CN110410478A - 力传递模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于力传递的模块(100)，包括：两个带齿的轮(200)，其连接到主轴(210)；第一棘轮保持器(300a)和第二棘轮保持器(300b)，其设置有第一棘轮(310a)和第二棘轮(310b)，并且设计成当被致动时借助相关的棘轮抵靠着带齿的轮的齿的支撑来旋转带齿的轮；第一凸轮(400a)和第二凸轮(400b)，其设计成分别按照围绕第一凸轮(400a)的轴线YY'的第一角程致动第一棘轮(310a)和按照围绕第二凸轮(400b)的轴线YY'的第二角程致动第二棘轮(310b)，第二角程不同于第一角程。

Description

力传递模块
技术领域
本发明涉及一种用于力传递的模块，尤其涉及一种双棘轮传递模块。更具体地，本发明涉及一种设计成将力传递到用于累积机械能的系统的用于力传递的模块，特别是用于闭合电气切断装置比如断路器、开关或隔离开关的弹簧。
背景技术
现有技术中已知的用于力传递的模块包括：
-至少一个带齿的轮，其以固定方式连接在主轴上，设计成将力传递到通过主轴累积能量的系统；
-用于使带齿的轮围绕主轴线沿旋转方向(被称为直接方向)旋转的系统。
通常，用于累积能量的系统是用于累积机械能的系统，尤其是用于闭合电流切断装置比如断路器的弹簧。
驱动系统尤其可以包括棘轮系统。
特别地，在说明书末尾引用的文献[1]和[2]均提出了一种驱动系统，该驱动系统设置有多个棘轮。然而，它们的布置和它们的驱动模式不能在不摇晃带齿的轮的情况下自行旋转，因此限制了传递模块的机械耐用性。
在这方面，可再生能源的出现以及分散式能量生产源的数量的增加正在对电气切断装置且因此力传递模块进行更频繁的操纵。因此，必须能够具有力传递模块，其可以执行例如30000次循环而不是当前的10000次循环。
代替并取代棘轮系统的行星齿轮系已经能够实现以消除上述问题。
然而，这种类型的驱动系统并不令人满意。实际上，行星齿轮系包括大量部件，因此从技术角度来看实施起来很复杂。它也相对昂贵。
特别地，构成行星齿轮系的部件尤其包括齿轮，其制造需要特别高的精度，这相应地损害了它们的生产成本。
因此，本发明的目的是提出一种力传递模块，其比现有技术中已知的传递模块更容易实施。
本发明的另一个目的还在于提出一种具有显著机械耐久性的力传递模块，其特别是能够承受至少30000次循环。
本发明的另一个目的还在于提出一种力传递模块，其中可以减轻由带齿的轮的多个棘齿驱动的力，从而限制传递模块的磨损及其机动化。
本发明的另一个目的还在于提出一种允许手动致动的力传递模块。
最后，本发明的另一个目的是提出一种力传递模块，其生产和实施成本得到优化。
发明内容
本发明的目的至少部分地通过一种用于力传递的模块来实现，该模块包括：
-至少一个带齿的轮，其以固定方式连接到主轴，该主轴按照主轴线XX'延伸；
-至少一个第一棘轮保持器和一个第二棘轮保持器，分别设置有第一棘轮和第二棘轮，第一棘轮和第二棘轮中的每一个设计成在被致动时借助相关的棘轮抵靠着带齿的轮的齿的支撑使带齿的轮沿着围绕主轴线的称为直接方向的方向旋转；
-至少两个凸轮，它们彼此不可移动地连接，分别称为第一凸轮和第二凸轮，并且设计成分别按照围绕第一凸轮的轴线YY'的第一角程(angular course)致动第一棘轮和按照围绕第二凸轮的轴线YY'的第二角程致动第二棘轮，第二角程不同于第一角程。
根据一实施例，第一角程和第二角程具有零重叠，并且它们的总和是360°。
根据一实施例，第一角程和第二角程均等于180°。
根据一实施例，至少两个凸轮设计成使得第一和第二棘轮中的一个和/或另一个通过设计成用于致动它的凸轮的致动之前恰好是由该相同的凸轮接合所述棘轮的阶段，接合阶段包括按照所述凸轮的接合的角程支撑相关的棘轮抵靠着至少一个带齿的轮的齿。
根据一实施例，至少两个凸轮设计成使得第一和第二棘轮中的一个和/或另一个通过设计成用于致动它的凸轮的致动之后敬恩泽是由该相同的凸轮脱离所述棘轮的阶段，脱离阶段包括按照所述凸轮的脱离的角程按照所述支撑的连续减小的规律在棘轮抵靠着齿的支撑方面的减少。
根据一实施例，第一棘轮保持器和第二棘轮保持器均与主轴枢转连接。
