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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Bewegungssteuervorrichtung
in der Form eines Reibungsgelenks, das zwei Freiheitsgrade hat.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen kardanischen
Mechanismus, bei welchem die zwei Freiheitsgrade um zwei rechtwinklig
stehende Achsen vorliegen. Eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung
besteht in der Einbeziehung einer Bremsreibungskomponente, um ein "nicht symmetrisches" kardanisches Verhalten
zu erzeugen. Bei einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die Bremsreibungskomponente durch
ein Paar von sechseckigen Federhülsen
bereitgestellt.
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Während die
vorliegende Erfindung eine breite Anwendung auf einer Vielzahl von
Gebieten für eine
Vielzahl von verschiedenen Vorrichtungen hat, wird ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung im Kontext eines Fluidsteuerventils beschrieben.
Andere Vorrichtungen und Anwendungen für das Reibungsgelenk gemäß der vorliegenden
Erfindung sind mechanische Verbindungen, wie Drehgelenkverbindungen,
bei denen ein Wackeln ein Problem darstellen kann. Die vorliegende
Erfindung weist zum Beispiel eine Anwendbarkeit als ein Teil einer
Vorrichtung auf, bei der es eine Bewegung eines Abschnitts relativ
zu einem anderen, typischerweise feststehenden, Abschnitt und einen
Wunsch gibt, eine Reibkraft hinzuzufügen, welche die Schwerkraft überschreitet.
Auf diese Weise ist die hinzugefügte Reibung,
die zu überwinden
ist, um eine Bewegung einzuleiten, dazu vorgesehen, ein Wackeln
des beweglichen Abschnitts zu verhindern.
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Im
Hinblick auf die Nutzung der vorliegenden Reibungsgelenk-Erfindung
in dem Kontext eines Fluidsteuerventils ist festzuhalten, daß Einhandhebel-Wasserhahn-Steuerventile
mit verschiedenen mechanischen Anordnungen zur Steuerung der verfügbaren Bewegungsrichtungen,
des Bereichs der Bewegung und des Typs oder der Art der Bewegung für den Handhebel
angeboten worden sind. Eine Art des Steuerventils von dem beschriebenen
Typ weist einen Handhebel auf, der im allgemeinen in eine Seitwärtsrichtung
(von links nach rechts und von rechts nach links) bewegt wird, um
die Mischung von Warmwasser und Kaltwasser für die gewünschte Temperatur einzustellen.
Bei dieser Art von Wasserhahn-Steuerventil-Anordnung wird der Handhebel
typischerweise in eine Aufwärts-
oder Vorwärtsrichtung,
weg von dem Benutzer bewegt, um die Durchflußmenge und das Volumen zu vergrößern. Der Handhebel
wird typischerweise in eine Abwärts-
oder Rückwärtsrichtung
auf den Benutzer zu bewegt, um die Durchflußmenge und das Volumen zu verringern oder
den Durchfluß von
Wasser aus dem gesteuerten Hahn vollständig abzustellen.
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Einhandhebel-Steuerventile
des oben beschriebenen Typs können
aufgrund der Einhandhebel-Konstruktion und der Art und Weise, wie
der Handhebel bewegt werden kann, als Typ mit einem Joystick-Steuerhandhebel
bezeichnet werden. Die Richtungen und der Bereich der Bewegungen
werden durch die innere Struktur des Ventilmechanismus und durch
die Auswahl und Anordnung der Bestandteile bestimmt. Einige dieser
erwähnten
Bestandteile umfassen die Bestandteile des Reibungsgelenks gemäß der vorliegenden
Erfindung. Vorbekannte Einhandhebel-Wasserhahn-Steuerventile sind
typischerweise unter Berücksichtigung
des Typs an zuzuführendem
Fluid, der Endnutzung, des Endnutzers und der Umstände hinsichtlich
des Komforts und der Sicherheit für den Benutzer ausgebildet,
die vorliegen, wenn das Ventil betätigt oder geöffnet wird.
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Auf
dem Gebiet der Wasserzufuhrhähne
ist eine Art eines Einhandhebel-Steuerventils (hier als "Typ Eins" bezeichnet, nur
zur Bezugnahme) derart ausgebildet, daß es eine Gleitbewegung in
einer ersten Richtung und eine Drehbewegung in einer zweiten Richtung
gibt. Bei einem Steuerventil vom Typ Eins kann die ausgewählte Wassertemperatur
beibehalten werden, wenn der Wasserdurchfluß eingestellt oder abgedreht
wird. Dies ist möglich,
weil die erste Bewegungsrichtung von der zweiten Bewegungsrichtung "entkoppelt" ist.
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Eine
andere Art eines Einhandhebel-Steuerventils (im Folgenden als "Typ Zwei" bezeichnet, nur zur
Bezugnahme) ist derart ausgebildet, daß die Bewegung in einer ersten
Richtung und die Bewegung in einer zweiten Richtung nicht entkoppelt
sind. Dies bedeutet, daß die
Bewegung des Handhebels in eine Richtung möglich ist, die ein Vektorprodukt
der zwei Primärrichtungen
ist. Bei einer spezifischen Bauform eines Steuerventils vom Typ
Zwei kehrt der Handhebel in die mittlere oder neutrale Temperaturposition zurück, wenn
der Wasserdurchfluß abgesperrt
wird. Bei einem Ausführungsbeispiel
eines Steuerventils vom Typ Zwei kommt eine modifizierte Kugel-
und Sockel-Kombination mit einer Stift-Schlitz-Anordnung zur Anwendung,
um die "Rückkehr zur
Neutrallage"-Charakteristik
wie beschrieben zu steuern. Einige der Hähne mit der Markenbezeichnung
DELTA®-Hähne, angeboten
von der Delta Faucet Company of Indiana, sind auf diese Art und
Weise gestaltet.
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Bei
den Steuerventilen vom Typ Eins liegt eine Bewegung des Handhebels
in zwei verschiedenen Richtungen vor, die voneinander verschieden sind.
Das Wort "verschieden" soll hier eine Steuerventilbewegung
definieren, bei der eine Bewegung des Handhebels in einer Richtung,
um eine der zwei Wasservariablen zu steuern oder einzustellen, keine Wirkung
auf die andere Wasservariable hat und umgekehrt. Genauer gesagt
haben Steuerventile dieser Art einen Aufbau, der eine Dreh- oder
Schwenkbe wegung in einer Richtung, um einen Wasserparameter zu steuern,
und eine Gleitbewegung in einer zweiten Richtung ermöglicht,
um einen zweiten Wasserparameter zu steuern. Bei Steuerventilen
dieses Typs ist eine Von-vorn-nach-hinten- (oder eine Von-hinten-nach-vorn-)
Kipp- oder Gleitbewegung für
die AN-AUS-Steuerung
und eine Drehung um eine Steuerachse für die WARM-KALT-Einstellung vorgesehen. Die erwähnte "Steuer"achse kann bei bestimmten
Hahngestaltungen eine vertikale Achse und/oder in Abhängigkeit
von der Hahngestaltung die Z-Achse und/oder die Längsachse
des Ventilkörpers
oder des Handhebels sein. Die Mechanismen oder Anordnungen, die
zur Fluidsteuerung bei diesem Typ oder dieser Art von Steuerventil
ausgewählt
wurden, haben schon an sich Grenzflächen mit hoher Reibung, wobei
Anstrengungen in Form von Änderungen
des Aufbaus unternommen wurden, um zu versuchen, diese Reibungskräfte zu reduzieren,
so daß der
Steuerhebel einfacher bewegt werden kann.
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An
Fluidsteuerventilen, bei denen eine Bewegungsart vom Typ Eins gegeben
ist, gibt es Aspekte, die verbessert werden können. Beispielsweise machen
es der Aufbau dieser Art und die Mechanismen, die genutzt werden,
um die Bewegung in der ersten und zweiten Richtung zu bewirken,
zunehmend schwieriger, die Durchflußtemperatur einzustellen, wenn
sich das Steuerventil seiner vollen EIN-Stellung annähert. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß der Hebelarm
des Hebels um die Durchflußsteuerachse
typischerweise verkürzt
wird, wenn sich der Durchflußhebel
in der EIN-Stellung befindet. Es ist ebenfalls typischerweise schwieriger,
die Durchflußmenge
zu steuern, wenn sich die Temperatur einer der äußersten Positionen (ganz heiß oder ganz kalt)
annähert,
da der Hebel bei diesen Extremen normalerweise, verglichen mit der
günstigeren
warmen Position, in eine weniger günstige Position verschwenkt
worden ist. Ein Vorteil dieser Bewegung vom Typ Eins besteht jedoch
darin, daß bei
dieser Anordnung in wünschenswerter
Weise eine Entkopplung der Steuerbewegungen für die zwei Wasserdurchflußvariablen,
nämlich
die Wasserdurchflußmenge
und die Wassertemperatur, gegeben ist. Diese zwei Variablen können auf
einfache Weise unabhängig
voneinander mittels dieser Bewegung vom Typ Eins gesteuert werden.
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Wenn
ein Fluidsteuerventil für
die Zufuhr und Steuerung von Wasser in privaten Haushalten verwendet
wird, sind Komfort und Sicherheit für den Benutzer wichtig. Bei
dem Steuerventil vom Typ Eins kann der Benutzer, wenn der Handhebel
in eine "Aus"-Stellung bewegt ist, die Wassertemperaturstellung
aber angehoben bleibt, anfangs Wasser mit einer höheren Temperatur
als erwünscht
erhalten. Bei dem Steuerventil vom Typ Zwei wird die anfängliche Zufuhr
von Wasser höherer
Temperatur vermieden, indem der Steuerhebel in eine temperaturneutrale Stellung
zurückgestellt
wird, wenn der Wasserdurchfluß abgesperrt
wird. Das Steuerventil vom Typ Zwei führt jedoch zu einer neuen Überlegung.
Aufgrund der Freiheit der Bewegung des Fluidsteuerventils und der
verschiedenen Bewegungsrichtungen, die eine zum Einstellen der Wassertemperatur
und die andere zum Einstellen der Durchflußmenge (Volumen), muß der Benutzer
für das
gewünschte
Gleichgewicht von sowohl der Wassertemperatur als auch der Wasserdurchflußmenge den
Handhebel sorgfältig
positionieren. Nachdem zum Beispiel das ausgewählte Gleichgewicht von Temperatur
und Durchflußmenge
erreicht und danach eine erhöhte
Durchflußmenge
gewünscht
ist, muß man
sich Mühe
geben, Änderungen
der Temperatur zu vermeiden, wenn der Handhebel bewegt wird, um
die Fluiddurchflußmenge
einzustellen. Eine ähnliche Überlegung
ist angebracht, wenn die gewünschte
Durchflußmenge
voreingestellt ist und dann die Wassertemperatur eingestellt werden
muß. Wenngleich
die Freiheit der Handhebelbewegung keine Frage der Sicherheit ist,
könnten
es einige potentielle Käufer
von Wasserhähnen dieses
allgemeinen Typs bevorzugen, in der Lage zu sein, einen Wasserparameter,
Temperatur oder Durchflußmenge,
einzustellen, ohne unbeabsichtigt den anderen Wasserparameter zu ändern.
