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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für eine Einschaltfeder eines Leistungsschalters mit einem Krafteinleitungselement und einem Getriebe zur Übertragung der eingeleiteten Kraft auf eine Antriebswelle eines Federspeicherantriebes des Leistungsschalters.
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Eine derartige Spannvorrichtung für eine Einschaltfeder eines Leistungsschalters ist beispielsweise aus der
DE 195 03 679 C1 bekannt. Diese landläufig bekannte Spannvorrichtung wirkt auf eine Kurbelwelle als Antriebswelle, an welcher die Einschaltfeder mit einem Ende exzentrisch drehbar befestigt ist, wobei die Einschaltfeder mit einem zweiten Ende beispielsweise an einem Gehäuse des Leistungsschalters befestigt ist, und weist ein Krafteinleitungselement zum Einleiten einer Kraft mittels eines Getriebes auf die Kurbelwelle auf, um die Einschaltfeder aus einem ungespannten Zustand in einen gespannten Zustand unter Zuführung von Energie zu überbringen, so dass mittels der gespannten Einschaltfeder ein Einschaltvorgang des Leistungsschalters ausführbar ist. Als Getriebe werden bei den aus dem landläufigen Stand der Technik bekannten Spannvorrichtungen beispielsweise Zahnrad- oder Kettengetriebe verwendet, welche teuer und aufwändig sind.
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Aus der
US 4 843 921 ist eine Anordnung für schwenkbare Teile im Bereich der Robotik oder bei Prothesen bekannt, bei der durch Verdrillen eines Seiles eine Rotationsbewegung in eine Linearbewegung umgesetzt wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art auszubilden, welche über einen einfachen und kostengünstigen Aufbau verfügt.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe bei einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, dass das Getriebe ein verdrillbares Seilbündel aufweist.
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Ein Getriebe mit einem verdrillbaren Seilbündel weist einen einfachen und damit kostengünstigen Aufbau auf im Vergleich zu bekannten Zahnrad- oder Kettengetrieben, weil anstelle von Zahnrädern oder Ketten und Übertragungselementen lediglich ein verdrillbares Seilbündel vorgesehen ist, welches beim Verdrillen durch die vom Krafteinleitungselement eingeleitete Kraft eine Verkürzung bzw. Längenänderung erfährt, welche zum Ausüben einer Kraft und damit zum Drehen der Antriebswelle und zum Spannen der Einschaltfeder des Leistungsschalters in einfacher Weise anwendbar ist. Weiterhin ist ein derartiges Getriebe mit einem verdrillbaren Seilbündel besonders flexibel, weil durch einfache Änderung, beispielsweise der Anzahl der Seile des verdrillbaren Seilbündels oder der Dicke der einzelnen Seile des verdrillbaren Seilbündels in einfacher Weise eine Anpassung an veränderte Anforderungen bezüglich der aufzuwendenden Kräfte zum Spannen der Einschaltfeder möglich ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das verdrillbare Seilbündel mit seinem ersten Ende an dem Krafteinleitungselement und mit seinem zweiten Ende an einer mittels eines Freilaufmechanismus mit der Kurbelwelle gekoppelten Nutscheibe mit einer umfänglichen Nut zur Führung des verdrillbaren Seilbündels befestigt. Bei einer derartigen Anordnung des Seilbündels ist ein konstruktiv einfacher Aufbau erreicht, weil mittels der Befestigung am Krafteinleitungselement in einfacher Weise eine Kraft durch das Krafteinleitungselement auf das verdrillbare Seilbündel ausübbar ist, welche über die Befestigung des verdrillbaren Seilbündels an der über den Freilaufmechanismus mit der Kurbelwelle gekoppelten Nutscheibe in einfacher Weise auf die Kurbelwelle zum Spannen der Einschaltfeder übertragbar ist, wobei durch die Nutscheibe eine Führung des verdrillbaren Seilbündels während des Verdrillens und damit des Spannens in einfacher Weise gewährleistet ist.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist mit der Nutscheibe weiterhin ein Ende einer Rückholfeder gekoppelt. Mittels einer derartigen Rückholfeder ist ein Zurückdrehen der Nutscheibe in ihren Ausgangszustand mit unverdrilltem Seilbündel zum Vorbereiten eines weiteren Schaltvorganges in einfacher Weise ermöglicht.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Klinkenmechanismus zum Verklinken der Antriebswelle in gespanntem Zustand der Einschaltfeder vorgesehen. Ein derartiger Klinkenmechanismus stellt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zum Verklinken der Einschaltfeder in gespanntem Zustand dar.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Krafteinleitungselement ein Motor, wobei die Kurbelwelle über ein Ausschaltmittel zum Ausschalten des Motors bei gespannter Einschaltfeder verfügt. Mittels eines Motors, beispielsweise eines Elektromotors, ist ein Krafteinleitungselement ausgebildet, welches über ein Ausschaltmittel, beispielsweise in Form eines an der Kurbelwelle vorgesehenen Nockens oder dergleichen, ausschaltbar realisiert ist, so dass nach erfolgtem Spannvorgang der Einschaltfeder ein Weiterdrehen des Motors einfach und kostengünstig verhindert ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen und eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
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2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung der 1 in einem zweiten Zustand; und
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3 eine dreidimensionale Darstellung der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung.