根据一实施例，至少两个凸轮与凸轮轴成一体，凸轮轴按照基本平行于主轴线XX'的轴线YY'延伸'。
根据一实施例，第一棘轮保持器和第二棘轮保持器均设置有滚轮，分别称为第一滚轮和第二滚轮，第一凸轮和第二凸轮按照其轮廓分别抵靠着第一滚轮和第二滚轮，第一凸轮和第二凸轮分别通过第一滚轮和第二滚轮以及相应的棘轮保持器来分别实施第一棘轮和第二棘轮的致动。
根据一实施例，至少一个带齿的轮包括第一带齿的轮和第二带齿的轮，所述第一带齿的轮和第二带齿的轮有利地是相同的，并且设计成分别由第一棘轮和第二棘轮旋转。
根据一实施例，由第一和第二凸轮形成的组件围绕轴线YY'的完整旋转引起至少一个带齿的轮按照与至少一个带齿的轮的齿对应的角程的旋转。
根据一实施例，传递模块包括用于至少两个凸轮围绕轴线YY'的旋转的装置，其中驱动装置有利地包括马达和减速器(齿轮马达)或曲轴。
根据一实施例，第一棘轮保持器和/或第二棘轮保持器也设计成手动操纵。
根据一实施例，主轴包括两个凸轮，其中至少一个凸轮设计成将机械力转移到机械累积系统。
根据一实施例，机械累积系统包括压缩弹簧。
本发明还涉及一种电气设备，其包括根据本发明的用于力传递的模块。
附图说明
参考附图，通过非限制性示例提供的根据本发明的用于力传递的模块的以下描述，其他特征和优点将变得显而易见，其中：
-图1是根据本发明的传递模块的透视示意图；
-图2是根据本发明的传递模块的透视示意图，其集成在用于控制电气切断装置的机构中；
-图3是根据本发明的传递模块的透视示意图；
-图4a至4g是传递模块整体上的不同操作顺序的轮廓示意图，特别是根据允许观察第一轮、第一棘轮和第一凸轮的轮廓图；
-图5a至5g是根据传递模块的操作顺序的示意图，其分别与图4a至4g相同，并且还根据相同的轮廓图，不过与第一轮、第一棘轮和第一凸轮相关的机构被消除，以允许观察第二轮、第二棘轮和第二凸轮；
-图6是根据本发明的传递模块的不同操作阶段的时间表示(水平轴)，其中第一凸轮的角程在上部表示，而第二凸轮的角程在下部表示。
具体实施方式
本发明提出一种用于力传递的模块，其包括设置有主轴的带齿的轮，该模块设计成将力传递到用于累积机械能的系统。
根据本发明，带齿的轮通过两个棘轮旋转，这两个棘轮称为第一棘轮和第二棘轮，并且由与单凸轮轴一体形成的两个凸轮(称为第一凸轮和第二凸轮)独立交替地致动。
特别地，凸轮轮廓设计成使得在带齿的轮上施加没有摇晃的连续力。
现在将结合图1至3详细描述本发明。
传递模块100包括与主轴210一体的至少一个带齿的轮200，主轴210按照主轴线XX'延伸(图1)。
“带齿的轮”是指在其周边的至少一部分上(例如在其周边的一半上)设置有齿的轮。
还应理解，根据本发明，与主轴一体的带齿的轮意味着所述轮和所述轴之间的固定连接。然而，固定连接不会阻止可沿主轴滑动的至少一个带齿的轮的拆卸。
至少一个带齿的轮200还可包括第一带齿的轮200a和第二带齿的轮200b。第一和第二带齿的轮200a和200b有利地是相同的，彼此平行并且具有相同的取向。
主轴210包括第一端210a和第二端210b。
第一和第二端210a和210b中的一个或另一个，例如第二端210b，包括肋或齿，其设计成将力传递到累积机械能的系统。
传递模块100包括至少一个第一棘轮保持器300a和至少一个第二棘轮保持器300b，它们分别设置有第一棘轮310a和第二棘轮310b(图1和3)。
棘轮保持器包括例如优选由金属制成的板，棘轮固定在该板上。
第一棘轮310a和第二棘轮310b设计成在被致动时按照围绕主轴线XX'的第一方向旋转至少一个带齿的轮200。
特别地，至少一个带齿的轮200的旋转是由相关的棘轮抵靠着至少一个带齿的轮的齿的支撑而引起的。
因此可以理解，至少一个带齿的轮通过第一和第二棘轮310a和310b中的一个或另一个的旋转是通过相关的棘轮对所述轮的齿施加机械力来执行的。
根据本发明，可以理解的是，第一棘轮和第二棘轮都可以作用在同一个轮上，或者可以分别作用在不同的轮上。例如，第一棘轮310a和第二棘轮310b可以设计成分别使第一轮200a和第二轮200b旋转。
与现有技术中已知的行星齿轮系相反，棘轮保持器和棘轮在技术上易于实施，并且不需要任何特别的预防措施，例如实施设计用于保护它们的分离级。