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Eine
Gegebenheit bei einem Steuerventil vom Typ Zwei, welches eine modifizierte
Kugel und einen modifizierten Sockel aufweist, besteht darin, daß bei der
Kugel in Ruhe eine Haftreibung vorliegt, welche die Anfangskraft
beeinflußt,
die erforderlich ist, um die Kugel "frei zu bekommen" und die Bewegung einzuleiten. Wenn
die Kugel in Bewegung ist, fühlt
der Benutzer die Wirkung der Bewegungsreibung, wobei die Bewegungsreibung
geringer ist als die Haftreibung, die zu überwinden ist, um die Bewegung
einzuleiten. Da bei dem Steuerventil vom Typ Zwei die Bewegung oder
der Bewegungsablauf in einer ersten Richtung nicht von der Bewegung
oder dem Bewegungsablauf in einer zweiten Richtung entkoppelt ist,
ist es, wenn die Haftreibung an der Kugel überwunden ist, für den Benutzer
schwierig, einen Unterschied in den zwei Bewegungsrichtungen oder in
einer Kombination dieser zwei Richtungen wie zum Beispiel dem Vektorprodukt
zu fühlen.
Selbst wenn der Benutzer eine Richtung als seine "bevorzugte" Bewegungsrichtung
ausgewählt
hat, ist es schwierig zu spüren
oder zu fühlen,
ob es eine Abweichung von dem gewählten Weg gibt. Da die Richtungen
der Bewegung oder des Bewegungsablaufs nicht entkoppelt sind, bedeutet
das Freibekommen der Kugel für die
Anfangsbewegung in einer Richtung auch das Freibekommen der Kugel
in der anderen Richtung.
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Nach Überprüfung der
vorhandenen Bewegungssteuermechanismen im allgemeinen und derjenigen
Typen, die für
Fluidsteuerventile verwendet werden, der Merkmale, die für Verbraucher
interessant oder wichtig sind, und der verfügbaren Produkte, kamen die
Erfinder der vorliegenden Erfindung zu dem Schluß, daß es für solche Bewegungssteuermechanismen
eine Verbesserung darstellen würde, wenn
ein verbessertes Reibungsgelenk geschaffen würde. Eine Anwendung für ein solches
verbessertes Reibungsgelenk bestünde
im Zusammenwirken mit einem Fluidsteuerventil. Die Erfinder der
vorliegenden Erfindung stellten sich auch vor, daß es eine
Verbesserung für
die Fluidsteuerungstechnologie darstellen würde, wenn der Nutzen und die
Vorteile der einhand hebelgesteuerten Bewegung mit der entkoppelten
Steuerung der zwei Wasserdurchflußvariablen, Temperatur und
Durchflußmenge, ähnlich wie bei
der Bewegung vom Typ Eins kombiniert werden könnte. Die Erfinder der vorliegenden
Erfindung stellten sich ferner vor, daß die strukturelle Ausbildung des
Fluidsteuerventilmechanismus durch Nutzung des verbesserten Reibungsgelenks
zwei entkoppelte Richtungen der Handhebelbewegung um zwei sich schneidende
orthogonale Achsen haben würde,
und daß die
Reibkraft in einer Richtung der Handhebelbewegung sich von der Reibkraft
in der anderen Richtung der Handhebelbewegung unterscheiden würde.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung stellten sich ferner vor, daß durch
geeignete Wahl einer modifizierten Kugel- und Sockel-Bauform die
Gegebenheiten der Haftreibung versus Bewegungsreibung genutzt werden
könnten.
Bei entkoppelten Bewegungsrichtungen wird, wenn der Benutzer die "bevorzugte" Bewegungsrichtung
gewählt
und die Bewegung eingeleitet hat, die Haftreibung überwunden und
die Reibung wechselt zu der geringeren Bewegungsreibung. Dies beeinflußt nicht
die andere Bewegungsrichtung, welche in einem Haftreibungszustand
bleibt. Das Ergebnis besteht aufgrund der geringeren Reibungsstärke darin,
daß der
Steuerhandhebel leichter in die ausgewählte (d.h. bevorzugte) Richtung
zu bewegen ist. Das Steuerventil bevorzugt diese Richtung ebenfalls,
da es dort weniger Reibung gibt. Welche der zwei entkoppelten Bewegungsrichtungen
anfangs auch immer vom Benutzer ausgewählt wird, diese ist die Richtung,
welche eine Wahrnehmung oder ein Gefühl einer geringeren Bewegungsreibkraft
oder Reibungsstärke
an den Benutzer vermittelt. Dies wird dann die Reibungsbremse, die wahrgenommen
wird, um die ausgewählte
Bewegungsrichtung beizubehalten. Demgemäß ist es leichter, die Bewegung
des Steuerhandhebels in dieser bevorzugten Richtung beizubehalten,
als in die andere Richtung zu wechseln. Jegliche Änderung
in die andere Richtung wäre
dann mit der Überwindung der
höheren
Haftreibung verbunden, um die Bewegung einzuleiten.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung berücksichtigten auch als ein Teil
der Reibungsgelenkgestaltung die Möglichkeit der wahlweisen Erhöhung der
Reibung für
eine Bewegungsrichtung, so daß die andere
Richtung ohne Rücksicht
auf die Differenzierung von Haftreibung und Bewegungsreibung bevorzugt
wäre. Wenn
es zum Beispiel bevorzugt wäre, daß die Einstellung
der Wasserdurchflußmenge
einfacher (d.h. geringere Reibkraft) als die Einstellung der Wassertemperatur
(d.h. höhere
Reibkraft) vonstatten geht, dann könnte ein Fluidsteuerventil
als eine Anwendung für
das erfindungsgemäße Reibungsgelenk
ausgestaltet werden. Wenn diese beschriebene Situation bevorzugt
ist, dann muß die Reibungsbremse,
welche der Wassertemperaturrichtung beigefügt wird, größer als die Haft-/Bewegungsdifferenz
sein. Auf diese Weise wird, selbst wenn die Wassertemperaturrichtung
ausgewählt
wird und die niedrigere Bewegungsreibung vorliegt, die zusätzliche
Reibungsbremse diese Differenz überschreiten, so
daß die
Wasserdurchflußmengenrichtung
noch immer bevorzugt ist. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung
hatten auch die Vorstellung, daß,
welcher Mechanismus auch immer genutzt wird, um die Reibkraft zwischen
den zwei Bewegungsrichtungen zu verändern, die Reibkraftstärke eingestellt
werden könnte,
so daß sie
jeder besonderen Ausgestaltung des Hahn- oder Steuerventils speziell
angepaßt
werden könnte.
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Aus
der Bewertung der vorhandenen Technologie durch die Erfinder der
vorliegenden Erfindung begriffen diese die vorliegende Erfindung
als eine neuartige, nicht offensichtliche Verbesserung des gegenwärtigen Stands
der Technik auf dem Gebiet der Bewegungssteuervorrichtungen. Die
vorliegende Erfindung verwendet insbesondere eine strukturelle Konfiguration
mit zwei getrennten orthogonalen Achsen, die einen Punkt passieren,
mit entkoppelter Steuerung der Bewegung um jede Achse. Als eine Option
kann die Reibkraft um eine ausgewählte Achse wahlweise eingestellt
werden. Es resultiert ein Reibungsgelenk für eine (Joystick-)Bewegung
vom Typ Eins, auf der Basis einer modifizierten Kugel- und Sockel-Bauform,
das ein "Temperaturerinnerungsvermögen" und eine höhere Reibkraft
in Richtung der Wassertemperatureinstellung aufweist, um die Bewegung
in Richtung der Durchflußmengen-
oder Volumeneinstellung zu "bevorzugen". Wenngleich es verschiedene
Anwendungen für
das Reibungsgelenk gemäß der vorliegenden
Erfindung gibt, stellt die ausgewählte Anwendung in dem Kontext
eines Fluidsteuerventils ein praktisches Beispiel für den alltäglichen
Gebrauch dar.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im obigen
Sinne verbesserte Bewegungssteuervorrichtung zu schaffen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1, 17 und 22 angegebenen
Merkmale gelöst.
Vorteilhafte bzw. zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 16, 18 bis 21 und
23 bis 27.
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Eine
Bewegungssteuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Funktionselements
um eine erste Achse und um eine zweite Achse umfaßt gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung einen Schaft, der einen Sockel und einen Steuerarm
aufweist, wobei der Sockel eine erste Achsenöffnung definiert, ein Drehelement,
das in die erste Achsenöffnung
eingefügt
ist, so daß das
Drehelement zu der ersten Achse konzentrisch ist, wobei das Drehelement
eine zweite Achsenöffnung
definiert, und einen Schwenkzapfen, der in die zweite Achsenöffnung eingefügt ist,
so daß der
Schwenkzapfen zu der zweiten Achse konzentrisch ist, wobei der Schaft
ausgebildet und angeordnet ist, um in einer ersten Richtung um die
erste Achse und in einer zweiten Richtung um die zweite Achse zu
verschwenken.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Vorderansicht
eines Fluidsteuerventils, das ein Reibungsgelenk gemäß einem
typischen Ausführungsbeispiel
der Erfindung aufweist.
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2 ist eine Draufsicht auf
das Fluidsteuerventil gemäß 1.
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3 ist eine Längsschnittansicht
des Fluidsteuerventils gemäß 1, betrachtet entlang der
Linie 3-3 in 2.
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4 ist eine Längsschnittansicht
des Fluidsteuerventils gemäß 1, betrachtet entlang der
Linie 4-4 in 3.
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5 ist eine Längsschnittansicht
des Fluidsteuerventils gemäß 1, betrachtet entlang der
Linie 5-5 in 4.
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6 ist ein vergrößertes Detail
eines Abschnitts des Fluidsteuerventils gemäß 1, wie es in 4 gezeigt ist.
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7 ist eine teilweise geschnittene
Perspektivdarstellung der Bestandteile, die das Fluidsteuerventil
gemäß 1 nach der vorliegenden
Erfindung aufweist, in auseinandergezogener Anordnung.
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8 ist eine teilweise geschnittene
Perspektivdarstellung der Bestandteile, die das Fluidsteuerventil
gemäß 1 nach der vorliegenden
Erfindung aufweist, in auseinandergezogener Anordnung.
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9 ist eine perspektivische
Ansicht einer Reibungsgelenk-Unterbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung.
