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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanordnung mit einer mit
einem Kulissenabtastelement in Verbindung stehenden, relativ zu
dem Kulissenabtastelement bewegbaren Kulissenanordnung mit einem
Kulissengang zum Antrieb zumindest eines elektrischen Schaltkontaktes.
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Eine
derartige Getriebeanordnung ist beispielsweise aus der deutschen
Patentschrift
DE 102 05
334 C1 bekannt. Dort ist ein erster und ein zweiter Schaltkontakt
jeweils über
ein Kulissenabtastelement mit einem Kulissengang einer Kulissenanordnung verbunden.
Durch eine Bewegung der Kulissenanordnung kann eine Bewegung der
Schaltkontakte erzeugt werden. Aufgrund der Formgebung des Kulissenganges
wird dabei einer der beiden Schaltkontakte bewegt, während der
andere Schaltkontakt in Ruhe verbleibt. Die Kulissenanordnung ist
einstückig ausgeführt, wobei
der Kulissengang durch die Formgebung der Kulissenanordnung festgelegt
ist.
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Nach
einer Vielzahl von Schaltspielen treten an den Schaltkontakten Verschleißerscheinungen auf.
Dies sind beispielsweise Abbranderscheinungen aufgrund von an den
Schaltkontakten entstehenden Schaltlichtbögen. Dadurch ändern sich
Kontaktierungszeitpunkte der Schaltkontakte. Weiterhin unterliegt
eine Getriebeanordnung nach einer Vielzahl von vollgezogenen Bewegungsvorgängen einem
Verschleiß.
Dadurch kann es zu Ungenauigkeiten im Übertragungsverhalten kommen
und somit ein Verschieben der Kontaktierungszeitpunkte auftreten. Selbst
bei kleineren Abweichungen muss eine entsprechend aufwendige Instandsetzung
der Kulissenanordnung erfolgen. Die Instandsetzung erfolgt dabei häufig durch
einen kompletten Austausch der Kulissenanordnung.
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Daher
ist es Aufgabe der Erfindung, eine Getriebeanordnung anzugeben,
welche in einfacher Weise in ihrem Übertragungsverhalten einstellbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird dies
bei einer Getriebeanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass
die Kulissenanordnung zumindest ein erstes und ein zweites Teilelement
aufweist, welche jeweils abschnittsweise den von dem Kulissenabtastelement
abgreifbaren Kulissengang festlegen.
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Als
Kulissengang können
beispielsweise Ausnehmungen, welche von Körperkanten begrenzt sind, Verwendung
finden. Diese Ausnehmungen können
einen Körper
vollständig
durchsetzen oder können
nutartig in den Körper
eingebracht sein. Darüber hinaus
können
auch weitere Ausgestaltungen eines Kulissengangs Anwendung finden.
So kann beispielsweise eine vorspringende Schulter abgetastet werden;
es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kulissengang beispielsweise
mittels einer elektrischen Einrichtung abgetastet wird. Derartige
Kulissengänge
können
beispielsweise in Form von Induktionsschleifen, Magnetspuren usw.
ausgestaltet werden.
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Bei
der Verwendung von zumindest zwei Teilelementen, welche jeweils
abschnittsweise den Kulissengang begrenzen, kann die Form des Kulissenganges
relativ leicht verändert
werden. So können beispielsweise
mehrere modulare Teilelemente mit unterschiedlichen Abschnitten
zur Begrenzung eines Kulissenganges vorgehalten werden. Unter Nutzung verschiedener
Teilelemente kann dann ein Kulissengang zu einem Ganzen zusammengesetzt
werden. Somit kann beispielsweise bei der Verwendung eines Kulissenganges
in Form einer Ausnehmung die Dimension der Ausnehmung in ihrer Längserstreckung oder
auch in ihrer Quererstreckung eingestellt werden. Dadurch ist es
möglich,
den Kulissengang in seiner Dimension in einfacher Weise an die zur
Verwendung stehenden Kulissenabtastelemente anzupassen. Weiterhin
ist es möglich,
aufgrund von Fertigungstoleranzen durchaus zulässige Maßabweichungen durch eine Anpassung
des Kulissenganges auszugleichen. So ist es möglich, Getriebeanordnungen
in großen
Stückzahlen
zu montieren und in einer Endkontrolle die Getriebeanordnung durch
eine Anpassung der Teilelemente zu justieren.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die beiden
Teilelemente in ihrer Lage zueinander mittels eines Justageelementes
positionierbar sind.
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Ein
Justageelement ermöglicht
in einfacher Weise, die Lage von verschiedenen Teilelementen zueinander
festzulegen. Somit ist es möglich,
relativ rasch und verwechselungssicher verschiedene Teilelemente
zusammenzufügen.
Als Justageelemente sind beispielsweise Anformungen oder Ausformungen
vorsehbar, welche bezüglich
anderer Elemente in eine bestimmte Lage zu bringen sind. Besonders eignen
sich als Justageelemente Gewindebolzen wie z. B. Schrauben, welche
beispielsweise in Langlöchern
geführt
sind. Innerhalb des Langloches kann eine Justage der Teilelemente
erfolgen. Zusätzlich
ist eine Begrenzung der Bewegbarkeit der Teilelemente zueinander
gegeben. Bei einer entsprechenden Ausführung kann eine Führung eines
Gewindebolzens in einem Langloch auch dazu genutzt werden, nach
erfolgter Justage die Teilelemente winkelsteif miteinander zu verbinden.
Ein Gewindebolzen weist weiterhin den Vorteil auf, dass die winkelsteife
Verbindung lösbar
ist, so dass auch nach einem längeren
Zeitraum eine Justage und Anpassung der Gestalt des Kulissenganges
bzw. der Kulissenan ordnung möglich
ist. Dies kann beispielsweise bei betriebsbedingten Abnutzungserscheinungen
nötig sein.