另外，第一棘轮保持器300a和第二棘轮保持器300b可以是相同的，使得它们在传递模块100中的集成变得容易，并且它们与凸轮的配对不是必需的。
此外，棘轮保持器的实施需要更少的部件，并且与行星齿轮系相比相对经济。
还应理解的是，无需具体指出，第一和第二棘轮每个都设置有返回系统，特别是弹簧，其设计成迫使每个棘轮和至少一个带齿的轮之间接触。
返回系统还使得可以使滚轮返回，使得当凸轮不再作用在所述滚轮上时，滚轮抵靠着凸轮。
传递模块100还包括第一凸轮400a和第二凸轮400b，它们通过固定连接而连接(图1至3)。
尽管用两个凸轮描述了本发明，然而本领域技术人员将能够将所述原理扩展到更多数量的凸轮。
根据本发明，可以理解的是，两个凸轮也设计成绕轴线YY'转动(图1)。
有利地，轴线YY'基本平行于主轴线XX'。
同样有利地，第一和第二凸轮400a和400b与凸轮轴410是一体的，凸轮轴410按照轴线YY'延伸(图1至3)。
传递模块100可有利地包括用于围绕轴线YY'旋转至少两个凸轮的装置。特别地，驱动装置可包括作用在齿轮马达或曲轴上的电控制器。
第一凸轮400a和第二凸轮400b设计成通过棘轮保持器分别交替地致动第一棘轮310a和第二棘轮310b。
通过“交替地致动”，应该理解的是，两个棘轮按照两个不同的时间阶段起作用，不过这两个时间阶段可以重叠。换句话说，可以存在比两个时间阶段中的每一个在全局上更短的一段时间，在此期间两个棘轮310a和310b被致动并且两者都驱动至少一个带齿的轮200。
可以理解的是，第一凸轮和第二凸轮分别对第一和第二棘轮中的一个或另一个的致动取决于凸轮轮廓，更具体地取决于所述第一和第二凸轮的轮廓。
第一凸轮400a尤其设计成按照围绕轴线YY'的角程(称为第一角程)致动第一棘轮310a。
以等同的方式，第二凸轮400b设计成按照围绕轴线YY'的角程(称为第二角程)致动第二棘轮310b。
“角程”是指由第一凸轮和第二凸轮形成的组件的连续旋转角度范围。可以理解，角程可以采用0°和360°之间的任何值。
按照第一角程的第一凸轮400a的轮廓可以有利地设计成使得第一棘轮在所述第一程的整个持续时间内在至少一个带齿的轮上特别是在第一带齿的轮上施加恒定的扭矩。
以相同的方式，按照第二角程的第二凸轮400b的轮廓可以有利地设计成使得第二棘轮在所述第二程的整个持续时间内在至少一个带齿的轮上特别是在第二带齿的轮上施加恒定的扭矩。
特别有利地，第一角程和第二角程具有零重叠，并且它们的总和等于360°。
因此，在由第一凸轮和第二凸轮形成的组件围绕轴线YY'的完整的旋转期间，至少一个带齿的轮和凸轮轴基本上连续地转动而几乎没有或没有摇晃。
同样有利地，第一角程和第二角程各自等于180°。
这两个特征的组合有利地使得可以至少部分地减轻施加在第一和第二带齿的轮中的每一个的齿上的力，并因此限制易于损坏和/或影响第一和第二带齿的轮的可靠性的应力。这种布置还可以保护凸轮轴及其驱动系统(齿轮马达)。
举例来说，由第一和第二凸轮400a和400b形成的组件围绕轴线YY'的完整旋转按照与这两个轮中的每一个的齿相对应的角程引起第一和第二带齿的轮的旋转。
根据有利的实施例，第一凸轮和第二凸轮可以布置成使得，第一和第二棘轮中的一个和/或另一个通过设计成用于致动它的凸轮的致动之前恰好是由该相同的凸轮的所述棘轮的接合阶段。接合阶段包括按照相关的凸轮的接合的角程分别支撑第一和第二棘轮中的一个或另一个抵靠着第一带齿的轮或第二带齿的轮的齿。
同样根据有利的实施例，第一凸轮和第二凸轮可以设计成使得，第一和第二棘轮中的一个和/或另一个通过设计成用于致动它的凸轮的致动之后紧跟着是由该相同的凸轮的所述棘轮的脱离阶段，脱离阶段包括按照所述凸轮的脱离的角程按照所述支撑的连续减小的规律减小棘轮抵靠着齿的支撑。
应当理解，接合和脱离的阶段涉及第一和第二凸轮中的一个和另一个在预定角程上的特定轮廓。这些轮廓调整在本领域技术人员的范围内，并且尤其可以对应于施加在棘轮上的力的增加和减小。
根据有利实施例，第一棘轮保持器300a和第二棘轮保持器300b均与主轴210枢转连接(图1)。
特别地，每个棘轮保持器300a和300b包括开口，主轴210插入该开口中。这种类型的布置使得可以为传递模块提供在减小的空间中使用所需的紧凑性。