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10 ist eine perspektivische
Ansicht eines Schafts, der eine Komponente der Reibungsgelenk-Unterbaugruppe
gemäß 9 ausbildet.
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11 ist eine perspektivische
Ansicht eines Drehelements, das eine andere Komponente der Reibungsgelenk-Unterbaugruppe
gemäß 9 ausbildet.
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12 ist eine perspektivische
Ansicht einer Bremsfeder, die einen Bestandteil der vorliegenden Erfindung
ausbildet.
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13 ist eine perspektivische
Ansicht einer Bremsfeder in anderer Ausgestaltung, die zum Gebrauch
mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist.
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14 ist eine perspektivische
Ansicht noch einer anderen Bremsfeder, die zum Gebrauch mit der vorliegenden
Erfindung geeignet ist.
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15 ist eine perspektivische
Ansicht noch einer anderen Bremsfeder, die zum Gebrauch mit der vorliegenden
Erfindung geeignet ist.
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16 ist eine abgebrochene
Längsschnittansicht
eines Einachsen-Steuerventils, das eine Bremsfeder gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist.
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17 ist eine Draufsicht auf
das Steuerventil gemäß 16, betrachtet entlang der
Linie 17-17 in 16.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert.
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In
den 1–5 ist ein Fluidsteuerventil 20 gezeigt,
das eine Bewegungssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweist. Die spezielle Konstruktion der Bewegungssteuervorrichtung besteht
gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer Reibungsgelenk-Unterbaugruppe. Ein Ausführungsbeispiel
dieser Reibungsgelenk-Unterbaugruppe ist in den 3–8 gezeigt. Ein anderes Ausführungsbeispiel
zeigen die 9–11.
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Gemäß den 1–5 weist
das Ventil 20 als ein Teil seiner Grundbestandteile einen
Körper 21, ein
Gehäuse 22 und
eine Kappenmutter 23 auf. Diese Bestandteile sind zusätzlich in
den 7 und 8 gezeigt. Wie gezeigt und
ersichtlich, ist ein unterer Abschnitt des Gehäuses 22 nach unten
in das hohle Innere 24 des Körpers 21 eingepaßt und ein
oberer Abschnitt des Gehäuses 22 erstreckt
sich aufwärts, über die
und frei von der Seitenwand 25 des Körpers. Der einteilige Körper 21 hat
einen ringförmigen
Hals 26 mit einem Außengewinde
und ein mit einem Innengewinde versehener ringförmiger Rand 27 der einteiligen
Kappenmutter 23 ist mit dem Hals 26 verschraubt.
Dieser Gewindeeingriff fesselt einen Radialflansch 30 des
Gehäuses 22 zwischen
dem Körper 21 und
der Kappenmutter 23. Um das Gehäuse 22 geeignet innerhalb
des Körpers 21 auszurichten
und um jegliche Relativdrehung oder Wendung zwischen dem Körper 21 und
dem Gehäuse 22 zu
verhindern, ist eine Aussparung 31 an dem Hals 26 vorgesehen und
ein damit zusammenwirkender Keilvorsprung 32 ist als ein
Teil des Radialflansches 30 ausgebildet (7).
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Die
Kombination des Gehäuses 22 und
des Körpers 21 definiert
einen Innenraum 33, der die restlichen Bestandteile aufnimmt,
die das Ventil 20 umfaßt.
Diese restlichen Bestandteile bilden die Grundbestandteile eines
Fluidsteuermechanismus, der als ein Teil des Fluidsteuerventils 20 verwendet
wird. Die einzigen Abschnitte des offenbarten Aufbaus, die sich
nach außerhalb
des Innenraums 33 erstrecken, sind ein Steuerhebelabschnitt 34 eines
einstückigen Schafts 35 und
die Enden eines Schwenkzapfens 36. Die Innenbestandteile,
die den Rest des Ventils 20, zusätzlich zum Schaft 35 und
zum Schwenkzapfen 36 ausmachen, umfassen eine Einlaßdichtung 40, ein
unteres Gehäuse 41,
eine untere Scheibendichtung 42, eine untere Scheibe 43,
eine obere Scheibe 44, eine obere Scheibendichtung 45,
eine obere Scheibenauflage 46, ein Drehgelenk 47,
eine Bremsfeder 48 und eine Unterlegscheibe 49.
Diese Komponenten und die aufeinanderfolgende axiale Anordnung dieser
Komponenten sind in den auseinandergezogenen Perspektivdarstellungen
gemäß den 7 und 8 weiter gezeigt.
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Wie
detaillierter beschrieben werden wird, sind der Schaft 35,
das Drehgelenk 47 und der Schwenkzapfen 36 zu
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Reibungsgelenk-Unterbaugruppe gemäß der vorliegenden Erfindung
zusammengebaut, und diese Unterbaugruppe wirkt als eine Bewegungssteuervorrichtung.
Obgleich die Bremsfeder 48 als ein Teil des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
enthalten ist, ist sie eine optionale Komponente, abhängig von
der Größe oder
Stärke
der Reibungsbremsung, die für
eine der Bewegungsrichtungen des Schafts 35 erwünscht ist.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel
der Reibungsgelenk-Unterbaugruppe (siehe die 9–11) wird ein Paar von Bremsfedern
verwendet.
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Aus
der folgenden Beschreibung wird auch verständlich, daß das untere Gehäuse 41 und
die Einlaßdichtung 40 in
einer Position relativ zu dem Ventilkörper 21 fixiert sind
und tatsächlich
eine Ventilkörper-Baugruppe
bilden. In ähnlicher
Weise kann die Kombination der Kappenmutter 23 und des
Gehäuses 22,
die auch in einer Position relativ zu dem Körper 21 fixiert sind,
als eine Gehäusebaugruppe betrachtet
werden, ungeachtet der Tatsache, daß das Gehäuse 22 mit den restlichen
Komponenten, die im Körper 21 installiert
sind, als eine Unterbaugruppe zusammengebaut wird bevor die Kappenmutter 23 auf
den Hals 26 aufgeschraubt wird. Während es bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist, die restlichen Komponenten
als eine Art Schnappverbindungs-Unterbaugruppe auszubilden, ist
zumindest eine Alternative vorstellbar. Diese Alternative besteht darin,
die vorbezeichneten restlichen Komponenten als einen Stapel von
Einzelteilen zusammenzusetzen, die nicht vormontiert sind. Wenn
diese alternative Gestaltung gewählt
wird, dann könnte
der Körper 21 durch
eine Hahnbasis oder ein Hahngehäuse
mit den erforderlichen Fluidöffnungen
oder Durchgängen ersetzt
werden. Bei dieser alternativen Gestaltung sind die Einlaßdichtung 40 und
das untere Gehäuse 41 nicht
erforderlich.
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Das
untere Gehäuse 41 definiert
drei Öffnungen 41a, 41b und 41c,
die mit drei Öffnungen 43a, 43b und 43c axial
ausgefluchtet sind, welche durch die untere Scheibe 43 definiert
werden. Um rund um die Öffnungen 41a–41c an
der Grenzfläche
der Oberflächen
zwischen dem unteren Gehäuse 41 und
dem Körper 21 abzudichten,
ist die Einlaßdichtung 40 vorgesehen.
Um rund um die Öffnungen 43a–43c an
der Grenzfläche
der Oberflächen
zwischen der unteren Scheibe 43 und der oberen Scheibe 44 abzudichten, ist
die untere Scheibendichtung 42 vorgesehen. Um die Gestaltung
einfach und wirkungsvoll zu halten, ist die Einlaßdichtung 40 eine
einteilige Komponente, wenngleich drei separate O-Ring dichtungen
für die drei Öffnungen 41a–41c verwendet
werden. Gleichermaßen
ist, um die Gestaltung einfach und wirkungsvoll zu halten, die untere
Scheibendichtung 42 eine einteilige Komponente, wenngleich
drei separate O-Ringdichtungen für
die drei Öffnungen 41a–41c und
für die
drei Öffnungen 43a–43c verwendet
werden. Wie im folgenden detaillierter beschrieben werden wird,
steuert die Bewegung der oberen Scheibe 44 über der
Oberfläche
der unteren Scheibe 43 sowohl die Durchflußmenge als
auch die Wassertemperatur. Die obere Scheibe 44 weist eine
innere Öffnung
auf, die über
den Öffnungen 43a–43c positionierbar
ist, um diese Steuerung zu bewirken.
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Der
Körper 21 weist
eine ringförmige
Seitenwand 25 auf, die sich zwischen einer Basis 54 und dem
Hals 26 erstreckt. Die Basis 54 definiert ein
Paar von Stützenausnehmungen 55 und 56 und
drei Durchflußöffnungen.
Die Durchflußöffnungen 21a und 21b sind
gezeigt, die dritte Öffnung
ist jedoch nicht dargestellt. Die Verteilung und der Abstand der drei
Basisöffnungen
stimmen jedoch mit der Verteilung und dem Abstand der Öffnungen 41a–41c und der Öffnungen 43a–43c überein.
Das untere Gehäuse 41 weist
ein Paar aufrechter Arme 57 und 58 auf, die auf
gegenüberliegenden
Seiten des unteren Gehäuses 41 positioniert
sind. Von einer unteren Fläche 59 des
unteren Gehäuses 41 erstreckt
sich ein Paar von gegenüberliegend
angeordneten Stützen 60 und 61 axial
abwärts.
Die Stützen 60 und 61 sind
derart ausgebildet und angeordnet, daß sie während der Montage des unteren
Gehäuses 41 in
dem Körper 21 in
die Stützenausnehmungen 55 und 56 passen.
Die Ausrichtung und Positionierung der Stützen 60 und 61 in
den Stützenausnehmungen 55 und 56 positioniert
und fixiert das untere Gehäuse 41 auf
geeignete Weise in dem Körper 21.
Wie erläutert
werden wird, sind die aufrechten Arme 57 und 58 derart
ausgebildet und angeordnet, daß sie
in Öffnungen 100 des Gehäuses 22 einrasten.
Wenn die alternative Gestaltung (ohne Unterbaugruppe) gewählt wird,
dann würden
die Arme 57 und 58 und die Öffnungen 100 nicht genutzt
werden und sollten weggelassen werden.
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Das
untere Gehäuse 41 weist
eine Seitenwand 65 auf, die eine Aufnahmeausnehmung 66 und einen
radial einwärts
gerichteten Keilvorsprung 67 definiert. Der besonders geformte
Umfang der Ausnehmung 66 ist im wesentlichen gleich der
Umfangsform der unteren Scheibe 43. Die untere Scheibe 43 definiert
gleichfalls eine Vorsprungsausnehmung 68, die ausgebildet
und angeordnet ist, um den Keilvorsprung 67 aufzunehmen,
wenn die untere Scheibe 43 nach unten in die Ausnehmung 66 des
unteren Gehäuses 41 eingebaut
wird. Wie beschrieben, ist das untere Gehäuse 41 in seiner Position
relativ zu dem Körper 21 fixiert.