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Vorteilhaft
kann weiterhin vorgesehen sein, dass die beiden Teilelemente jeweils
plattenartig ausgebildet sind und Plattenflächen der beiden Teilelemente
gegeneinander verspannt sind.
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Plattenförmige Teilelemente
sind in einfacher Weise beispielsweise durch Stanzen oder Schneiden aus
flächigen
Platten herstellbar. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass andere
Fertigungsverfahren zur Herstellung von Teilelementen eingesetzt werden.
Derartige Fertigungsverfahren können
beispielsweise Gussverfahren, Sinterverfahren usw. sein. Durch eine
Verspannung von Plattenflächen
der Teilelemente gegeneinander entsteht ein stapelartiger Aufbau
der Kulissenanordnung. Je nach auszubildender Form des Kulissenganges
kann dabei eine beliebige Anzahl von Teilelementen gegeneinander verspannt
werden. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass zwei aneinander
anliegende Teilelemente durchgängige
Ausnehmungen aufweisen, wobei durch das Übereinanderlegen und das Zusammenwirken
der jeweiligen Konturen der Teilelemente miteinander eine Formgebung
des eigentlichen Kulissenganges in der aus Teilelementen gebildeten Kulissenanordnung
entsteht. Somit entsteht ein Kulissengang, welcher in verschiedenen
Ebenen verläuft.
Es auch vorgesehen sein, dass durch spezielle Ausgestaltungen des
Kulissenabtastelementes gezielt Konturen des Kulissenganges in unterschiedlichen „Tiefen" abgetastet werden.
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Die
Plattenflächen
vollständig
durchsetzenden Ausnehmungen in den jeweiligen Teilelementen sind
beispielsweise für
sich genommen keine vollständigen
Kulissengänge.
Erst durch die übereinander
liegende Anordnung wird in einer Projektion der Plattenflächen eine
resultierende Ausnehmung gebildet, die an ihren Köperkanten
teilweise von dem ersten und dem zweiten Teilelement begrenzt sind.
Dabei können
auch Bereiche vorgesehen sein, in welchen die in den Teilelementen
vorgesehenen Ausnehmungen gleichartig ausgeführt sind, so dass lediglich
bestimmte Abschnitte der Bahnkurve durch einander ergänzende Ausnehmungen
in den Teilelementen gebildet sind.
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Vorteilhafterweise
kann dabei vorgesehen sein, dass der Kulissengang einen ersten und
einen zweiten Endabschnitt aufweist, wobei die Endabschnitte über einen
Zwischenabschnitt verbunden sind und eine Bahn des Zwischenabschnitts
konzentrisch zu einer Achse verläuft.
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Durch
einen konzentrisch zu einer Achse angeordneten Zwischenabschnitt
des Kulissenganges ist eine Möglichkeit
gegeben, die Teilelemente um die Achse herum gegeneinander zu verschieben,
ohne dabei den Zwischenabschnitt des Kulissenganges in seiner Form
zu verändern.
Somit ist die Möglichkeit gegeben,
in einem oder beiden der Endabschnitte die Lage des Kulissenganges
zu verändern.
Dadurch ist eine einfache Möglichkeit
zur Justierung des Kulissenganges gegeben. Beispielsweise kann vorgesehen
sein, dass in dem ersten Teilelement der erste Endabschnitt und
der zweite Endabschnitt von dem zweiten Teilelement gebildet ist.
Die jeweiligen Bereiche, welche zu dem jeweiligen Endabschnitt benachbart
liegen, sind durch großflächige Ausnehmungen freigehalten,
so dass bei einer Überdeckung
der Teilelemente eine Drehung der Teilelemente zueinander um die
Achse herum möglich
ist und eine Bahnlänge des
Kulissenganges einstellbar ist.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Endabschnitte jeweils
einen Hubbereich und einen Blockierbereich aufweisen.
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Vorzugsweise
sollte in den Endabschnitten eine Antriebsbewegung übertragen
werden, um den zumindest einen elektrischen Schaltkontakt oder auch
mehrere elektrische Schaltkontakte zu bedienen. Zur Bedienung des
Schaltkontaktes kann ein Hubbereich in dem Kulissengang vorgesehen
sein. Ein Blockierbereich ist dazu geeignet, ein selbsttätiges Bewegen
eines elektrischen Schaltkontaktes zu verhindern. Ein derartiger
Blockierbereich kann beispielsweise bei einer drehbaren Lagerung
der Kulissenanordnung um eine Achse herum derart ausgestaltet sein,
dass der Kulissengang konzentrisch zu der Achse verläuft.
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Neben
einer Anordnung des Kulissenganges im Wesentlichen in einer Ebene
kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Kulissengang zumindest
teilweise konzentrisch zu der Achse verläuft, jedoch in Achsrichtung
einen Hub vollzieht. Derartige Kulissengänge weisen eine im Wesentlichen
wendelartige Gestalt auf. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn
eine Bewegung in mehrere Richtungen auszuführen ist bzw. wenn ein langer
Kulissengang auf geringem Bauraum unterzubringen ist.
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Vorteilhafterweise
kann weiter vorgesehen sein, dass der Hubbereich im Wesentlichen
radial zu der Achse ausgerichtet ist. Eine im Wesentlichen radial
verlaufende Ausrichtung ermöglicht,
bei geringen Bewegungen der Kulissenanordnung einen vergleichsweise
großen
Hub des Kulissenabtastelementes zu erzeugen. Im Wesentlichen radial
bedeutet dabei, dass der Hubbereich verschieden von einem koaxialen
Verlauf des Kulissenganges bezüglich
der Achse verläuft.