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1 zeigt eine Spannvorrichtung 1 für eine Einschaltfeder 2 eines figürlich nicht weiter dargestellten Leistungsschalters mit einer Antriebswelle 3 in Form einer Kurbelwelle, an welcher die Einschaltfeder 2 an einem Aufhängepunkt 4 exzentrisch drehbar befestigt ist, wobei die Einschaltfeder 2 an einem zweiten Aufhängepunkt 5 mit ihrem zweiten Ende ortsfest aber drehbar, beispielsweise an einem Gehäuse des figürlich nicht dargestellten Leistungsschalters befestigt ist. Die Kurbelwelle 3 ist um den Drehpunkt 6 drehbar gelagert und mit einer Nutscheibe 7 mittels eines figürlich nicht dargestellten Freilaufmechanismus gekoppelt, wobei durch den Pfeil 8 die Mitnahmerichtung des Freilaufmechanismus dargestellt ist, d. h. bei Drehung in Richtung des Pfeils 8 der Nutscheibe 7 wird die Kurbelwelle 3 mit der Nutscheibe 7 mitbewegt, und bei einer Drehung der Nutscheibe 7 entgegen der Pfeilrichtung des Pfeils 8 wird die Kurbelwelle 3 nicht mitgedreht. Die Nutscheibe 7 weist eine umfänglich ausgeführte Nut 9 auf, in welcher ein verdrillbares Seilbündel 10 eingelegt und darin geführt ist, welches aus einer Mehrzahl von einzelnen Seilen gebildet ist, wobei das verdrillbare Seilbündel 10 an seinem ersten Ende 11 an einem Krafteinleitungselement 12 in Form eines Elektromotors befestigt ist und mit seinem zweiten Ende 13 an der Nutscheibe 7 befestigt ist. Ein Axiallager 14 zum Schutz des Krafteinleitungselementes 12 vor axialen Belastungen, beispielsweise durch Zugkräfte oder ähnliches, ist am Krafteinleitungselement 12 und einem Lagerpunkt des figürlich nicht dargestellten Leistungsschalters angeordnet. Eine Rückholfeder 15 ist an einem weiteren Lager 16 des Leistungsschalters mit ihrem ersten Ende befestigt und mit ihrem zweiten Ende an einem Befestigungspunkt 17 der Nutscheibe 7 befestigt.
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Die Kurbelwelle 3 ist weiterhin mit einem figürlich nicht dargestellten Kopplungsmechanismus zum Ausführen der Schaltbewegung des figürlich ebenfalls nicht dargestellten Leistungsschalters verbunden.