Gleichermaßen
ist die untere Scheibe 43 in ihrer Position relativ zu
dem unteren Gehäuse 41 fixiert.
Was die Einlaßdichtung 40 (ein
einteiliger Satz von drei elastischen O-Ringen) betrifft, so ist diese
radial relativ zu dem unteren Gehäuse 41 mittels drei
ringförmiger
O-Ring-Rillen fixiert, die durch die untere Fläche 59 des unteren
Gehäuses 41 definiert
sind. Abschnitte der Rillen 71a und 71b sind in 8 gezeigt. Die obere Fläche 72 der
Ausnehmung 66 definiert drei ringförmige O-Ring-Rillen 73a–73c zur
Aufnahme der unteren Scheibendichtung 42 (ein einteiliger
Satz von drei elastischen O-Ringen). Die Aufnahme der unteren Scheibendichtung 42 auf
diese Weise stellt sicher, daß die
untere Scheibendichtung 42 relativ zu dem unteren Gehäuse 41 und
relativ zu der unteren Scheibe 43 radial fixiert ist (siehe 8).
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Wie
für Einhandhebel-Steuerventile,
die z.B. für
Wasserhähne
in Wohnungen verwendet werden, bekannt, dient ein ankommendes Leitungsrohr
oder eine ankommende Leitung der Zufuhr von Warmwasser, eine andere
ankommende Leitung der Zufuhr von Kaltwasser und eine dritte Leitung
dem Auslaß von
Wasser, sei es nun warm, kalt oder eine vermengte Mischung. Diese
drei Leitungen korrespondieren zu den drei Öffnungen 41a–41c in
dem unteren Gehäuse 41,
den drei Durchflußöffnungen
im Körper 21 (21a und 21b sind
nur gezeigt) und den drei Öffnungen 43a–43c in
der unteren Scheibe 43.
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Um
in der Lage zu sein, die Durchflußmenge und die Temperatur des
Wassers einzustellen, das aus dem Hahn oder Auslaß fließt, der
durch das Fluidsteuerventil 20 gesteuert wird, muß es möglich sein,
die Lateral- oder Querschnitts-Durchflußfläche der verschiedenen Öffnungen 43a–43c von
offen bis vollständig
geschlossen zu verändern.
Diese Funktion wird durch die Form und Positionierung der bewegbaren
Komponenten des Fluidsteuerventils 20 ausgeübt, insbesondere
durch die Art und Weise, wie die obere Scheibe 44 über die
obere Fläche
der unteren Scheibe 43 gleitet, wobei die innere Öffnung der
oberen Scheibe 44 mit einer, beiden oder keiner der Öffnungen 43a und 43b ausgerichtet
wird, während
die innere Öffnung
mit einem Abschnitt der Öffnung 43c ausgerichtet
wird.
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Gemäß den 7 und 8 ist die obere Scheibe 44 eine
einstückige,
bewegbare Komponente, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie gleitend über die
obere Fläche 76 der
unteren Scheibe 43 bewegt werden kann. Eine ringförmige Seitenwand 77 definiert
ein Muster von drei Aussparungen 77a–77c, die gleichmäßig rund
um den Umfang der Seitenwand 77 beabstandet sind, und einen
inneren Bereich 78, der zur Durchflußlenkung und – steuerung besonders
konturiert ist. Die ringförmige
obere Scheibendichtung 45 (in Form eines O-Rings) ist zwischen
der oberen Scheibenauflage 46 und der oberen Scheibe 44 positioniert
und in einer O-Ring-Rille aufgenommen, die durch die obere Scheibenauflage 46 definiert
ist.
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Die
obere Scheibenauflage 46 weist eine Seitenwand 79 auf,
die ein Muster von drei sich axial abwärts erstreckenden Vorsprüngen definiert,
die derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie jeweils in die Aussparungen 77a–77c passen.
Die Vorsprünge 80a und 80c sind
gezeigt, während
der Vorsprung 80b in der Ansicht gemäß 8 verborgen ist. Diese Zwischenverbindung
zwischen der oberen Scheibenauflage 46 und der oberen Scheibe 44 bewirkt,
daß sich
diese zwei Komponenten, wie auch die obere Scheibendichtung 45,
zusammen als eine einzelne Einheit bewegen. Die im wesentlichen
flache obere Fläche 81 der
oberen Scheibenauflage 46 definiert eine Blindaufnahmeausnehmung 82,
die ausgebildet und angeordnet ist, um eine Auflagebasis für den Schaft 35 zu
schaffen. Die Ausnehmung 82 hat einen vergrößerten mittleren
Bereich 82a und sich auswärts erstreckende offene Bereiche 82b und 82c,
die auf entgegengesetzten Seiten des vergrößerten mittleren Bereichs 82a gegenüberliegend
angeordnet sind.
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Der
Schaft 35 nimmt die Bremsfeder 48 und das Drehgelenk 47 auf,
und diese Kombination (hier als das "Reibungsgelenk" 83 bezeichnet) bildet ein teilsphärisches
Bewegungssteuerelement, das durch das Gehäuse 22 erfaßt und durch
den Schwenkzapfen 36 innerhalb des Gehäuses 22 in Position
gehalten ist. Das Gehäuse 22 weist
ein Paar von gegenüberliegend
angeordneten Zapfenbohrungen 84 auf, von denen jede ein
freies Ende des Schwenkzapfens 36 aufnimmt. Das Gehäuse 22 paßt abwärts über das Reibungsgelenk 83,
wobei sich der Steuerhebelabschnitt 34 durch die mittlere Öffnung 88 hindurch
erstreckt. Wenn der Schwenkabschnitt 89 des Reibungsgelenks 83 in
die Ausnehmung 82 eingefügt und das Gehäuse 22 positioniert
ist, wird der Schwenkzapfen 36 durch eine der Zapfenbohrungen 84,
durch eine Bohrungsöffnung
in dem Reibungsgelenk 83 und schließlich in die gegenüberliegende Zapfenbohrung 84 geschoben.
Ein gleitender Sitz des Schwenkzapfens 36 ist annehmbar,
da die Kappenmutter 23 beide freie Enden des Schwenkzapfens 36 überdeckt,
was eine wahrnehmbare Axialbewegung verhindert, die es gestatten
könnte,
daß der Schwenkzapfen
außer
Eingriff von einer der zwei Zapfenbohrungen 84 gelangt.
Zusätzlich
ist ein enger Paß-
("line-to-line") oder Gleitsitz
des Schwenkzapfens 36 erwünscht, um jeg liches Spiel oder
jegliche Hysterese in der Bewegung des Schafts 35 zu eliminieren,
wenn dieser die Drehrichtung um den Schwenkzapfen 36 ändert. Der
Schwenkabschnitt 89 hat eine Form, die im allgemeinen mit
der Ausnehmung 82 übereinstimmt,
mit einem zylindrischen Abschnitt 89a größeren Durchmessers,
an den sich zylindrische Abschnitte 89b kleineren Durchmessers anschließen. Alle
drei Abschnitte 89a und 89b liegen bezüglich einer
gemeinsamen Mittelachse koaxial zueinander.
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Die
Unterlegscheibe 49 ist derart ausgebildet und angeordnet,
daß sie
gegen die Unterfläche 92 eines
Radialbundes 93 des Gehäuses 22 paßt. Die
Unterlegscheibe 49 ist ein im wesentlichen flaches, einstückiges Element,
das eine mittlere Öffnung 94 und eine
Ausrichtungskerbe 95 hat. Die Unterlegscheibe 49 gleitet über das
Reibungsgelenk 83 nach unten und ruht auf der oberen Fläche 81 der
oberen Scheibenauflage 46. Auf diese Weise definiert die
Unterlegscheibe 49 den Abstand der axialen Trennung zwischen
der oberen Scheibenauflage 46 und dem Gehäuse 22.
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Das
Gehäuse 22 hat
ferner eine ringförmige Seitenwand 98,
die den hohlen Innenraum 99 begrenzt. Die Seitenwand 98 definiert
ein Paar Einrastöffnungen 100 und
eine Ausrichtungskerbe 101 an ihrer unteren Kante 102.
Der Radialbund 93 ist im allgemeinen mit der ringförmigen Seitenwand 98 und mit
einem oberen Abschnitt 103 konzentrisch, der die mittlere Öffnung 88 und
das Paar von gegenüberliegend
angeordneten Zapfenbohrungen 84 definiert. Die Öffnung 88 ist
geformt und konturiert, um den Bereich der Bewegung und die verfügbaren Bewegungsrichtungen
für den
Steuerhebelabschnitt 34 des Schafts 35 zu steuern
und zu begrenzen. Speziell auf den oberen Abschnitt 103 bezogen,
befindet sich dort eine ringförmige
Lippe oder ein ringförmiger Bund 104,
die/der ein Oberteil 105 von einer Basis 106 trennt.
In Abhängigkeit
von den Toleranzen der Bauteile kann eine innere ringförmige Lippe 107 der Kappenmutter 23,
die dem Bund 104 benachbart positioniert ist, sogar den
Bund 104 berühren oder
von dem Bund 104 beabstandet sein, wenn die Kappenmutter 23 auf
den Hals 26 geschraubt ist.
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Die
aufrechten Arme 57 und 58 des unteren Gehäuses 41 sind
jeweils mit einem ratschenähnlichen
Ende 110 versehen, das ausgebildet und angeordnet ist,
um in eine korrespondierende der zwei Einrastöffnungen 100 einzurasten,
die durch die Seitenwand 98 definiert sind. Die geneigte
Schräge
des jeweiligen Endes 110 gestattet es, daß die aufrechten Arme 57 und
58 beim Eingriff durch die Seitenwände 98 nach innen
gebogen werden, bis die Einrastöffnungen 100 getroffen
werden. An diesem Punkt federn die Arme 57 und 58 nach
außen,
was es dem Hinterschnitt an der Schräge gestattet, mit der unteren
Fläche
der jeweiligen Öffnung 100 in
Eingriff zu gelangen, um dadurch eine Schnappverbindungs-Baugruppe
herzustellen. Die Ausrichtungskerbe 101 ist ausgebildet
und angeordnet, um einen Vorsprung 111 des unteren Körpers 41 aufzunehmen. Diese
Ausrichtung stellt sicher, daß die
zwei aufrechten Arme 57 und 58 mit den zwei Einrastöffnungen 100 in
Umfangsrichtung ausgefluchtet werden. Die axialen Abmessungen und
Beziehungen sind derart, daß der
Eingriff von Kerbe und Vorsprung eintritt bevor die Enden 110 auf
die Öffnungen 100 treffen.
Wie vorhergehend bemerkt, sind, wenn die alternative Gestaltung
ohne Unterbaugruppe gewählt
wird, die Arme 57 und 58 und die Öffnungen 100 nicht
erforderlich.