Bei dem Vorsehen einer im Wesentlichen radialen Komponente kann
der Kulissengang ein gewisses Spiel für das Kulissenabtastelement
ermöglichen,
so dass das Kulissenabtastelement im Bereich des im Wesentlichen radialen
Abschnittes einen größeren Bewegungsfreiraum
aufweist als in dem Blockierbereich.
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Dabei
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Kulissenabtastelement
von zumindest einem Anpresselement in den Kulissengang gepresst
ist.
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Durch
ein Anpresselement kann das Abtastverhalten des Kulissenabtastelementes
derart beeinflusst werden, dass ein Abheben von dem Bahnverlauf
des Kulissenganges verhindert wird. Dadurch ist ein zuverlässiges Übertragungsverhalten
zwischen Kulissengang und Kulissenabtastelement gegeben. Des Weiteren
kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Kulissengang
derart ausgestaltet ist, dass bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung,
d. h. der Richtung, in welcher das Abtastelement den Kulissengang
abtastet, unterschiedliche Bereiche des Kulissenganges abgetastet
werden. So kann beispielsweise bei der Verwendung eines Kulissenganges
in Form einer Ausnehmung, wobei Körperkanten der Ausnehmung jeweils
von dem Abtastelement abgegriffen werden, vorgesehen sein, dass
bei einer Bewegung von dem ersten Endabschnitt zu dem zweiten Endabschnitt
des Kulissenganges zunächst eine
erste Körperkante
des Kulissenganges abgetastet wird, wohingegen bei einer Bewegungsrichtungsumkehr
d. h. bei einer Abtastung des Kulissenganges durch das Kulissenabtastelement
von dem zweiten Endabschnitt zu dem ersten Endabschnitt eine andere,
den Kulissengang begrenzende Wand abgetastet wird. Dadurch ist es
möglich
für die „Hinbewegung" und die „Rückbewegung" unterschiedliche Übertragungsverhalten
der Getriebeanordnung zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist es
dabei, wenn ein derartiger Wechsel des Übertragungsverhaltens durch
Körperkanten
des ersten und des zweiten Teilelementes realisiert wird. Dadurch
ist die Möglichkeit
gegeben, insbesondere im Bereich des geänderten Bewegungsprofiles eine
Justage des Übertra gungsverhaltens
der Getriebeanordnung zu erzielen. Durch ein Anpresselement kann
erreicht werden, dass jeweils die eine oder andere Begrenzung des
Kulissenganges abgetastet wird. Dabei kann auch vorgesehen sein,
dass mehrere Anpresselemente zum Einsatz gelangen, die in Abhängigkeit
der Richtung der Abtastung des Kulissenganges wechselnd wirksam sind.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Kulissenabtastelement
mit einer Zahnstange derart in Wirkverbindung steht, dass eine Relativbewegung
des Kulissenabtastelementes auf die Zahnstange übertragen wird.
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Mittels
einer Zahnstange kann eine beispielsweise translatorische Bewegung
eines Kulissenabtastelementes über
ein entsprechendes Ritzel in eine Drehbewegung umgesetzt werden.
Bei einer vorteilhaften Dimensionierung von Zahnstange und Ritzel
kann eine bestimmte Übersetzung
in das Getriebe integriert werden. So ist es beispielsweise möglich, eine
relativ langsame Bewegung des Abtastelementes über die Zahnstange und das
Ritzel in eine relativ schnelle Drehbewegung zu wandeln. Insbesondere
bei der Verwendung von Schaltkontakten, die über eine drehbare Schaltwelle
betätigt
werden, kann so ein schnelles Umschalten an den Schaltkontakten
hervorgerufen werden. Insbesondere bei sogenannten Meldeschaltern,
die an Schaltgeräten
der Hoch- und Mittelspannungstechnik zum Einsatz gelangen, ist ein
möglichst
zügiges
Schalten der Schaltkontakte gewünscht.
Weiterhin kann die Zahnstange derart ausgestaltet sein, dass sie
das Kulissenabtastelement trägt.
Dadurch kann eine dauerhafte verschleißarme Übertragung einer Bewegung innerhalb der
Getriebeanordnung erfolgen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine drehbare
Schaltwelle des zumindest einen Schaltkontaktes koaxial zu einer
Antriebswelle, welche einem Erzeugen einer Relativbewegung zwischen
Kulissenanordnung und Kulissenabtastelement dient, angeordnet ist.
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Die
Getriebeanordnung kann vorteilhafterweise eingesetzt werden, um
Meldeschalter mit entsprechenden Schaltkontakten anzutreiben. Meldeschalter
werden im Hoch- und Mittelspannungsbereich genutzt, um die Schaltstellung
von Hoch- und Mittelspannungsschaltgeräten beispielsweise Trennschaltern,
Erdungsschaltern, Leistungsschaltern oder auch Lasttrennschaltern
darzustellen. Die Schaltkontakte stellen ein Abbild der Hauptkontakte des
elektrischen Hoch- und Mittelspannungsschaltgerätes dar. Daher werden sie auch
Sekundärkontakte
genannt, wohingegen die Hauptkontakte der Hoch- und Mittelspannungsschaltgeräte Primärkontakte
genannt werden. Die Antriebswelle der Getriebeanordnung ist vorzugsweise
mit einem Bewegteil verbunden, welches die Primärkontakte des elektrischen
Schaltgerätes
bewegt. Im Regelfalle liegen dort drehbare Wellen vor, welche über eine
Drehbewegung die Herstellung bzw. Auflösung eines elektrischen Kontaktes
an den Primärkontakten
hervorrufen. Vorteilhafterweise kann die Antriebswelle der Getriebeanordnung
unmittelbar an eine Welle der Primärkontakte angekoppelt werden.