第一棘轮保持器300a和第二棘轮保持器300b均可设置有滚轮，分别称为第一滚轮320a和第二滚轮320b(图1)。
第一和第二滚轮320a和320b特别允许第一和第二棘轮310a和310b的相应致动。特别地，第一凸轮400a和第二凸轮400b分别作用在第一滚轮320a和第二滚轮320b上。
在操作中，第一凸轮400a在其轮廓(称为第一轮廓)处紧靠着第一滚轮320a。因此，在其按照第一角程旋转期间，第一凸轮400a推动第一滚轮320a，并且作为主动结果，推动第一棘轮310a(因为第一滚轮和第一棘轮与相同的棘轮保持器是一体的)。
第二凸轮400b在其轮廓(称为第二轮廓)处紧靠着第二滚轮320b。因此，在其按照第二角程旋转期间，第二凸轮400b推动第二滚轮320b，并且作为主动结果，推动第二棘轮310b(因为第二滚轮和第二棘轮与相同的棘轮保持器是一体的)。
图4a至4g是传递模块整体上的不同操作顺序的轮廓示意图，并且特别是根据允许观察第一轮、第一棘轮和第一凸轮的轮廓图。
图5a至5g是传递模块的操作顺序的示意图，其分别与图4a至4g相同，并且还根据相同的轮廓图，不过与第一轮、第一棘轮和第一凸轮相关的机构被去除以允许观察第二轮、第二棘轮和第二凸轮。
图4a和4b对应于第一棘轮310a与第一带齿的轮200a的齿接合的阶段。在这方面，与接合阶段相关的第一凸轮400a的轮廓包括在所述凸轮的预定角程上的基本上平坦的部分，例如38°(图6中的区域“A”)。
在该阶段期间，第一棘轮310a与第一带齿的轮200a的齿接触而快速上升，以便消除齿与第一棘轮310a之间的任何间隙。与第一棘轮的该接合阶段同时地，第二凸轮400b结束其第二角程，在此期间第二棘轮310b被致动(图5a和5b)。
图4b至4e对应于第一棘轮310a在第一角程中由第一凸轮400a致动的阶段。与该阶段相关的凸轮轮廓可以例如对应于发散的螺旋轮廓，例如在约180°的第一角程上(图6中的区域“B”)。
该第一角程也开始于第二棘轮310b的脱离阶段(图5b和5c)，例如按照55°的角程。
在该脱离阶段期间，第二棘轮310b在第二带齿的轮200b的齿上的支撑减小，直到其被消除。
第二棘轮310b的脱离阶段后，可以紧跟着所述棘轮的静止阶段(图5c和5d)，在此期间棘轮不再驱动第二轮，并且跳到下一个齿。
最后，该静止阶段接着是第二棘轮310b的接合阶段(图6中的区域“C”，以及图5d和5e)。第二棘轮310b的接合阶段和第一棘轮310a的致动阶段的时间有利地是同时的。
第二棘轮310b的接合阶段后紧跟着第一棘轮310a的脱离阶段(图6中的区域“D”，以及图4e和4f)，以及第二棘轮310b的致动阶段(图6中的区域“E”，以及图5e至5g)。第一棘轮310a的脱离阶段对应于由所述棘轮施加在第一轮200a上的扭矩的减小，使得第二棘轮完全接管第二轮200b(其与第一轮一体形成)的驱动。
在第一棘轮310a的脱离阶段之后，对于第一棘轮310a，接着后跟静止阶段(图6中的区域“F”，以及图4f和4g)，并且在跳到下一个齿之后，再一次接合阶段(图6中的区域“G”，和图4f)，其与第一棘轮的致动阶段同时结束。
上面提出的操作顺序使得可以确保第一和第二带齿的轮的驱动的连续性，同时最小化或甚至消除可能发生的任何摇晃，特别是在所述第一和第二带齿的轮上。没有摇晃使得可以保持力传递模块的组件特别是凸轮轴的机械完整性。
因此，该操作模式使得可以确保模块的机械耐久性，并因此提高其可靠性。
因此，在本发明中描述的传递模块有利地实现在用于控制电气设备(例如用于切断电流)、开关、断路器或隔离开关类型(图2)的机构中。更具体地，传递模块可以实施为压缩/重整弹簧，以便闭合/打开电气设备。
参考文献
[1]EP 2 269 772
[2]US 4,423,649

Claims (15)

1.一种用于力传递的模块(100)，包括：
-至少一个带齿的轮(200)，其以固定方式连接到主轴(210)，该主轴(210)按照主轴线XX'延伸；
-至少一个第一棘轮保持器(300a)和一个第二棘轮保持器(300b)，分别设置有第一棘轮(310a)和第二棘轮(310b)，第一棘轮(310a)和第二棘轮(310b)中的每一个设计成，在被致动时借助相关的棘轮抵靠着带齿的轮的齿的支撑使带齿的轮沿着围绕主轴线的称为直接方向的方向旋转；