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Vor
dem Hintergrund der Beschreibung der Bestandteile gemäß den 7 und 8 sollte es deutlich sein, daß alles
von der Einlaßdichtung 40 an
der Unterseite bis zu dem Gehäuse 22 an
der Oberseite auf manuelle Weise zu einer einzigen, intakten Unterbaugruppe
montiert werden kann. Einmal montiert, mit allen Komponenten wie
beschrieben ineinander gepaßt,
verrastet und verstiftet, kann diese Unterbaugruppe in den hohlen
Innenraum 24 des Körpers 21 eingesetzt
werden. Einmal positioniert, besteht der verbleibende Schritt darin,
die Kappenmutter 23 auf den Hals 26 aufzuschrauben
und die Kappenmutter an Ort und Stelle festzuziehen.
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Weitere
Details des Aufbaus und der Unterbaugruppe sind den 1–6 zu entnehmen. Während infolge
der Schnittebenenwahl in den Schnittansichten der Blick nicht auf
jedes strukturelle Detail jedes Bestandteils freigegeben ist, machen
die 7 und 8 diesbezügliche Unzulänglichkeiten
wett. Die 1–6 zeigen klar, wie die Bestandteile
montiert sind und wie sie mit anderen zusammenwirken, um das Fluidsteuerventil 20 auszubilden.
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Wie
eingangs bereits diskutiert wurde, sind Einhandhebel-Steuerventile
in typischer Weise ausgebildet und angeordnet, um zwei Steuerfunktionen zu
ermöglichen,
nämlich
die Steuerung der Durchflußmenge
von einem maximalen Durchfluß bis
zu einem vollständigen
Absperren und die Steuerung der gewünschten Wassertemperatur. Die
Bewegung und Positionierung der oberen Scheibe 44 über den Schaft 35 sowie
die spezielle Struktur der oberen Scheibe 44 bewirken,
daß die
drei Durchflußdurchgänge, die
in der unteren Scheibe 43, dem unteren Gehäuse 41 und
dem Ventilkörper 21 definiert
sind, in sich veränderndem
Ausmaß geöffnet oder
geschlossen werden, wodurch der Zustand oder die Bedingungen des
Fluidstroms vorgegeben werden. In dem Kontext dieser Beschreibung
ist festzuhalten, daß die
drei Öffnungen
in dem Körper 21,
dem unteren Gehäuse 41 und
der unteren Scheibe 43 alle axial ausgefluchtet sind, so
daß sie
zusammenwirken, um die drei beschriebenen Durchflußdurchgänge auszubilden.
Ferner ist bei der Beschreibung der Steuerfunktion festzuhalten,
daß, wenn
der Auslaßdurchfluß vollständig geöffnet (d.h.
nicht geschlossen) ist, die Durchflußmenge ihren maximalen Wert annimmt.
Was die Wassertemperatur angeht, wird das Mischungsverhältnis von
Warmwasser und Kaltwasser durch die laterale Querschnittsfläche der
entsprechenden Durchgänge
und die Gleitposition der oberen Scheibe 44 auf der unteren
Scheibe 43 gesteu ert. Ein Verschließen eines Teils des Kaltwasserdurchgangs
bewirkt eine höhere
Wassertemperatur. Eine niedrigere Wassertemperatur kann durch Öffnen des
Kaltwasserdurchgangs oder durch Schließen eines Abschnitts des Warmwasserdurchgangs oder
durch etwas von beidem erzielt werden. Wenn jedoch eine volle Durchflußmenge erwünscht ist,
ist das Öffnen
der Einlaßwasserdurchgänge zu bevorzugen.
Es wird angenommen, daß die
allgemeine Funktion eines Einhandhebel-Steuerventils in dieser Beziehung
wohl bekannt ist. Was die vorliegende Erfindung von vorbekannten
Gestaltungen unterscheidet, ist der Aufbau und die Anordnung des
Reibungsgelenks 83, die Verwendung der Bremsfeder 48 und die
Gleitbewegung der oberen Scheibe 44 über der unteren Scheibe 43,
wobei festzuhalten ist, daß die Gleitwirkung
in beiden Bewegungsrichtungen auftritt. Während es eine Anzahl von strukturellen
Merkmalen gibt, die mit der Gesamtgestaltung und -konstruktion des
Fluidsteuerventils 20 verbunden sind, von denen angenommen
wird, daß sie
Verbesserungen bei der Herstellung der Teile, der Montage und im
Gebrauch schaffen, sorgt die Ausgestaltung und Anordnung der Bremsfeder 48 für einen
neuartigen und nicht offensichtlichen Fortschritt bei der Steuerung, Funktion
und beim "Gefühl" des Steuerschafts.
Auch die Gleitwirkung der oberen Scheibe 44 relativ zu
der unteren Scheibe 43 in beiden Bewegungsrichtungen wird
als ein neuartiger und nicht offensichtlicher Fortschritt auf diesem
Fachgebiet angesehen.
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In
Anbetracht der Tatsache, daß das
Reibungsgelenk 83 den Schaft 35, die Bremsfeder 48 und
das Drehgelenk 47 aufweist, ist festzuhalten, daß der Schaft 35 und
das Drehgelenk 47 mit der dazwischen erfaßten Bremsfeder 48 zusammengebaut sind.
Genauer gesagt ist die Bremsfeder 48 durch den Schaft 35 gefesselt
und bleibt innerhalb des Schafts 35 fixiert, so daß jegliche
Relativbewegung des Schafts 35 im Vergleich zu dem Drehgelenk 47 eine
entsprechende Bewegung der Bremsfeder 48 einbezieht.
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Der
Schaft 35 weist den Steuerhebelabschnitt 34 und
einstückig
mit diesem, als eine einteilige Bauform, einen Kugelabschnitt 115 und
einen Schwenkabschnitt 89 auf. Der Kugelabschnitt 115 hat
eine zentrale Bohrung 116 und senkrecht zu der Achse der
zentralen Bohrung einen Seitenkanal 117. Zwei bogenförmige Lippen 118 und 119 befinden
sich auf gegenüberliegenden
Seiten der Bohrungsachse und auf gegenüberliegenden Seiten des Seitenkanals 117.
Die sich durch die zylindrischen Abschnitte 89a und 89b erstreckende
Mittelachse verläuft
im wesentlichen parallel zu der Längsachse der zentralen Bohrung 116.
Die Längsachse
des Schwenkzapfens 36 steht im wesentlichen senkrecht zu
der Achse der zentralen Bohrung 116 und verläuft im wesentlichen
senkrecht zu der Mittelachse der Abschnitte 89a und 89b.
Aufgrund der Lage des Schwenkzapfens 36 relativ zu der
Achse der zentralen Bohrung 116 wird es verständlich,
daß die
Längsachse
des Schwenkzapfens 36 orthogonal zu der Längsachse der
zentralen Bohrung 116 liegt und sich diese orthogonalen
Achsen in einem Punkt schneiden.
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Das
Drehgelenk 47 hat einen einteiligen Aufbau, mit einem teilsphärischen
Abschnitt 122, einem zylindrischen Fortsatz 123,
Querarmen 124 und einer Schwenkzapfenbohrung 125,
die durch den Fortsatz 123 definiert ist. Die Querarme 124 sind
jeweils mit einer gekrümmten
Unterfläche 126 ausgebildet,
um einen Zwischenraum zu dem Schwenkzapfen 36 zu erhalten.
Bei der Montage des Drehgelenks 47 in dem Schaft 35 wird
der Fortsatz 123 eng in die zentrale Bohrung 116 eingepaßt und die
Querarme 124 werden in den Seitenkanal 117 eingepaßt. Der
einzige Weg, diese zwei Komponenten zu trennen, besteht darin, das
Drehgelenk 47 und den Schaft 35 in einer Richtung
entlang der Längsachse
des Fortsatzes 123 auseinanderzuziehen. Bei der Endmontage wird
diese Art von Bewegung durch die einschließende und erfassende Natur
des Gehäuses 21 (siehe
die 3–5) verhindert. Die Längsachse
des Fortsatzes 123 stimmt im wesentlichen mit der Längsachse
der zentralen Bohrung 116 überein.
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Die
Positionierung der Bremsfeder 48 zeigen am besten die 3 und 4 und zusätzlich das vergrößerte Detail
in 6. Wie dargestellt
ist, ist die Bremsfeder 48 nach unten in die zentrale Bohrung 116 des
Kugelabschnitts 115 eingefügt. Die zentrale Bohrung 116 weist
einen ersten Teilabschnitt 116a mit großem Durchmesser auf, der konzentrisch
zu einem Teilabschnitt 116b mit kleinem Durchmesser ist. Die
Grenzfläche
zwischen den Teilabschnitten 116a und 116b definiert
eine ringförmige
Schulter 116c. Die Bremsfeder 48 sitzt an der
Schulter 116c auf und ist zwischen dem Teilabschnitt 116a und
dem zylindrischen Fortsatz 123 positioniert. Der Fortsatz 123 hat
einen Paßsitz
mit dem Teilabschnitt 116b. Der Schwenkzapfen 36 ist
an einer Stelle eingesetzt, die den Schwenkzapfen 36 quer
zum Ende der Bremsfeder 48 plaziert, so daß die Bremsfeder 48 zwischen der
ringförmigen
Schulter 116c und dem Schwenkzapfen 36 sitzt (siehe
die 3–6).
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Wie
aus der Montage der Bestandteile, wie sie zum Beispiel in den 3, 4, 7 und 8 gezeigt ist, deutlich wird,
ist der Steuerhebelabschnitt 34 in einer ersten Richtung
um die Mittelachse des zylindrischen Fortsatzes 123 bewegbar.
Die Bewegung des Abschnitts 34 in dieser Richtung wird
an den Bewegungsendpunkten durch die Anlage der Kanten des Seitenkanals 117 an
dem Schwenkzapfen 36 begrenzt. Da die Drehachse (d.h. die
Mittelachse des Fortsatzes 123) zwischen dem Steuerhebelabschnitt 34 und
dem Schwenkabschnitt 89 positioniert ist, resultiert eine
Bewegung des Abschnitts 34 in einer Bewegung des Abschnitts 89 in
die entgegengesetzte Richtung. Dies ermöglicht es in der Folge dem Schwenkabschnitt 89,
die obere Scheibenauflage 46 in Reaktion auf die Bewegung
des Steuerhebelabschnitts 34 seitlich zu bewegen. Wenn
sich der obere Scheibenabschnitt 46 und in der Folge die
obere Scheibe 44 mit einer Gleitbewegung bewegen, werden
die Durchflußparameter
des aus dem entsprechenden Wasserhahn fließenden Wassers geändert oder
eingestellt. In diesem Betriebsmodus bewegen sich die obere Scheibenauflage 46 und
insbesondere die obere Scheibe 44 mit einer Gleitwirkung über die obere
Fläche
der unteren Scheibe 43. Diese seitliche Gleitbewegung verändert die
Querschnittsflächen der
Durchflußöffnungen 43a und 43b.