Vorteilhafterweise kann dies beispielsweise erfolgen, indem die Antriebswelle
der Getriebeanordnung unmittelbar an die Welle der Primärkontakte
angeflanscht wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann so
eine koaxiale Anordnung von der Welle der Primärkontakte und der Drehachse
der Antriebswelle der Getriebeanordnung hergestellt werden. Über entsprechende
Halterungen eines Chassis der Getriebeanordnung wird die Gesamtanordnung
dann beispielsweise an einem Gehäuse
des Hoch- oder Mittelspannungsschaltgerätes abgestützt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass eine separate Stütz-
und Haltevorrichtung für
die Getriebeanordnung vorgesehen ist.
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Durch
das unmittelbare Anflanschen der Antriebswelle an die Welle der
Primärkontakte
des Mittel- oder Hochspannungsschaltgerätes ist sichergestellt, dass
Störgrößen zwischen
der Welle des Primärschaltgerätes zu der
Schaltwelle der Sekundärkontakte
kaum angreifen können.
Dadurch wird eine sichere Abbildung der Schaltstellung der Primärkontakte
durch die Sekundärkontakte
sichergestellt.
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Weiterhin
kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Schaltwelle durch eine
Ausnehmung in der Antriebswelle zugänglich ist.
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Die
Antriebswelle kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass
die Antriebswelle hohl ausgeführt
ist, also eine rohrförmige
Gestalt aufweist. Eine derartige Ausnehmung durch die Antriebswelle
hindurch hat den Vorteil, dass auch bei einer Ankopplung der Antriebswelle
und bei voller Funktionstüchtigkeit
hinsichtlich der Übertragung
einer Drehbewegung auf die Schaltwelle zugegriffen werden kann. Dabei
ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Drehachse der Schaltwelle
koaxial zu der Drehachse der Antriebswelle ausgerichtet ist. Wenn
nunmehr wie vorstehend beschrieben die Antriebswelle auch zu der
Welle des Primärkonktaktes
koaxial ausgerichtet ist, ergibt sich so eine Achsgleichheit, für die Drehachsen
der Wellen. Beispielsweise kann auf der Schaltwelle des Meldeschalters
ein Koppelelement angeordnet sein, ein Vierkant, ein Gewindegang
oder ähnliches,
an welchen weitere Meldeschalter ankoppelbar sind. So kann die Bewegung
des Meldeschalters aus der Getriebeanordnung heraus ausgeleitet und
die Anzahl der Sekundärkontakte
erhöht
werden. Aufgrund der achsgleichen Ausrichtung der Wellen und die
zwischengeschaltete Getriebeanordnung kann ein Abweichen der Art
der Bewegungen der Welle der Primärkontakte und der Schaltwelle
des Meldeschalters erzeugt werden.
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Aus
Gründen
der Betriebssicherheit ist es vorteilhaft, wenn der Meldeschalter
stets den aktuellen Zustand der Schaltkontakte des Primärgerätes aufweist.
Bei einem Schaltvorgang handelt es sich um einen zeitlich ausgedehnten
Vorgang. Bei einem Einschaltvorgang wird ein bewegbares Kontaktstück aus einer
sicheren Ausschaltposition in eine sichere Einschaltposition überführt, wobei
in dem Zeitraum zwischen dem Verlassen der sicheren Ausschaltposition
und dem Erreichen der sicheren Einschaltposition ein dielektrisch
undefinierter Zustand innerhalb des Schaltgerätes herrscht. Daher ist es
nötig,
dass erst bei einem tatsächlichen
Vorliegen von dielektrisch sicheren und definierten Zuständen (entweder eingeschaltet
oder ausgeschaltet) eine entsprechende Umschaltung des Meldeschalters
vorgenommen wird. In den dazwischen liegenden Abschnitten ist durch
den Meldeschalter eine entsprechende undefinierte Stellung des Schaltgerätes abzubilden.
Sollte während
eines Schaltvorganges beispielsweise bei einem Einschalten eines
Erdungsschalters während der
Verschiebung eines elektrischen Kontaktstückes des Erdungsschalters eine
Störung
auftreten und die Bewegung undefiniert zum Stillstand kommen, ist
sichergestellt, dass dieser dielektrisch undefinierte Zustand auch
durch den Meldeschalter abgebildet wird. Keinesfalls darf durch
den Meldeschalter bereits nach dem Verlassen einer dielektrisch
sicheren Position (Erdungsschalter wird aus seiner Ausschaltstellung
herausbewegt) sofort ein Umspringen des Meldeschalters in die Einschaltposition
des Erdungsschalters erfolgen, obwohl dieser sich doch im Prozess
des Erreichens seiner Einschaltposition befindet. Durch den Einsatz
einer Kulissenanordnung bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung kann
erreicht werden, dass durch den Einbau der als Totzeitglied wirkenden
Kulissenanordnung eine Zwischenstellung an dem Meldeschalter eingenommen
wird. Die kontinuierliche Bewegung der Antriebswelle, welche von den
primären
elektrischen Schaltkontakten herrührt, wird aufgrund der Getriebeanordnung
nicht in dieser Form auf den Meldeschalter übertragen. Der Meldeschalter
bewegt sich tatsächlich
erst, wenn dielektrisch sichere Positionen eingenommen bzw. verlassen
wurden und bildet stets den aktuellen Zustand der primären elektrischen
Schaltkontakte ab.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend
näher beschrieben.
