DE102011008688B3

DE102011008688B3 - Kraftspeicher

Info

Publication number: DE102011008688B3
Application number: DE102011008688A
Authority: DE
Inventors: Christian Böger; Toni Hottner; Martin Jatta; Philipp Lederer; Sebastian Rehkopf; Klaus Schlepp; Rolf Stempel
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date: 2011-01-15
Filing date: 2011-01-15
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2031-01-16
Also published as: CN103329230B; CN103329230A; UA109801C2; BR112013016124B1; ES2537401T3; WO2012095153A1; EP2663986B1; HK1189706A1; BR112013016124A2; EP2663986A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftspeicher mit einer kontinuierlich aufziehbaren Antriebswelle und einer sprungartig auslösbaren Abtriebswelle, zwischen denen eine Schenkelfeder angeordnet ist. Ferner ist ein umlaufender fester Rastenring mit Rasten vorgesehen, durch den die Abtriebswelle mittels einer Sperrklinke, die schaltstellungsabhängig in eine der Rasten eingreift, arretiert wird. Weiterhin ist an der Antriebswelle ein fest mit ihr verbundenes Antriebsrad mit einem Anschlag und an der Abtriebswelle ein fest mit ihr verbundener Kraftspeicherträger mit einem weiteren Anschlag angeordnet, der eine verschwenkbare Klinke besitzt, die schaltstellungsabhängig in eine der Rasten des Rastenrings einrückbar ist. Die Schenkelfeder ist konzentrisch um Antriebswelle und Abtriebswelle herum angeordnet und stützt sich mit ihren beiden freien Anschlagenden jeweils sowohl am Anschlag des Antriebsrades als auch am Anschlag des Kraftspeicherträgers ab.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftspeicher, insbesondere einen Kraftspeicher für Stufenschalter an Stufentransformatoren.
Stufenschalter dienen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen Wicklungsanzapfungen eines Stufentransformators. Damit diese Umschaltung, um Lichtbogenbildungen zu vermeiden, möglichst rasch vollzogen werden kann, sind seit langem Kraftspeicher üblich. Sie bestehen normalerweise aus einem Auszugsschlitten, der von einer Antriebswelle kontinuierlich aufgezogen wird, wobei eine oder mehrere Federn gespannt werden, sowie einem Abtriebsteil, das nach vollem Aufzug ausgelöst wird und eine sprungartige Bewegung vollzieht, bei der sich die bislang gespannten Kraftspeicherfedern wieder einspannen. Diese sprungartige Bewegung des Abtriebsteils wird für die schnelle Lastumschaltung genutzt.
Die DE-OS 19 56 369 zeigt einen solchen bekannten Kraftspeicher. Nachteilig ist dabei die notwendige Umwandlung der Drehbewegung der Antriebswelle in eine Längsbewegung des Aufzugsschlittens und der Längsbewegung des Abtriebsteils wieder zurück in eine Drehbewegung der Abtriebswelle.
Aus der DE-OS 22 50 260 ist ein weiterer Kraftspeicher bekannt, der diesen Nachteil nicht aufweist, und eine Aufziehkurbel sowie eine Sprungkurbel vorsieht. Bei diesem Kraftspeicher ist ein Maltesergetriebe vorhanden, das eine Drehbewegung der Antriebswelle auf eine Aufziehkurbel überträgt, die dabei einen Spannhebel mitnimmt. Der Spannhebel ist mittels eines Sperrschiebers, der in einem Sperrkranz verrastet ist, fixiert, so dass er der Bewegung nicht folgen kann; vielmehr spannen sich als Kraftspeicherfedern vorgesehene Druckfedern. In der letzten Phase der Aufzugsbewegung der Aufziehkurbel läuft dann diese mit ihrem Kurbelende gegen einen Auslösehebel, der seinerseits den Sperrschieber aus der Arretierung auslenkt, so dass die Sprungkurbel sprungartig bewegt wird, wobei sich die Druckfedern wieder entspannen. Nach Abschluss dieser sprungartigen Bewegung, wenn sich der Auslösehebel wieder von der Aufziehkurbel entfernt hat, rastet der beschriebene Sperrschieber wieder in den Sperrkranz ein. Damit ist die Umschaltung beendet und der Kraftspeicher ist bereit für einen neuen Aufzug vor Beginn der nächsten Umschaltung. Dieser bekannte Kraftspeicher verwendet demnach, als ein Ausführungsbeispiel, einen Sperrschieber an einem Abtriebsteil, der mit einem fest angeordneten Sperrkranz zusammenwirkt. Nachteilig bei diesem bekannten Kraftspeicher ist zunächst einmal der erforderliche Malteserantrieb. Darüber hinaus besitzt der bekannte Kraftspeicher einen komplizierten mechanischen Aufbau, insbesondere, neben dem erwähnten Malteserantrieb, auch wegen der gleichachsig gelagerten doppelarmigen Spannhebel und der beiden sich gegenüberliegenden Federn.
Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen Kraftspeicher der eingangs genannten Art anzugeben, der einfach aufgebaut ist und mit einem Minimum an Einzelteilen die effiziente Umwandlung einer kontinuierlichen Drehbewegung der Antriebswelle in eine schnelle Drehbewegung einer Abtriebswelle nach deren Auslösung um einen definierten Drehwinkel gestattet.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftspeicher mit dem Merkmal des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Die Erfindung geht von der allgemeinen erfinderischen Idee aus, eine Schenkelfeder als Kraftspeicherfeder vorzusehen und diese konzentrisch um Antriebswelle und Abtriebswelle herum anzuordnen. Eine solche Schenkelfeder wird, anders als eine Zug- oder Druckfeder, nicht durch Bewegung in ihrer Längsrichtung gespannt, sondern durch radiales Verdrehen. Bei der Erfindung wird auf einfache Weise, ohne zusätzlichen Malteserantrieb, durch ein Antriebsrad diese Schenkelfeder gespannt, gleichzeitig wird, nach dem Aufzug der Schenkelfeder, durch dieses Antriebsrad auch die Verklinkung einer bis dahin in einem an sich bekannten Rastenring einem Abtriebsteil gelöst.