-至少两个凸轮，它们彼此不可移动地连接，分别称为第一凸轮(400a)和第二凸轮(400b)，并且设计成分别按照围绕第一凸轮(400a)的轴线YY'的第一角程致动第一棘轮(310a)和按照围绕第二凸轮(400b)的轴线YY'的第二角程致动第二棘轮(310b)，第二角程不同于第一角程。
2.根据权利要求1所述的模块，其中，所述第一角程和第二角程具有零重叠，并且它们的总和为360°。
3.根据权利要求1或2所述的模块，其中，所述第一角程和第二角程均等于180°。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模块，其中，所述至少两个凸轮设计成使得，所述第一和第二棘轮(310b)中的一个和/或另一个通过设计成用于致动它的凸轮的致动之前恰好是通过该相同的凸轮的所述棘轮的接合阶段，接合阶段包括按照所述凸轮的接合的角程支撑相关的棘轮抵靠着至少一个带齿的轮(200)的齿。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的模块，其中，所述至少两个凸轮设计成使得，所述第一和第二棘轮中的一个和/或另一个通过设计成用于致动它的凸轮的致动之后紧跟着是通过该相同的凸轮的所述棘轮的脱离阶段，脱离阶段包括按照所述凸轮的脱离的角程按照所述支撑的连续减小的规律在棘轮抵靠着齿的支撑方面的减少。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的模块，其中，所述第一棘轮保持器(300a)和第二棘轮保持器(300b)均与所述主轴(210)枢转连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的模块，其中，所述至少两个凸轮与凸轮轴(410)成一体，所述凸轮轴(410)按照基本平行于主轴线XX'的轴线YY'延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的模块，其中，所述第一棘轮保持器(300a)和第二棘轮保持器(300b)均设置有滚轮，分别称为第一滚轮(320a)和第二滚轮(320b)，所述第一凸轮(400a)和第二凸轮(400b)根据其轮廓分别紧靠着第一滚轮(320a)和第二滚轮(320b)，所述第一凸轮(400a)和第二凸轮(400b)分别通过第一滚轮(320a)和第二滚轮(320b)以及相应的棘轮保持器来分别实施第一棘轮(310a)和第二棘轮(310b)的致动。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的模块，其中，所述至少一个带齿的轮(200)包括第一带齿的轮和第二带齿的轮，所述第一带齿的轮和第二带齿的轮有利地是相同的，并且设计成分别由所述第一棘轮(310a)和第二棘轮(310b)旋转。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的模块，其中，由所述第一和第二凸轮形成的组件围绕轴线YY'的完整旋转引起所述至少一个带齿的轮(200)按照与至少一个带齿的轮(200)的齿对应的角程的旋转。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的模块，其中，所述传递模块(100)包括用于所述至少两个凸轮围绕轴线YY'的旋转的装置，其中驱动装置有利地包括马达或曲轴。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的模块，其中，所述第一棘轮保持器(300a)和/或第二棘轮保持器(300b)也设计成手动操纵。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的模块，其中，所述主轴(210)包括两个端部，所述两个端部中的至少一个设计成将机械力转移到机械累积系统。
14.根据权利要求13所述的模块，其中，所述机械累积系统包括压缩弹簧。
15.一种电气设备，包括根据权利要求1至14中任一项所述的用于力传递的模块。
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