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Dabei
zeigt die
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Chassis einer Getriebeanordnung, die
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2 eine
Frontalansicht des Chassis der Getriebeanordnung, die
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3 eine
von dem Chassis freigeschnittene Getriebeanordnung in einer ersten
Endlage, die
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4 die
Getriebeanordnung in einer Zwischenlage, die
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5 die
Getriebeanordnung in einer zweiten Endlage, die
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6 eine
Explosionsdarstellung einer Kulissenanordnung, die
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7 die
in der 6 dargestellte Kulissenanordnung im zusammengebauten
Zustand, die
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8 eine
alternative Montagemöglichkeit der
in der 6 abgebildeten Kulissenanordnung und die
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9 die
in der 8 dargestellte Montagemöglichkeit der Kulissenanordnung
im montierten Zustand.
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Eine
Getriebeanordnung ist innerhalb eines Chassis 1 angeordnet.
Das Chassis weist im Wesentlichen eine quaderförmige Struktur auf und nimmt
in seinem Innern die Getriebeanordnung auf. Zur besseren Erkenntlichkeit
ist eine Frontplatte 2 in der 1 durch
eine unterbrochene Volllinie angedeutet. Aus der Frontplatte 2 ragt
eine Antriebswelle 3 heraus. Die Antriebswelle 3 ist
rohrförmig
ausgebildet und um eine Rohrlängsachse
herum drehbar an dem Chassis 1 gelagert. Die Antriebswelle 3 ist
konzentrisch von einem Antriebswellenzahnrad 4 umgeben.
Das Antriebswellenzahnrad 4 kämmt ein Antriebsritzel 5.
Das Antriebsritzel 5 sitzt auf einer Antriebsritzelwelle 6.
Das Antriebswellenzahnrad 4 und das Antriebsritzel 5 sind
von der Frontplatte 2 abgedeckt. Zur Kopplung an ein primäres Schaltgerät kann die
Antriebswelle 3 unmittelbar oder mittelbar mit einer Welle
zum Antrieb von primären
Schaltkontakten verbunden sein. Dies kann beispielsweise durch ein
formschlüssiges
Aufstecken der rohrförmigen
Antriebswelle 3 auf die Welle erfolgen.
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Die 2 zeigt
eine Frontalansicht des Chassis 1, wobei die Frontplatte 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht
dargestellt ist. Zu erkennen ist die Antriebswelle 3, welche
rohrförmig
ausgebildet ist, so dass in axialer Richtung, d. h. in einer senkrecht
zur Zeichenebene verlaufenden Richtung eine drehbare Schaltwelle 7 eines
Schaltkontaktes eines Meldeschalters 8 zugänglich ist.
Der Meldeschalter 8 ist in den 3, 4 und 5 dargestellt.
Um in axialer Richtung durch die Ausnehmung der Antriebswelle 3 hindurch
beispielsweise einen weiteren Meldeschalter ankoppeln zu können, weist
die drehbare Schaltwelle 7 stirnseitig eine rechteckige
Ausformung auf, in welche ein entsprechendes Gegenstück einsteckbar
ist.
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Zur
Kontaktierung von Schaltkontakten des Meldeschalters 8 können an
dem Chassis 1 entsprechende Schnittstellen in Form von
Steckern, Klemmkontakten usw. angeordnet sein
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Die 3, 4 und 5 zeigen
eine vom Chassis 1 freigeschnittene Ausgestaltung einer
Getriebeanordnung. Das bereits in den 1 und 2 gezeigte
Antriebsritzel 5 und die Antriebsritzelwelle 6 sind
auch in den 3, 4 und 5 erkennbar. Zur
Verdeutlichung einer Drehbewegung des Antriebsritzes 5 und
der Antriebsritzelwelle 6 ist auf der Antriebsritzelwelle 6 stirnseitig
eine punktförmige
exzentrische Markierung beispielsweise eine Ausnehmung angebracht.
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Auf
die über
die Antriebswelle 3, das Antriebswellenzahnrad 4,
das Antriebsritzel 5 antreibbare Antriebsritzelwelle 6 ist
eine Kulissenanordnung 9 aufgesetzt. Die Kulissenanordnung 9 ist
formschlüssig
mit der Antriebsritzelwelle 6 verbunden, so dass Bewegungen
der Antriebsritzelwelle 6 auf die Kulissenanordnung 9 übertragen
werden. Die Kulissenanordnung 9 weist eine im Wesentlichen
kreisförmige Außenkontur
auf. Die Kulissenanordnung 9 ist mit einem Kulissengang 10 ausgestattet.
Der Kulissengang 10 ist abschnittsweise auf einen ersten
und einen zweiten Teilelement gebildet. Die Teilelemente sind in
Richtung der Drehachse der Antriebsritzelwelle 6 hintereinander
liegend angeordnet und weisen jeweils eine plattenartige Struktur
auf, wobei Plattenflächen
des ersten und des zweiten Teilelementes gegeneinander gepresst
sind. Der genaue Aufbau von einer Kulissenanordnung 9 ist
in den 6, 7, 8 und 9 dargestellt
und wird in dem entsprechend zugehörigen Abschnitten der Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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In
den Kulissengang 10, welcher als durchgreifende Ausnehmung
in der Kulissenanordnung 9 ausgebildet ist, greift ein
Kulissenabtastelement 11 ein. Das Kulissenabtastelement 11 ist
in Form eines Bolzens ausgeführt,
welcher den Kulissengang 10 durchsetzt. Eine Bolzenmantelfläche kontaktiert
den Kulissengang begrenzende Wandungen, die aus dem ersten und dem
zwei ten Teilelement der Kulissenanordnung 9 gebildet sind.
Stirnseitig ist das Kulissenabtastelement winkelsteif auf einem
Querschubelement 12 befestigt. Das Querschubelement 12 ist mit
einer Zahnstange 13 verbunden bzw. Teil der Zahnstange 13.