Das erwähnte Antriebsrad dient also sowohl zum Spannen als auch zum Auslösen des Kraftspeichers.
Der erfindungsgemäße Kraftspeicher ermöglicht einen Direktantrieb der Antriebswelle, z. B. durch einen Schritt- bzw. Getriebemotor, wodurch ein separates Maltesergetriebe überflüssig wird. Der erfindungsgemäße Kraftspeicher ermöglicht weiterhin auf einfache Weise ein Spannen und Auslösen in beiden (Dreh-)Richtungen.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von einer Zeichnung beispielhaft noch näher erläutert werden. Die einzige Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Kraftspeicher in schematischer perspektivischer Darstellung, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht zur Erläuterung der Funktion erforderliche Bauteile eines Stufenschalters, dessen Bestandteil der Kraftspeicher ist, weggelassen sind.
Die Figur zeigt eine Antriebswelle 1, die mit einer nicht dargestellten Motorantriebswelle verbunden werden kann, beispielsweise formschlüssig mittels einer gezeigten Nut 2. Die eigentliche Antriebseinheit des erfindungsgemäßen Kraftspeichers besteht aus einem mit der Antriebswelle 1 fest verbundenen Antriebsrad 3. Das Antriebsrad 3 besitzt einen Anschlag 4 mit beidseitigen Widerlagern, von denen in der Zeichnung nur eines sichtbar ist, zur Aufnahme einer Kraftspeicherfeder, was später noch ausführlich erläutert wird.
Die eigentliche Abtriebseinheit des erfindungsgemäßen Kraftspeichers besteht aus einem Kraftspeicherträger 5, der mit einer Abtriebswelle 6 fest verbunden ist. Antriebswelle 1 der Antriebseinheit sowie Abtriebswelle 6 der Abtriebseinheit sind dabei gleichachsig gelagert und unabhängig voneinander drehbar.
Ferner ist ein fester Rastenring 7 vorgesehen, der mittels Verschraubungen 8 mit einem nicht dargestellten Stufenschalterkopf oder einem vergleichbaren Bauteil des Stufenschalters verschraubt ist. Der Rastenring 7 weist radiale Rasten 9, 10, 11 auf, deren Winkelabstand voneinander der Teilung des Stufenschalters, d. h. der Zahl der möglichen Schaltstellungen n, n + 1, n + 2, ... entspricht. In der Figur sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Rasten mit Bezugszeichen versehen.
Auf dem Kraftspeicherträger 5, der Teil der Abtriebseinheit ist, ist ein seitlicher Lagerbock 12 vorgesehen, der ein Lager 13 aufweist, in dem eine Klinke 14 beweglich gelagert ist. Das freie, vordere Ende der Klinke 14 korrespondiert mit den Rasten 9 ... 11 des Rastenrings 7. An seiner anderen Seite wird die Klinke 14 durch eine in der Figur nur angedeutete Klinkenfeder 15 in Ruhestellung nach unten, d. h. in eine der jeweiligen Rasten 9 ... 11 gedrückt. Als eigentliche Kraftspeicherfeder ist erfindungsgemäß eine Schenkelfeder 16 vorgesehen, die sich mit ihren beiden freien Anschlagenden, wobei in der Figur nur das eine Anschlagende 17 gezeigt ist, jeweils an einer Seite eines nur angedeuteten Anschlages 5a des Kraftspeicherträgers 5 sowie zusätzlich des Anschlages 4 des Antriebsrades 3 abstützt. Die Schenkelfeder 16 stellt demnach die mechanische Kopplung zwischen Antriebsrad 3 und Kraftspeicherträger 5 dar. Sie ist an ihren freien Enden unabhängig jeweils durch einen Anschlag 4 des Antriebsrades 3 (Teil der Antriebseinheit) als auch einen Anschlag 5a des Kraftspeicherträgers 5 (Teil der Abtriebseinheit) fixiert. Im stationären Zustand liegen die beiden Anschläge 4 und 5a jeweils vertikal übereinander. Schließlich weist das Antriebsrad 3 an seiner dem Anschlag 4 abgewandten Seite zwei Auflaufschrägen 18 bzw. 19 auf, die symmetrisch angeordnet sind und mit dem dem Rastenring 7 abgewandten Ende der Klinke 14 korrespondieren.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Kraftspeichers ist folgende:
Zu Beginn einer Umschaltung wird der Kraftspeicher aufgezogen, d. h. gespannt. Dies geschieht dadurch, dass die Antriebswelle 1 und damit das mit ihr verbundene Antriebsrad 3 gedreht werden. Dabei wird die Schenkelfeder 16 dadurch, dass ihr jeweiliges Anschlagende 17 vom Anschlag 4 des Antriebsrades 3 mitgenommen und damit aus der Fixierung am Kraftspeicherträger 5 gelöst wird, während ihr anderes Anschlagende vom Anschlag des Kraftspeicherträgers an der anderen Seite fixiert bleibt und der Bewegung nicht folgen kann, gespannt. Kurz vor dem vollständigen Spannen bewegt sich drehrichtungsabhängig eine der Auflaufschrägen 18 bzw. 19 des Antriebsrades 3 hin zur Klinke 14. Durch die horizontal gesehen schräge Kontur der Auflaufschrägen 18, 19 drücken diese die Klinke 14 gegen die Kraft der Klinkenfeder 15 aus der entsprechenden Raste 9 ... 11; die bis dahin bestehende Arretierung des Kraftspeicherträgers 5 wird aufgehoben. Der Kraftspeicherträger 5, der mit der Abtriebswelle 6 verbunden ist, dreht sich damit sprungartig um einen gewissen Winkel. Dabei wird die Schenkelfeder 16 entspannt. In der Folge geraten die Auflaufschrägen 18 bzw. 19 außer Eingriff mit der Klinke 14; diese rastet, durch die Klinkenfeder 15 unterstützt, in die nächste Raste, die sich, drehrichtungsabhängig, links oder rechts von der bisherigen Raste befindet, ein. Damit ist die Umschaltung abgeschlossen.
Aus der Figur wird der einfache mechanische Aufbau des erfindungsgemäßen Kraftspeichers deutlich. Er weist nur wenige funktionswichtige Bauteile auf: Das Antriebsrad 3, den die Abtriebswelle 6 betätigende Kraftspeicherträger 5 mit der Klinke 14, den feststehenden Rastenring 7 und die Schenkelfeder 16, die sich zwischen Antriebsrad 3 und Kraftspeicherträger 5 abstützt und durch deren Relativbewegung zueinander spann- und entspannbar ist.