Da diese zwei Öffnungen
mit den Leitungen für
Warmwasser und Kaltwasser korrespondieren, steuert diese erste Bewegungsrichtung
die Wassertemperatur.
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Da
die Enden des Schwenkzapfens 36 jeweils durch das Gehäuse 22,
genauer durch das Paar von Zapfenbohrungen 84 aufgenommen
sind, ist das Drehgelenk 47 mittels des Schwenkzapfens 36 in
einer Position relativ zu dem Gehäuse 22 fixiert, wenn
der Steuerhebelabschnitt 34 in der ersten Richtung bewegt
wird. Dies ermöglicht
eine Drehbewegung des Schafts 35 relativ zu dem Drehgelenk 47, wobei
die Bremsfeder 48 an der Bewegungsgrenzfläche positioniert
ist. Die einstückige
Bremsfeder 48 weist einen Keilnutvorsprung 129 auf,
der durch eine Keilnutkerbe in dem Schaft 35, genauer im
Inneren des Kugelabschnitts 115 angrenzend an die zentrale Bohrung 116 aufgenommen
ist. Welchen Bremskoeffizienten die Bremsfeder 48 auch
immer an der Bewegungsgrenzfläche
zwischen dem Schaft 35 und dem Drehgelenk 47 erzeugt,
er beeinflußt
das Berührungsempfinden
oder das Gefühl
für die
Bewegung des Abschnitts 34, wenn die Wassertemperatur des Wasser
eingestellt oder geändert
wird, das aus dem entsprechenden Hahn geliefert wird.
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Die
andere (zweite) dem Steuerhebelabschnitt 34 gestattete
Bewegungsrichtung ist eine Drehrichtung um die Mittelachse des Schwenkzapfens 36.
Das Reibungsgelenk 83 ist in der Lage, sich als eine einstückige Einheit
um den Schwenkzapfen 36 zu drehen. Nachdem sich die Mittelachse
des Schwenkzapfens 36 zwischen dem Abschnitt 34 und dem
Schwenkabschnitt 89 befindet, bedeutet dies, daß eine Bewegung
des Abschnitts 34 in einer Richtung zu einer Bewegung des
Schwenkabschnitts 89 in der entgegengesetzten Richtung
resultiert. Die Positionierung des Schwenkabschnitts 89 in
der Ausnehmung 82 der oberen Scheibe 46 wandelt
die Bewegung des Steuerhebelabschnitts 34 in eine Gleitbewegung
der oberen Scheibe 44 über
die obere Fläche
der unteren Scheibe 43 um. Die Bewegung des Abschnitts 34 in
dieser zweiten Richtung (d.h. die Drehverstellung um den Schwenkzapfen 36)
wird verwendet, um die Durchflußmenge
des vorhandenen Wasserdurchflusses zwischen einem Zustand mit vollem
Durchfluß und
einem abgesperrten Zustand (kein Durchfluß) einzustellen. Die Durchflußmenge wird
mittels des Grades eingestellt, um den die Öffnung 43c geöffnet oder
geschlossen wird. "Voller" Durchfluß wird erzielt,
indem die Fläche
der Öffnung 43c maximiert
wird, die nicht durch die obere Scheibe 44 abgedeckt ist.
Ein abgesperrter Zustand wird erzielt, wenn die obere Scheibe 44 derart
bewegt wird, daß die Öffnungen 43a und 43b vollständig abgedeckt
sind.
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Die
zwei Drehbewegungsrichtungen für
den Schaft 35, die erste um den zylindrischen Fortsatz 123 und
die zweite um den Schwenkzapfen 36, sind unabhängig voneinander,
so daß,
sobald die gewünschte
Temperatur durch eine Bewegung des Schafts 35 um den zylindrischen
Fortsatz 123 gewählt
ist, der Durchfluß eingestellt
werden kann, ohne die gewählte
Temperatureinstellung zu verändern.
Dies bedeutet, daß das
Fluidsteuerventil 20 ein Temperaturerinnerungsvermögen hat,
weil es möglich
ist, die Wassertemperatur im Verhältnis zur Durchflußmenge unabhängig einzustellen,
und durch die Ausgestaltung mit zwei unabhängigen Schaftbewegungen.
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Bei
der Gestaltung von Fluidsteuerventilen der Einhandhebel- oder Einhebel-Art,
die ein quadratisches Bewegungsmuster (nach europäischer Art) haben,
wie zum Beispiel das Fluidsteuerventil 20, steuert eine
Bewegungsrichtung die Wassertemperatur und eine andere Bewegungsrichtung
steuert, unabhängig
von der ersten, die Fluiddurchflußmenge. Wenn der Benutzer des
Fluidsteuerventils auf manuelle Weise die Wassertemperatur und die
Durchflußmenge
einstellt, ist es möglich,
daß er
aus Versehen den Joystick-Hebel in eine andere Richtung als erwünscht bewegt.
Wenn beispielsweise die gewünschte
Temperatur ausgewählt
worden ist und die Durchflußmenge
eingestellt wird, ist es möglich,
den Hebel aus Versehen in der Temperaturrichtung zu bewegen, wodurch
geändert
wird, was vorher als die gewünschte
Temperatur ausgewählt
worden ist. Obgleich diese unabsichtliche Änderung infolge der unabhängigen Bewegungsrichtungen
weniger wahrscheinlich ist, bleibt es eine Möglichkeit, insbesondere im
Hinblick auf den Joystick-Hebel und die Tatsache, daß er in
den zwei Richtungen bewegt werden kann. In dem Maße, wie
sich die die Freiheit der Bewegung des Joystick-Hebels steuernden
Reibungskräfte
in beiden Richtungen gleichen, gibt es keine Berührungsempfindung oder kein
Gefühl
bei der Handhabung des Joystick-Hebels, die/das den Benutzer in
die Lage versetzen würde,
zu sagen, wann sich der Joystick-Hebel in eine unerwünschte Richtung
bewegt. Die vorliegende Erfindung begegnet diesem Punkt durch Verwendung
der Bremsfeder 48.
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Die
Bremsfeder 48 hat eine im allgemeinen sechseckige Form,
die an einer Ecke offen ist. Die zwei freien Enden grenzen an einem
Spalt 48a an. Dieser Spalt oder diese Öffnung gestattet es dem Rest
des sechseckigen Körpers,
sich zu bewegen und zu biegen, wenn er in seine Position in den
Kugelabschnitt 115 rund um die zentrale Bohrung 116 und
nach oben gegen die ringförmige
Schulter 116c gedrückt
wird. Der Preßsitz
der Bremsfeder 48 in der zentralen Bohrung 116 bewirkt
eine geringfügige
Reduzierung der Größe des Kreises
oder Zylinders, der durch das Muster des tangentialen (Mittelpunkt)
Kontakts jeder Seite der sechseckigen Form der Bremsfeder 48 definiert
wird. Infolgedessen wird, wenn der zylindrische Fortsatz 123 des
Drehgelenks 47 in die definierte Innenöffnung der Bremsfeder 48 eingefügt wird,
ein Preß sitz
zwischen der Bremsfeder und dem zylindrischen Fortsatz erzeugt,
wodurch entlang jeder Seite der sechseckigen Form an ihrem tangentialen
Kontaktpunkt mit dem Außendurchmesser
des zylindrischen Fortsatzes 123 eine Reibkraft erzeugt wird.
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Die
Bremsfeder 48 wird als eine polygonale Hülse aus
einer Auswahl von Metallegierungen einschließlich Phosphorbronze und rostfreiem
Stahl hergestellt, um zwischen der Bremsfeder 48 und dem zylindrischen
Fortsatz 123 eine Grenzfläche mit leichtem Lauf zu schaffen.
Wie beschrieben und in dem vergrößerten Detail
gemäß 6 gezeigt, ist die Bremsfeder 48 in
dem ringförmigen
Raum 130 und zwischen dem Innendurchmesser der zentralen
Bohrung 116 des Schafts 35 und dem Außendurchmesser
des zylindrischen Fortsatzes 123 positioniert. Obgleich
die sechseckige Form als das bevorzugte Ausführungsbeispiel für die Bremsfeder 48 für die gezeigte
Ausgestaltung des Fluidsteuerventils 20 ausgewählt wurde,
ist eine Reihe von polygonalen Formen möglich, entsprechend den Betriebsbedingungen
und in Abhängigkeit
von den verschiedenen Abmessungen. Die radiale Abmessung oder Breite
des ringförmigen
Zwischenraums 130 ist wichtig und wirkt mit der Durchmessergröße des Fortsatzes 123 zusammen,
um die Anzahl von Seiten für
die bevorzugte polygonale Form der Bremsfeder 48 vorzuschreiben.
Die Enden (Ecken) jeder Seite (insgesamt sechs) der Bremsfeder 48 werden
durch den Innendurchmesser der Bohrung 116 berührt, während der Mittelpunkt
jeder Seite der Bremsfeder 48 den Fortsatz 123 an
einem tangentialen Punkt berührt.
Wie aus der Trigonometrie der Beziehung zwischen dem Innendurchmesser
der Bohrung 116 und dem Außendurchmesser des Fortsatzes 123 hervorgeht,
bestimmen die Länge
jeder Seite der Bremsfeder 48, der Außendurchmesser des Fortsatzes 123 und
die radiale Breite des ringförmigen
Raums 130 die Anzahl der Polygonseiten, die die Bremsfeder
haben darf, wenn die beschriebenen Kontaktpunkte, Enden und der
Mittelpunktkontakt jeder Seite aufrechterhalten werden sollen. Wenn
der Innendurchmesser der Bohrung 116 auf die Enden jeder Seite,
d.h. die "Ecken" der sechseckigen
Form drückt,
wird die Seite gegen den Außendurchmesser
des Fortsatzes 123 gedrückt.
Der Kontaktdruck jeder Sechseckseite gegen den Außendurchmesser
des Fortsatzes 123 erzeugt die Bremsung des Schafts 35,
wenn er bewegt wird, um die Wassertemperatur einzustellen. Die Länge jeder
Seite der sechseckigen Form für
die Bremsfeder 48 ist bei der Gestaltung auch eine Überlegung
wert, da gilt, je kürzer
die Länge,
desto "steifer" der "Hebel".
