rdzenia (21).

2. Wałek napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że wzmocnienie (25) przebiega przez szeroki środkowy obszar wałka napędowego (11), korzystnie kończy się tuż przed danym końcem wałka napędowego (11), przy czym korzystnie w obszarze ze wzmocnieniem i/lub w obszarze bez wzmocnienia istnieje w zasadzie stały przekrój.

3. Wałek napędowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wzmocnienie (25) jest ciągłe bez przerw, korzystnie o stałej grubości.

4. Wałek napędowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wzmocnienie (25) wystaje z wał ka napę dowego (11) na od 10% do 30% całkowitej ś rednicy wał ka.

5. Wałek napędowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wzmocnienie (25) jest zwrócone w kierunku tej siły, która jest wywierana na wałek napędowy (11) w określonej pozycji obrotowej, w której na krzywki (17) lub krzywki tarczowe (15) wywierane są największe siły ś ciskające przez zestyki przełączeniowe (19) lub temu podobne, uruchamiane lub przemieszczane przez krzywki lub krzywki tarczowe.

6. Wałek napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że jest z termoplastycznego materiału, korzystnie także rdzeń (21) wałka napędowego (11), pokryty natryskowo.

7. Wałek napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że spłaszczony okrągły profil wałka napędowego stanowi profil w kształcie litery D.

PL 205 107 B1

8. Wałek napędowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wzmocnienie (25) nie wystaje poza przekrój okrągłego profilu, który bez spłaszczenia odpowiada ciągłemu przebiegowi przekroju.

9. Wałek napędowy według zastrz. 1, znamienny tym, że poza spłaszczeniem (23) grubość zewnętrznej warstwy, nałożonej natryskowo wokół rdzenia (21) wałka napędowego (11), jest stała, zwłaszcza jest niewielka w porównaniu ze średnicą rdzenia.

10. Wałek napędowy według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wzmocnienie (25), widziane w kierunku obwodowym, jest uformowane w obszarze wałka napędowego (11) znajdującym się naprzeciw obszaru, w którym jest skoncentrowana masa krzywek (17) lub krzywek tarczowych (15), przy czym jest to w szczególności środek ciężkości krzywek (17) lub krzywek tarczowych (15) w odniesieniu do przekroju.