Weiterhin ist an dem Querschubelement 12 ein Führungsbolzen 14 angeordnet,
welcher der Lagerung und Führung
des Querschubelementes 12 dient. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Führung des
Führungsbolzens 14 in
den 3, 4 und 5 nicht
näher dargestellt.
An dem Querschubelement 12 sind ein erstes und ein zweites Anpresselement 15a,
b sowie ein drittes und viertes Anpresselement 16a, b angeordnet.
Die Anpresselemente 15a, b; 16a, b sind jeweils
als gleichartige Schraubenfedern ausgeführt, welche ihre Federkraft bei
Zugbeanspruchung entfalten.
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In
der in der 3 dargestellten ersten Endlage
sind das erste und das zweite Anpresselement 15a, b vorgespannt,
während
das dritte und vierte Anpresselement 16a, b entspannt sind.
Eine Kraftwirkung der Anpresselemente 15a, b; 16a,
b ist jeweils parallel zu der Bewegungsachse des Querschubelementes 12 ausgerichtet,
d. h. eine Bewegung des Querschubelementes 12 wird bei
einer entsprechenden Vorspannung von zumindest einem Paar von Anpresselementen 15a,
b; 16a, b durch die Federkraft unterstützt.
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Ein
Schaltwellenritzel 17 ist auf eine Schaltwelle des Meldeschalters 8 aufgesetzt.
Das Schaltwellenritzel 17 steht in Wirkverbindung mit der
Zahnstange 13, so dass bei einer Bewegung der Zahnstange 13 (mit
dem Querschubelement 12) eine Drehbewegung des Schaltwellenritzels 17 erfolgt.
Da das Schaltwellenritzel 17 auf einer Schaltwelle des Meldeschalters 8 sitzt,
wird bei einer Drehbewegung des Schaltwellenritzels 17 zumindest
ein elektrischer Schaltkontakt betätigt. Im vorliegenden Fall
weist der Meldeschalter 8 eine Vielzahl von Schaltkontakten auf,
welche über
Anschlussfahnen 18 kontaktierbar sind. Die elektrischen
Schaltkontakte sind beispielsweise Öffnungsschaltkontakte, Schließschaltkontakte,
Umschaltkontakte, Schaltkontakte mit voreilender Charakteristik,
Schaltkontakte mit nacheilender Charakteristik usw.
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Nunmehr
soll anhand der 3, 4 und 5 eine Überführung der
Getriebeanordnung von einer ersten Endlage (3) über eine
Zwischenlage (4) in eine zweite Endlage (5)
beschrieben werden.
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Die 3 zeigte
eine erste Endlage. Das Kulissenabtastelement 11 liegt
in einem ersten Endabschnitt des Kulissenganges 10. Wie
zu erkennen ist, ist bereits ein erster Teil der Drehbewegung der Antriebsritzelwelle 6 erfolgt,
so dass das Kulissenabtastelement 11 leicht von seinem
Endanschlag entfernt ist. Die Antriebsritzelwelle 6 hat
sich dazu entgegengesetzt des Uhrzeigersinns bewegt. Das Kulissenabtastelement 11 ist
jedoch immer noch im ersten Endabschnitt befindlich, und zwar im
Blockierbereich des ersten Endabschnittes. Der Blockierbereich des ersten
Endabschnittes ist im Wesentlichen koaxial zu der Drehachse der
Antriebsritzelwelle 6 ausgerichtet, d. h. aufgrund der
Führung
und winkelstarren Befestigung des Kulissenabtastelementes 11 an
dem Querschubelement 12 ist bisher noch keinerlei Bewegung
des Kulissenabtastelementes 11 erfolg, trotzdem bereits
eine Bewegung der Antriebsritzelwelle 6 vollzogen wurde.
Ein primärer
Schaltkontakt, welcher über
die Antriebswelle 3 an die Getriebeanordnung gekoppelt
ist, befindet sich noch in einem dielektrisch sicheren Bereich,
jedoch hat bereits eine Bewegung des primären Schaltkontaktes des elektrischen
Primärgerätes begonnen.
Bei einem weiteren Voranschreiten der Bewegung wird eine Drehbewegung
weiter auf die Antriebsritzelwelle 6 übertragen. Der erste Endabschnitt
des Kulissenganges 10 läuft nunmehr
in den Hub bereich des ersten Endabschnittes ein. Der Hubbereich
des ersten Endabschnittes hat eine radiale Komponente, so dass mit
dem Eintreten des Kulissenabtastelementes 11 in den Hubbereich
eine Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 und damit
auch eine Bewegung des Querschubelementes 12 erfolgt. Kurz
danach verlässt
der Primärkontakt
des Primärgerätes seinen
dielektrisch sicheren Bereich und nimmt eine undefinierte Zwischenstellung
zwischen zwei dielektrisch definierten Bereichen ein. Im Hubbereich
des ersten Endabschnittes erfolgt nunmehr die Bewegung des Kulissenabtastelementes 11,
damit eine Bewegung des Querschubelementes 12 und über die
Zahnstange 13 auch eine Drehbewegung des Schaltwellenritzels 17,
wodurch zumindest ein Schaltkontakt des Meldeschalters umgeschaltet
wird. Um das Umschalten an den Meldeschalter 8 möglichst
zügig und
sprungartig erfolgen zu lassen, ist der Hubbereich des ersten Endabschnittes
mit einem gewissen Spiel ausgeführt, so
dass die vorgespannten Anpresselemente 15a, 15b das
Kulissenabtastelement 11 sprungartig gegen die der Antriebsritzelwelle 6 zugewandte
Kontur des Kulissenganges 10 verschieben und pressen. Dadurch
erfolgt eine sprungartige Bewegung der Zahnstange 13 und
somit ein rasches Schalten der Schaltkontakte des Meldeschalters 8.