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Das
Fluidsteuerventil 20, das durch die strukturelle Anordnung
der offenbarten Bestandteile gebildet wird, schafft eine Vorrichtung
mit einem quadratischen Bewegungsmuster nach europäischer Art,
das zwei unabhängige
Schwenkachsen involviert. Eine Richtung steuert die Temperatur des
Wassers, während
die andere Richtung die Durchflußmenge steuert. Da diese Schwenkachsen
voneinander unabhängig
sind, hat das Ventil 20 ein "Temperaturerinnerungsmerkmal". Wichtig ist, daß die Drehung
des Hebelabschnitts um die zwei Drehachsen umgewandelt wird in eine
Gleitbewegung, in beide Richtungen, der oberen Scheibe 44 über die
obere Fläche
der unteren Scheibe 43. Dies ermöglicht dann wieder eine gleichmäßige und
präzise
Steuerung als Teil des Fluidsteuerventils 20, ob nun die
Wassertemperatur eingestellt wird oder die Durchflußmenge.
Die Verwendung der Bremsfeder 48 erzeugt eine höhere Reibkraft
in der Temperatursteuerrichtung und eine vergleichsweise freiere
Bewegung in der Durchflußmengenrichtung.
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Das
erste Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist derart in einem Fluidsteuerventil
integriert, daß sich
die zwei Bewegungsrichtungen durch den Betätigungshandgriff auf die Wasserdurchflußmenge und
die Wassertemperatur beziehen. Bei dieser speziellen Anwendung werden
die Gestaltung des Schafts 35, des Drehgelenks 47 und des
Schwenkzapfens 36 durch den Rest des Steuerventilaufbaus
wie auch durch die beabsichtigte Funktion beeinflußt. Bei
der Konstruktion des Reibungsgelenks 83 wird nur eine Bremsfeder 48 verwendet. Im
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird eine geringfügig veränderte Struktur des Reibungsgelenks
offenbart.
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Gemäß den 9–12 weist
das Reibungsgelenk 150 einen Schaft 151, ein Drehgelenk 152,
einen Schwenkzapfen 153 und ein Paar von Bremsfedern 154 auf.
Der Schaft 151 hat einen Sockel oder ein Auge ("gudgeon") 155, der/das
eine Durchgangsbohrung 156 zur Aufnahme des Drehgelenks
oder Gelenkbolzens ("pintle") 152 definiert.
Der Schaft 151 weist einen Handgriff 157 oder
einen Steuerarm auf, der vom Benutzer oder durch eine andere Vorrichtung
zur Bewegung in die eine oder die andere der zwei Bewegungsrichtungen
verstellt wird, welche durch den Aufbau des Reibungsgelenks 150 ermöglicht sind.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung (siehe die 16 und 17) wird eine Bremsfeder
zur Reibungssteuerung benutzt, wenn nur eine Drehachse vorgesehen
ist.
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Bei
dem Reibungsgelenk 150 definiert der Gelenkbolzen 152 eine
zentrale, seitliche Bohrung 158, wobei zusammenwirkende
Schlitze 159 in einer Seitenwand des Auges 155 ausgebildet
sind. Wie gezeigt, ist der Gelenkbolzen 152 mit einem Schiebesitz in
der Durchgangsbohrung 156 eingefügt, um bündig bis geringfügig zurückgenommen
unterhalb der gegenüberliegenden
abgeflachten Flächen 160 und 161 des
Auges 155 zu liegen. Der Schwenkzapfen 153 ist
durch einen der Schlitze 159 eingefügt, in und durch die Bohrung 158 und
durch den Schlitz 159 auf der gegenüberliegenden Seite. Der Schwenkzapfen 153 hat
eine ausreichende Länge,
so daß sich
jedes Ende über
die entsprechenden schlitzdefinierenden Flächen des Auges 155 hinaus
erstreckt. Diese freien Enden 153a und 153b sorgen
dafür,
daß der
Rest des Reibungsgelenks 150 aufgelagert werden kann. Der
Schaft 151 hat ferner eine im allgemeinen sphärische untere
Auflage 162, die bezüglich
des Auges 155 und an der Längsachse 157a des
Hand griffs 157 zentriert ist. Die untere Auflage 162 dient
gleichfalls als ein Lager für
den Rest des Reibungsgelenks 150.
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Der
jeden Schlitz 159 umgebende Wandabschnitt des Auges 155 ist
erhöht,
um eine größere (oder
breitere) Kontaktfläche
zwischen dem Auge 155 und dem Schwenkzapfen 153 zu
schaffen. Die äußeren Endabschnitte 156a und 156b der Durchgangsbohrung 156 sind
jeweils stirngesenkt und definieren einen entsprechenden ringförmigen Radialbund 156c bzw. 156d.
Zwischen dem Außendurchmesser
des Gelenkbolzens 152 und dem maximalen Innendurchmesser
der Abschnitte 156a und 156b ist ein einheitlicher
diametraler Zwischenraum vorgesehen. Durch diese Anordnung ist jeder
abgeflachten Fläche 160 und 161 benachbart
ein ringförmiger
Zwischenraum 163 geschaffen, wobei in jeden Zwischenraum 163 eine
Bremsfeder 154 eingefügt ist.
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Wie
die 12 zeigt, ist jede
Bremsfeder 154 in ihrer Gestaltung und Ausbildung im wesentlichen
gleich der Bremsfeder 48, einschließlich der Gestalt einer sechseckigen
Hülse und
des Trennspalts 154a zwischen den freien Enden 154b und 154c.
Ein geeignetes Material für
die Bremsfedern 154 ist rostfreier Stahl, und die Bremsfedern 154 sind derart
gestaltet, daß sie
beim Einfügen
nachgeben. Auf diese Weise ist die Vorspannung an jeder Grenzfläche nicht
völlig
von den Toleranzen der Teile abhängig
und deshalb von Baugruppe zu Baugruppe beständiger.
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Übereinstimmend
mit der Beschreibung des Reibungsgelenks 83 und seiner
Verwendung als Teil des Fluidsteuerventils 20 umfassen
die verfügbaren Bewegungsrichtungen
und -bereiche für
den Handgriff 157 eine erste Richtung einer Schwenkbewegung
um eine erste Achse, die der Längsachse 152a des
Gelenkbolzens 152 entspricht, begrenzt durch die Länge der
Schlitze 159. Die zweite Richtung der Schwenkbewegung ist
um eine zweite Achse, die der Längsachse 153c des
Schwenkzapfens 153 entspricht. Das Ausmaß der Bewegung
in dieser zweiten Richtung kann auch durch irgend eine umgebende mechanische
Struktur begrenzt sein, die mit dem Reibungsgelenk 150 in
Verbindung steht.
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Die
erste Achse und die zweite Achse sind orthogonal zueinander, wobei
sich bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
diese zwei Achsen in einem geometrischen Punkt schneiden, der im
Inneren des Auges 155 liegt. Es sollte jedoch festgehalten werden,
daß die
zwei Achsen in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung orthogonal zueinander bleiben können, ohne
sich zu schneiden. Die Konfiguration des Schwenkzapfens und dessen
Lage relativ zu der restlichen Reibungsgelenkbaugruppe könnte zum
Beispiel zu einem Punkt weiter unten bewegt und an der Schaft- und
Drehgelenk-Kombination montiert werden, und noch immer für die zwei
Bewegungsrichtungen und die zwei Freiheitsgrade mit orthogonalen
Achsen sorgen, die sich nicht schneiden. Es ist auch anzumerken,
daß die
Bremsfeder gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einem Steuerventil verwendet werden kann, das, wie
zum Beispiel das Steuerventil gemäß den 16 und 17,
eine einzelne Drehachse hat.
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Das
Reibungsgelenk 83 ist im Kontext eines Fluidsteuerventils
beschrieben worden. Das Reibungsgelenk 150 ist als ein
zweites Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben worden, ob es nun als ein
Teil eines Fluidsteuerventils oder als Teil irgendeiner anderen
Vorrichtung genutzt wird. Wie bereits eingangs erwähnt, sind
die Reibungsgelenke 83 und 150 gemäß der vorliegenden Erfindung
zur Nutzung als Teil von anderen Vorrichtungen geeignet. Wenn zum
Beispiel ein Duschkopf und der Wunsch betrachtet wird, daß dieser
in einer ausgewählten
Orientierung verbleibt, wenngleich sein Gewicht und die einwirkende
Schwerkraft ausreichend sein können,
ihn aus seiner gewünschten Orientierung
weg zu bewegen. Wenn mit Hilfe der vorliegenden Erfindung die Reibkraft,
welche zwischen den bewegbaren und feststehenden Komponenten besteht,
in einer Größe vorliegt,
welche den Zug an dem Duschkopf durch die Schwerkraft über schreitet,
dann sollte der Duschkopf in seiner ausgewählten Orientierung verbleiben.
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Die
auswählbare
oder einstellbare Größe der durch
die Reibungsgelenke gemäß der vorliegenden Erfindung
zu erzeugenden Reibungs "überlagerung" ist das Ergebnis
der Abmessungen und Toleranzen an dem Gelenkbolzen 152 und
der Bohrung 156 relativ zu den Abmessungen der Bremsfeder(n) 154 (und das
gleiche gilt für
die entsprechenden Komponenten des Reibungsgelenks 83).
Zusätzlich
zu den Abmessungen und Toleranzen des Gelenkbolzens 152 und der
Bohrung 156, ist aus den in den 13–15 dargestellten alternativen
Gestaltungen und Optionen ersichtlich, daß die Bremsfeder selbst strukturelle Merkmale
aufweisen kann, die zur Änderung
des Grads der Reibungsüberlagerung
geeignet sind. Bei der Entscheidung hinsichtlich der geeigneten
Stärke der
Reibungsüberlagerung
wird das Gewicht der wahlweise zu positionierenden Komponente berücksichtigt
und die Art und Weise oder Beschaffenheit der Schwerkraft, wenn
vorhanden, die auf diese Komponente in Bezug auf ihre gewählte Ausrichtung wirkt.
Bei dem Beispiel eines Duschkopfs kann, wenn der Duschkopf in eine
Abwärtsrichtung,
in Richtung des durch die Schwerkraft bewirkten Zugs zeigt, der Grad
oder die Größe der Reibungsüberlagerung
sehr gering sein, um jegliches Wackeln oder jegliche Änderung
der Position zu verhindern. Wenn der Duschkopf jedoch mehr in einer
einseitig eingespannten oder horizontalen Position orientiert ist,
dann könnte der
Zug aufgrund der Schwerkraft an dem Kopf beträchtlich sein und der Grad oder
die Größe der Reibungsüberlagerung
müßte höher sein.
Da der Grad oder die Größe der Reibungsüberlagerung
in der Baugruppe zum Zeitpunkt der Herstellung bestimmt wird, muß eine Möglichkeit
der Gestaltung für
den "schlimmsten
Fall" gefunden werden.
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In Übereinstimmung
mit den Lehren de r. vorliegenden Erfindung ist es beabsichtigt,
daß, wenn das
Bauteil einmal manuell in die gewünschte Ausrichtung bewegt und
in dieser positioniert ist, die durch die Bremsfeder und deren Beziehung
zu den umgebenden Komponenten erzeugte Reibungsüberlagerung dieses Bauteil
in der ausgewählten
Position hält.