Claims

Kraftspeicher mit einer kontinuierlich aufziehbaren Antriebswelle, wobei zwischen der Antriebswelle und einer Abtriebswelle eine Kraftspeicherfeder angeordnet ist, wobei die bis dahin arretierte Abtriebswelle nach Aufzug der Antriebswelle, d. h. Spannen der Kraftspeicherfeder, auslösbar ist, wobei ein umlaufender fester, nicht drehbarer Rastenring mit Rasten vorgesehen ist und wobei im arretierten Zustand der Abtriebswelle eine mit dieser mechanisch in Verbindung stehende Sperrklinke schaltstellungsabhängig in eine der Rasten eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass an der Antriebswelle (1) ein fest mit ihr verbundenes Antriebsrad (3) angeordnet ist, dass das Antriebsrad (3) einen Anschlag (4) aufweist, dass an der Abtriebswelle (6) ein fest mit ihr verbundener Kraftspeicherträger (5) angeordnet ist, der eine verschwenkbare Klinke (14) besitzt, die schaltstellungsabhängig in eine der Rasten (9 ... 11) des Rastenrings (7) einrückbar ist, derart, dass sie den Kraftspeicherträger (5) blockiert, dass der Kraftspeicherträger (5) einen weiteren Anschlag (5a) aufweist, dass die Kraftspeicherfeder eine Schenkelfeder (16) ist, die konzentrisch um Antriebswelle (1) und Abtriebswelle (6) herum angeordnet ist und die sich mit ihren beiden freien Anschlagenden (17) jeweils sowohl am Anschlag (4) des Antriebsrades (3) als auch am Anschlag (5a) des Kraftspeicherträgers (5) abstützt, und dass das Antriebsrad (3) mechanische Mittel aufweist, mittels derer bei Drehung der Antriebswelle (1) relativ zur arretierten Abtriebswelle (6) die Klinke (14) aus der jeweiligen Raste (9 ... 11) gegen die Kraft einer Klinkenfeder (15) auslenkbar ist.
Kraftspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Mittel am Antriebsrad (3) aus Auflaufschrägen (18, 19) bestehen, die durch Auftreffen auf die Klinke (14) diese auslenken.