Nach dem Vollzug der Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 ist
ein Zwischenabschnitt des Kulissenganges 10 erreicht. In
der 4 ist ein weiteres Voranschreiten des Abtastens
des Zwischenabschnittes des Kulissenganges 10 durch das
Kulissenabtastelement 11 dargestellt. Da der Zwischenabschnitt
des Kulissenganges 10 konzentrisch zu der Drehachse der
Antriebsritzelwelle 6 angeordnet ist, wird auch bei einem Fortschreiten
der Bewegung der Antriebsritzelwelle 6 keine Bewegung auf
das Kulissenabtastelement 11 und somit auf das Querschubelement 12 die
Zahnstange 13 und das Schaltwellenritzel 17 übertragen. Bezogen
auf das primäre
Schaltgerät
bedeutet dies, dass die primären
Schaltkontakte weiterhin in der Phase zwischen zwei dielektrisch
sicheren Endlagen befindlich sind, d. h. die Bewegung von einem
Ausschaltzustand zu einem Einschaltzustand des Primärschaltgerätes ist
noch nicht abgeschlossen. Die Anpresselemente 15a, b und 16a,
b befinden sich nunmehr in einer neutralen leicht vorgespannten Stellung.
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Mit
dem Erreichen des zweiten Endabschnittes des Kulissenganges 10 (5)
fährt das
Kulissenabtastelement 12 zunächst in den Hubbereich des
zweiten Endabschnittes des Kulissenganges 10 ein. Mit dem
Durchfahren des Hubbereiches wird eine Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 hervorgerufen.
Damit bewegt sich auch das Querschubelement 12, die Zahnstange 13 sowie
das Schaltwellenritzel 17. Die Schaltkontakte des Meldeschalters 8 werden
wiederum entsprechend betätigt.
Während
dieses Vorganges wird die von der Antriebsritzelwelle 6 abgewandte
Wandung des Kulissenganges 10 abgetastet und diese Wandung
schiebt das Kulissenabtastelement 11. Mit dem Abschluss
der Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 wird eine Drehbewegung
der Antriebsritzelwelle 6 so lange fortgesetzt, bis das
Kulissenabtastelement 11 in den Blockierbereich des zweiten
Endabschnittes einfährt
und so eine Rückstellung
der Schaltkontakte des Meldeschalters 8 verhindert ist.
Dazu ist der Blockierbereich entsprechend konzentrisch zu der Drehachse
der Antriebsritzelwelle 6 ausgebildet.
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Mit
dem Durchlaufen des Hubbereiches des zweiten Endabschnittes ist
der primäre
Schaltkontakt in einer dielektrisch sicheren Stellung angelangt,
d. h. ein Schaltkontakt ist sicher in seine Einschaltstellung eingefahren.
Nunmehr kann diese Position auch von dem Meldeschalter 8 gemeldet
werden. Bei einer Umkehr der Schaltbewegung des Primärschaltgerätes, d.
h. bei einem Verfahren eines primären Schaltkontaktes von seiner
Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung wird die Antriebsritzelwelle 6 in
entgegengesetzter Richtung, d. h. im Uhrzeigersinn bewegt und das
Kulissenabtastelement wird durch die Bewegung des Kulissenganges
verschoben. Dabei ist anzumerken, dass bei diesem Vorgang das dritte und
das vierte Anpresselement 16a, b, welche sich im vorgespannten
Zustand befinden, eine Rückbewegung
des Querschubelementes 12 sprungartig unterstützen. Dazu
ist auch die dem Antriebswellenritzel 6 zugewandte innere
Flanke des Kulissenganges 10 entsprechend großzügig ausgestaltet,
so dass ein ausreichendes Spiel besteht. Aufgrund der Vorspannung
des dritten und des vierten Anpresselementes 16a, b erfolgt
ein sprungartiges Umschalten der Schaltkontakte des Meldeschalters 8.
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Zusammenfassend
ist auszuführen,
dass bei einem Übergang
des primären
Schaltkontaktes von einem dielektrisch sicheren in einen dielektrisch
unsicheren Zustand eine Bewegung unterstützt von den Anpresselementen 15a,
b; 16a, b sprungartig erfolgt, d. h. ein Wechsel vom sicheren
in einen unsicheren Zustand wird stets schlagartig an den Meldeschalter übertragen,
so dass eine nahezu zeitgleiche Abbildung der Zustandsänderung
erfolgt. Hingegen wird der Wechsel von einem dielektrisch unsicheren
Zustand in einen elektrisch sicheren Zustand, d. h. Kontaktstücke des
Primärschaltgerätes werden
von einer Zwischenstellung in die Ausschalt- bzw. Einschaltstellung
bewegt, durch ein Abtasten einer Flanke des Kulissenganges 10 bewirkt.
Während
dieses Abtastens werden die entsprechenden Anpresselemente 15a,
b; 16a, b vorgespannt, so dass diese für den nächsten Bewegungsvorgang der
Getriebeanordnung vorgespannt zur Verfügung stehen.
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Nachdem
nunmehr die Wirkungsweise der Getriebeanordnung beschrieben ist,
erfolgt anhand der 6, 7, 8, 9 eine
Beschreibung der Kulissenanordnung 9. Die in den 6, 7, 8 und 9 gezeigten
Bauteile sind von ihrer Struktur jeweils gleich. Es ist jeweils
eine unterschiedliche Lage der Bau gruppen dargestellt, wodurch unterschiedliche
Kulissenanordnungen entstehen. Die gleichartigen Teilelemente sind
jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die
in der 6 gezeigte Kulissenanordnung 9 weist
ein erstes Teilelement 20a sowie ein zweites Teilelement 20b auf.