Während
eine manuelle Kraft erforderlich ist, um am Anfang die Reibungskräfte und
die Reibungsüberlagerung
zu überwinden,
soll die bewegbare Komponente, wenn sie einmal positioniert ist,
während
des Gebrauchs in dieser Position verbleiben.
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In
den 13–15 sind nun drei alternative Bremsfeder-Ausgestaltungen
gezeigt, und jede wäre geeignet,
in Verbindung mit den offenbarten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung verwendet zu werden.
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Hinsichtlich
der Ausgestaltung der Bremsfeder 154 (und 48) – siehe 12 – ist zunächst festzuhalten, daß die Bremsfeder
sechs im wesentlichen flache Seiten und fünf "Ecken" mit einem Trennspalt 154a hat,
der sich im allgemeinen an der Stelle der sechsten Ecke befindet.
Die freien Enden 154b und 154c begrenzen den Trennspalt 154a.
Die Außenkantenflächen 154d und 154e sind
im wesentlichen flach und verlaufen parallel zueinander. Die gleiche Grundstruktur
liegt bei den in den 13–15 dargestellten Bremsfedern
vor, mit den offensichtlichen Ausnahmen aufgrund der Verlegung des
Trennspalts und aufgrund der Hinzufügung eines Reibungsvorsprungs.
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Bei
der alternativen Gestaltung gemäß 13 ist die Bremsfeder 170 strukturell
mit den Bremsfedern 48 und 154 identisch, mit
Ausnahme der Hinzufügung
des Reibungsvorsprungs 171. Der Vorsprung 171 ist
einstückig
mit einer Seite 172 der sechseckigen Hülsenform und erstreckt sich
weg von dem freien Ende 173. Der Nutzen des Vorsprungs 171 besteht
in der Erhöhung
der Reibkraft oder -überlagerung,
die entweder auf den Gelenkbolzen oder das Auge ausgeübt wird.
Obgleich der Reibungsvorsprung 171 als koplanar mit der
Seite 172 dargestellt ist, ist der Reibungsvorsprung 171 in
der tatsächlichen
Anwendung entweder ein wärts
oder auswärts
gebogen oder geformt, wie beschrieben werden wird.
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Um
das Reibkraftniveau zu erhöhen,
das auf den Gelenkbolzen ausgeübt
wird, ist der Reibungsvorsprung 171 einwärts gebogen,
um den Gelenkbolzen zu berühren.
Der Grad oder das Ausmaß der Überlagerung
zwischen Vorsprung und Gelenkbolzen steuert den Betrag oder die
Stärke
der hinzugefügten
(erhöhten)
Reibkraft. Zur Erhöhung
des auf das Auge ausgeübten
Reibkraftniveaus ist der Reibungsvorsprung 171 nach außen gebogen,
um das Auge zu berühren.
Der Grad oder das Ausmaß der Überlagerung
zwischen Vorsprung und Auge steuert den Betrag oder die Stärke der
hinzugefügten
(erhöhten)
Reibkraft.
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Bei
der Bremsfeder 180 gemäß 14 wird ein geringfügig anderes
Konzept in Bezug darauf verfolgt, wie der Trennspalt in die Gestaltung
der Bremsfeder einbezogen ist. Wie im Zusammenhang mit den Bremsfedern 48 und 154 beschrieben
wurde, ist der Trennspalt an einer "Ecke" der
sechseckigen Hülsenstruktur
angeordnet. Dies läßt sechs
Seiten für
den direkten Kontakt mit dem Gelenkbolzen übrig, während mittels des Auges die
Kraft auf die "Enden" jeder Seite aufgebracht
wird. Wenn sich der Trennspalt 181 ungefähr in der
Mitte einer der Seiten der sechseckigen Hülsenform für die Bremsfeder 180 befindet, wie
zum Beispiel die Seite 182, so scheidet dadurch diese Seite
als eine der sechs aus, die normalerweise eine Reibungsbelastung
oder Reibungsüberlagerung
gegen die Fläche
des Gelenkbolzens aufbringen würden.
Durch die Anordnung des Trennspalts 181 auf diese Weise
(d.h. in einer Seite im Gegensatz zu einer Ecke), wird die gesamte
Reibkraft, die mittels sechs Kontaktseiten erzeugt werden kann,
um ein Sechstel reduziert.
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Die
Bremsfeder 190 gemäß 15 ist eine Kombination
der Bremsfeder 180 und der Bremsfeder 170, mit
einer weiteren veranschaulichten Option. Die Bremsfeder 190 weist
einen Trenn spalt 191 auf, der ähnlich wie bei der Bremsfeder 180 in
der Seite 192 zentriert ist. Zusätzlich hat die Bremsfeder 190 einen
Reibungsvorsprung 193, der in Struktur und Wirkung dem
Reibungsvorsprung 171 ähnelt.
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Die
eine weitere Option besteht darin, die freien Enden 194 und 195 entweder
einwärts,
wie gezeigt, oder auswärts
zu biegen. Durch Biegen oder Drehen der freien Enden 194 und 195 nach
außen wird
ein Kontakt mit der Bohrung des Auges hergestellt. Durch Biegen
oder Drehen der freien Enden 194 und 195 nach
innen wird ein Kontakt mit dem Gelenkbolzen oder der Welle einer
Baugruppe hergestellt. Dieser "Kontakt" vergrößert die
Stärke
der Reibung zwischen der Bremsfeder 190 und der entsprechenden
Komponente, die durch die freien Enden 194 und 195 berührt wird.
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Während die
Anordnung des Trennspalts in der Mitte einer Seite (siehe die 14 und 15) auf wirksame Weise verhindert, daß diese
Seite einen Reibungskontakt zu der Baugruppe hinzufügt oder
zu diesem beiträgt,
wird durch Verwendung des Vorsprungs 193 (einwärts oder
auswärts
gebogen) und/oder Verwendung der freien Enden 194 und 195 (einwärts oder
auswärts
gebogen) der Baugruppe ein zusätzlicher
Reibungskontakt oder eine zusätzliche Reibungsüberlagerung
hinzugefügt.
Was in Bezug auf die Bremsfeder gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt und beschrieben worden ist, ist eine Vielfalt von strukturellen
Merkmalen und Optionen, einschließlich des Ortes, wo sich der
Trennspalt befindet, nämlich
entweder an einer Ecke oder in einer Seite, der Hinzufügung eines
Reibungsvorsprungs, der einwärts
oder auswärts
gebogen sein kann, um das in der Baugruppe vorhandene Reibungsniveau zu
erhöhen,
und der Option des Biegens der freien Enden am Trennspalt, entweder
einwärts
oder auswärts,
um das Reibungsniveau für
die Gesamtbaugruppe zu erhöhen.
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In
den 16 und 17 ist ein Steuerventil 200 gezeigt,
das einen feststehenden, ringförmigen
Körper 201,
eine im allgemeinen zylindrische, drehbare Welle 202 und
eine Bremsfeder 203, alles gemäß der vorliegenden Erfindung,
aufweist. Das Steuerventil 200 soll eine weitere Anwendungsmöglichkeit
für die vorliegende
Erfindung repräsentieren,
in diesem Fall eine Vorrichtung, die eine einzelne Drehachse (Welle 202 relativ
zum Körper 201)
hat, wie sie durch die Achse 204 repräsentiert wird. Die Verwendung
der Bremsfeder 203 dient in diesem Kontext der Bewegungssteuerung.
Ein Anwendungsbeispiel für
das Steuerventil 200 ist ein Kopfventil, wie es bei Zweihandhebelhähnen mit
getrennten WARM- und KALT-Ventilen vorgesehen ist.
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Die
Bremsfeder 203 ist im wesentlichen gleich den Bremsfedern 48 und/oder 154 ausgebildet und
angeordnet. Außerdem
ist die gezeigte und beschriebene Verwendung der Bremsfeder 203 als
Teil des Steuerventils 200 mit den Alternativen und Gestaltungsoptionen
gemäß den 13–15 kompatibel,
wie durch die Bremsfedern 170, 180 und 190 repräsentiert.
Genauer gesagt kann, während
die Grundgestaltung der Bremsfeder 203 im wesentlichen gleich der,
in 12 dargestellten
ist, die Bremsfeder 203 als eine Option einen Reibungsvorsprung
aufweisen und es kann ihr Trennspalt als eine andere Option in einer
Sechseckseite positioniert sein. Als noch weitere Optionen für die Gestaltung der
Bremsfeder kann der Reibungsvorsprung einwärts oder auswärts gebogen
sein und können
die freien Enden der sechseckigen Hülse (Bremsfeder) einwärts oder
auswärts
gebogen sein.
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Der
ringförmige
Körper 201 definiert
einen zylindrischen Bohrungsabschnitt 205, wobei eine zylindrische
Fläche 206 der
Welle 202 konzentrisch zu dem Abschnitt 205 ist.
Die radiale Trennung zwischen den Abschnitten 205 und 206 definiert
einen ringförmigen
Zwischenraum 207, der die Bremsfeder 203 aufnimmt.
Obgleich das Steuerventil 200 in dem Kontext einer Fluidsteuer vorrichtung,
wie zum Beispiel WARM- und KALT-Handhebeln für einen Wasserhahn, verwendet
werden kann, dient die Bremsfeder 203 eigentlich den Zwecken
der Bewegungssteuerung. Es besteht ein Paßsitz der Bremsfeder 203 in dem
Zwischenraum 207, übereinstimmend
mit dem, was für
die Bremsfedern 48 und 154 beschrieben wurde,
und was auf die Bremsfedern 170, 180 und 190 anwendbar
wäre.
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Eine
Bewegungssteuervorrichtung zur Steuerung der Bewegung eines Funktionselements
um eine erste Achse und um eine zweite Achse umfaßt einen
Schaft, der einen Sockel und einen Steuerarm hat, wobei der Sockel
eine erste Achsenöffnung
definiert. Die Vorrichtung umfaßt
des weiteren ein zylindrisches Drehelement, das in die erste Achsenöffnung eingefügt und zur
ersten Achse konzentrisch ist. Das Drehelement definiert eine zweite
Achsenöffnung und
die Vorrichtung weist auch einen zylindrischen Schwenkzapfen auf,
der in die zweite Achsenöffnung eingefügt und zur
zweiten Achse konzentrisch ist. Der Schaft ist ausgestaltet, um
in einer ersten Richtung um die erste Achse und in einer zweiten
Richtung um die zweite Achse zu verschwenken, wobei die erste und
die zweite Achse rechtwinklig zueinander stehen. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist eine sechseckige Bremsfeder zwischen dem Drehelement und dem
Schaft eingefügt,
um die Reibungsbremsung für
eine der zwei Bewegungsrichtungen zu beeinflussen.