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In der 1 befindet sich die Einschaltfeder 2 in einem nahezu entspannten Zustand. Soll die Einschaltfeder 2 nun weiter gespannt werden, so wird durch einen entsprechenden Steuerungsbefehl einer Steuerungseinheit des Leistungsschalters das Krafteinleitungselement 12 zum Ausführen einer Drehbewegung veranlasst, wodurch das verdrillbare Seilbündel 10 eine Verdrillung der einzelnen Seile des verdrillbaren Seilbündels 10 erfährt und eine Längenänderung des verdrillbaren Seilbündels 10 stattfindet, so dass durch die Verdrillung des verdrillbaren Seilbündels 10 und die Längenänderung eine Zugkraft auf die Befestigung des zweiten Endes 13 des verdrillbaren Seilbündels 10 bewirkt wird, welche zur Drehung der Nutscheibe 7 und über den Freilaufmechanismus zur Drehung der Kurbelwelle 3 in Pfeilrichtung des Pfeils 8 führt, so dass sich der exzentrisch angeordnete Aufhängepunkt 4 der Einschaltfeder ebenfalls in Pfeilrichtung des Pfeils 8 um den Drehpunkt 6 dreht und die Einschaltfeder 2 gespannt wird, bis der in der 2 dargestellte Zustand mit gespannter Einschaltfeder 2 erreicht ist, wobei in der 2 der Aufhängepunkt 4 der Einschaltfeder 2 an der Kurbelwelle 3 bereits den unteren Totpunkt mit maximaler Spannung der Einschaltfeder 2 überschritten hat und in einen figürlich nicht dargestellten Klinkenmechanismus eingreift, mit dem ein weiteres Drehen der Kurbelwelle 3 durch die gespannte Einschaltfeder 2 verhindert ist, wobei gleichzeitig ein ebenfalls figürlich nicht dargestellter Nocken als Ausschaltmittels das Krafteinleitungselement 12 in Form des Elektromotors, beispielsweise durch einen Tastschalter oder ähnliches, ausgeschaltet hat, so dass eine weitere Krafteinleitung durch Verdrillung des verdrillbaren Seilbündels 10 nicht mehr stattfindet und sich die Kurbelwelle 3 in einem verklinkten Zustand befindet mit gespannter Einschaltfeder 2 und gespannter Rückholfeder 15, wie in 2 als Momentaufnahme dargestellt. Bei ausgeschaltetem Krafteinleitungselement 12 wird über die während des Spannvorganges der Einschaltfeder 2 ebenfalls gespannte Rückholfeder 15 eine Rückstellkraft auf die Nutscheibe 7 ausgeübt, welche zum Zurückdrehen und Entdrillen des verdrillbaren Seilbündels 10 und Überführung der Nutscheibe in den Ausgangszustand führt, wobei durch den Freilaufmechanismus in der durch die Rückholfeder 15 bewirkten Drehrichtung keine Mitnahme der Kurbelwelle 3 ausgeführt wird, diese verbleibt vielmehr im Zustand der 2.
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Wird dann über einen figürlich nicht dargestellten Steuerungsmechanismus ein Einschaltbefehl für den Leistungsschalter ausgegeben, so wird der figürlich nicht dargestellte Klinkenmechanismus zur Verklinkung der Kurbelwelle 3 über den Steuerungsmechanismus gelöst und die Einschaltfeder 2 führt über die Kurbelwelle 3 und den figürlich ebenfalls nicht dargestellten Kopplungsmechanismus einen Schaltvorgang des Leistungsschalters aus und befindet sich anschließend wieder in ihrem entspannten Zustand, wobei durch die durch die Rückholfeder 15 bereits zurückgedrehte Nutscheibe 7 ein weiterer Spannvorgang bereits vorbereitet ist, so dass durch anschließendes Ansteuern des Krafteinleitungselementes 12 ein weiterer Spannvorgang der Einschaltfeder 2 entsprechend den Anforderungen an den Leistungsschalter schnell durchführbar ist.
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3 zeigt eine dreidimensionale schematische Ansicht der Spannvorrichtung 1 mit der umfänglich angeordneten Nut 9 der Nutscheibe 7 sowie einem an der Kurbelwelle 3 angeordneten Mitnehmer 18 des Freiluftmechanismus. Figürlich nicht dargestellt ist ein Verriegelungsnocken, welcher im gespannten Zustand der in der 3 figürlich nicht dargestellten Einschaltfeder 2 mit einem Klinkenmechanismus 19 zur Verriegelung der Kurbelwelle 3 zusammenwirkt, wobei der Klinkenmechanismus 19 durch figürlich nicht dargestellte Auslösemittel zum Auslösen eines Schaltvorganges mittels der gespannten Einschaltfeder 2 lösbar ausgebildet ist. Weiterhin ist ein Abschalttaster 20 als Ausschaltmittel zum Ausschalten des Krafteinleitungselementes 12 ersichtlich, welcher beim Erreichen der in der 2 dargestellten Position der Kurbelwelle 3 und gespannter Einschaltfeder 2 zum Abschalten des Krafteinleitungselementes 12 vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannvorrichtung
- 2
- Einschaltfeder
- 3
- Antriebswelle
- 4
- Aufhängepunkt
- 5
- Aufhängepunkt
- 6
- Drehpunkt
- 7
- Nutscheibe
- 8
- Pfeil Mitnahmerichtung Freilauf
- 9
- Nut
- 10
- verdrillbares Seilbündel
- 11
- erstes Ende
- 12
- Krafteinleitungselement
- 13
- zweites Ende
- 14
- Axiallager
- 15
- Rückholfeder
- 16
- weiteres Lager
- 17
- Befestigungspunkt
- 18
- Mitnehmer
- 19
- Klinkenmechanismus
- 20
- Abschalttaster