Die beiden Teilelemente 20a, 20b sind jeweils
mit Ausnehmungen versehen, welche im Zusammenwirken einen Kulissengang ausbilden.
Die Teilelemente 20a, 20b sind plattenförmig ausgestaltet
und weisen eine kreisförmige
Außenkontur
auf. Das zweite Teilelement 20b weist eine zentrische Ausnehmung 21 auf,
welche eine Profilierung aufweist, so dass die Ausnehmung 21 auf
eine Antriebsritzelwelle 6 aufsteckbar ist und ein Formschluss
gegeben ist. Das erste Teilelement 20a hingegen weist eine
kreisrunde Ausnehmung 22 auf, so dass die Antriebsritzelwelle 6 durch
die kreisrunde Ausnehmung 22a hindurchführbar ist, jedoch kein Formschlussverbund
zwischen Antriebsritzelwelle 6 und den ersten Teilelement 20a gegeben
ist. Jedes der beiden Teilelemente 20a, 20b weist
einen der beiden Endabschnitte des Kulissenganges auf. An dem jeweils
benachbarten Endabschnitt des Kulissenganges ist eine entsprechend
großzügige Freischneidung
in den jeweiligen Teilelementen vorgesehen. Werden nunmehr die beiden
Teilelemente 20a, 20b konzentrisch übereinander
gelegt, so entsteht in der Projektion ein geschlossener Kulissengang,
wobei der die beiden Endabschnitte verbindende Zwischenabschnitt
des Kulissenganges 10 zu großen Teilen aus beiden Ausnehmungen
in den beiden Teilelementen 20a, 20b gebildet
ist. Die jeweiligen Endbereiche sind jedoch jeweils von dem ersten
Teilelement 20a oder dem zweiten Teilelement 20b gebildet. Aufgrund
der großzügigen Freischneidungen
im Bereich der Teilelemente, welche den jeweils von dem anderen
Teilelement gebildeten Endabschnitt benachbart angeordnet sind,
ist es nunmehr möglich, dass
in einem gewissen Bereich das erste Teilelement 20a relativ
zu dem zweiten Teilelement 20b um eine Drehachse herum
verdreht werden kann. Dadurch ist es möglich, die Lage der Endabschnitte
des Kulissenganges zueinander zu justieren. Dadurch kann man je
nach Gestalt der großzügigen Freischneidungen
eine mehr oder weniger starke Anpassung der Kulissenanordnung 9 an
die geforderten Übersetzungsverhältnisse
erreichen.
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Um
die beiden Teilelemente 20a, 20b zueinander zu
positionieren, sind Justageelemente vorgesehen. Als Justageelemente
dienen Gewindebolzen, welche an dem ersten Teilelement 20a in
kreisrunden Ausnehmungen geführt
sind. In entsprechend sektorförmig
gestalteten Langlöchern
des zweiten Teilelementes 20b können die Gewindebolzen eingeführt werden.
Durch die sektorförmig
ausgebildeten Langlöcher
ist ein Anschlag bezüglich
der relativen Bewegbarkeit zwischen den beiden Teilelementen 20a, 20b gegeben.
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Nach
einer erfolgten Justage werden die Gewindebolzen mittels einer Druckplatte 23 und
sich an der Druckplatte 20 abstützenden Muttern gesichert (7).
Mittels der Gewindebolzen und der Druckplatte 23 werden
Plattenflächen
der Teilelemente 20a, 20b gegeneinander verspannt,
so dass ein winkelstarrer Verbund entsteht, welcher eine stabile
Kulissenanordnung 9 bildet. Zu erkennen ist, dass ein erster
Abschnitt eines Kulissenganges 10a von der in dem ersten
Teilelement 20a eingebrachten Ausnehmung gebildet ist.
Ein zweiter Teilabschnitt eines Kulissenganges 10b ist
durch das teilweise von dem ersten Teilelement 20a verdeckte
Teilelement 20b gebildet. Insbesondere im Zwischenbereich 10c ist der
Kulissengang 10 gleichermaßen von dem ersten Teilelement 20a wie
von dem zweiten Teilelement 20b gebildet. Lediglich bei
einer Justage der beiden Teilelemente 20a, 20b zueinander ändert sich
die Überdeckung
der jeweils großzügigen Freischneidungen
und damit die Länge
der Bahn des Kulissenganges 10.
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Die
in den 6 und 7 gezeigte Ausgestaltungsvariante
einer Kulissenanordnung 9 entspricht der in den 3, 4 und 5 gezeigten Kulissenanordnung 9,
wobei zu beachten ist, dass die in den 6 und 7 vom
Betrachter abgewandte Seite in den 3, 4 und 5 dem
Betrachter zugewandt ist, d. h. in den 3, 4 und 5 sind
jeweils die auf die Gewindebolzen aufgeschraubten Muttern sichtbar
und es ist die Druckplatte 23 in den 3, 4 und 5 dem
Betrachter zugewandt.
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Die 8 und 9 zeigen
jeweils die gleichen ersten und zweiten Teilelemente 20a, 20b sowie
die gleiche Druckplatte 23 wie in den 6 und 7 dargestellt,
jedoch ist ihre Lage bezüglich
der Drehachse um 180° gedreht,
d. h. die in der 6 und 7 jeweils
sichtbaren Flächen
sind in den 8 und 9 vom Betrachter
abgewandt. Somit entsteht eine Antriebsanordnung, die eine umgekehrte
Verlaufsform des Kulissenganges 10 aufweist.