DE102013224953A1

DE102013224953A1 - Switchgear drive device

Info

Publication number: DE102013224953A1
Application number: DE102013224953.5A
Authority: DE
Inventors: Joachim Gericke; Robert Grünler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-11
Also published as: WO2015082221A1

Abstract

Eine Schaltgeräteantriebseinrichtung weist ein Getriebe mit einer Welle (1) auf. Koaxial zur Welle (1) ist ein Getrieberad (3) angeordnet. Die Welle (1) und das Getrieberad (3) sind insbesondere relativbewegungsabhängig schaltbar über eine Kuppeleinrichtung miteinander verbunden. Die Kuppeleinrichtung ist insbesondere unabhängig von einer Relativbewegung zwischen Getrieberad (3) und Welle (1) zumindest teilweise innerhalb einer Hüllkontur des Getrieberades (3) angeordnet.A switching device drive device has a gearbox with a shaft (1). Coaxial with the shaft (1), a gear (3) is arranged. The shaft (1) and the gear wheel (3) are connected to one another, in particular switchable in a relatively movement-dependent manner, via a coupling device. The coupling device is in particular arranged independently of a relative movement between the gear wheel (3) and the shaft (1) at least partially within an envelope contour of the gear wheel (3).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltgeräteantriebseinrichtung aufweisend ein Getriebe mit einer Welle und einem koaxial zur Welle angeordneten Getrieberad sowie einer Welle und Getrieberad, insbesondere relativbewegungsabhängig schaltbar kuppelnden Kuppeleinrichtung. The invention relates to a switching device drive device comprising a gear with a shaft and a coaxially arranged to the shaft gear and a shaft and gear, in particular relatively movement dependent switchable coupling device.

Eine derartige Schaltgeräteantriebseinrichtung ist beispielsweise aus der US Patent Application Publication US 2004/0104106 A1 bekannt. Dort ist eine Schaltgeräteantriebseinrichtung betrieben, welche ein Getriebe aufweist. Das Getriebe umfasst eine Welle und sowie ein koaxial zur Welle angeordnetes Getrieberad. Das Getrieberad sowie die Welle sind relativ zueinander drehbeweglich angeordnet, wobei ein Kuppeln von Welle und Getrieberad mittels einer schaltbaren Kuppeleinrichtung erfolgen kann. Dazu ist bei der bekannten Schaltgeräteantriebseinrichtung vorgesehen, dass ein Getrieberad zentrisch eine Ausnehmung aufweist, in welche in Abhängigkeit einer Drehbewegung ein Kegelstumpf ein- bzw. ausgeschraubt werden kann. Durch ein Verschrauben erfolgt ein Verkeilen von Welle und Getrieberad. Such a switching device drive device is known for example from the US Patent Application Publication US 2004/0104106 A1 known. There, a switching device drive device is operated, which has a transmission. The transmission comprises a shaft and a gear arranged coaxially with the shaft. The gear and the shaft are rotatably arranged relative to each other, wherein a coupling of shaft and gear can be done by means of a switchable coupling device. For this purpose, it is provided in the known switching device drive means that a gear centrally has a recess into which a truncated cone can be screwed in or out as a function of a rotational movement. By screwing a wedging of shaft and gear takes place.

Eine derartige Anordnung ermöglicht einen robusten und widerstandsfähigen Verbund von Welle und Getrieberad. Jedoch ist die zum winkelstarren Verbund aufzubringende Kraft derart gerichtet, dass zusätzlich zu der Drehbewegung, welche von dem Getrieberad zu übertragen ist, Querkräfte in dasselbe eingeleitet werden. Insbesondere nach einer Übertragung hoher Kraftmomente, kann es zu einem derartigen Verkeilen von Welle und Getrieberad kommen, dass ein leichtes Lösen derselben kaum möglich ist. Zusätzlich wird die Schaltgeräteantriebseinrichtung bei einem starken Verkeilen von Welle und Getrieberad einer erhöhten mechanischen Beanspruchung ausgesetzt. Die Betriebssicherheit der bekannten Schaltgetriebeantriebseinrichtung ist als verbesserungswürdig einzuschätzen. Insbesondere bei sicherheitsrelevanten Schaltgeräteantriebseinrichtungen kann ein Risiko eines Blockierens einer Kuppelrichtung nicht hingenommen werden. Such an arrangement allows for a robust and durable composite of shaft and gear. However, the force to be applied to the angularly rigid composite is directed such that, in addition to the rotational movement to be transmitted by the gear, transverse forces are introduced into it. In particular, after a transmission of high torque, it can come to such a wedging of shaft and gear that easy release of the same is hardly possible. In addition, the switchgear drive device is exposed to increased wedging of shaft and gear to an increased mechanical stress. The reliability of the known gearbox drive device is assessed as worthy of improvement. Particularly with safety-relevant switching device drive devices, a risk of blocking a dome direction can not be accepted.

Entsprechend ergibt sich als Aufgabe eine Schaltgeräteantriebseinrichtung anzugeben, welche eine verbesserte Betriebssicherheit aufweist. Accordingly, it is an object to provide a switching device drive device, which has an improved reliability.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Schaltgeräteantriebseinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kuppeleinrichtung, insbesondere unabhängig von einer Relativbewegung zwischen Getrieberad und Welle zumindest teilweise innerhalb einer Hüllkontur des Getrieberades angeordnet ist. According to the invention the object is achieved in a switching device drive device of the type mentioned above in that the coupling device, in particular independent of a relative movement between the gear and shaft is at least partially disposed within a hull contour of the gear.

Schaltgeräteantriebseinrichtungen dienen dazu, eine Bewegung an einem Schaltgerät hervorzurufen. Beispielsweise kann die Schaltgeräteantriebseinrichtung dazu eingesetzt werden, eine Relativbewegung zweier Schaltkontaktstücke der Schaltgeräteantriebseinrichtung zu bewirken. Mittels der Schaltkontaktstücke des Schaltgerätes ist es beispielsweise möglich, einen Strompfad zu öffnen bzw. den Strompfad zu schließen. Insbesondere bei Verwendungen der Schaltgeräteantriebseinrichtung im Hochspannungsbereich ist es von Vorteil, wenn die Schaltgeräteantriebseinrichtung einen Energiespeicher aufweist, um im Energiespeicher zwischengespeicherte Energie beispielsweise zur Erzeugung einer Schaltbewegung zu nutzen. So ist es beispielsweise möglich, eine Antriebsbewegung, beispielsweise eine Drehbewegung auf ein Getrieberad zu übertragen, wobei das Getrieberad über die Kuppeleinrichtung, je nach Schaltzustand der Kuppeleinrichtung, eine Drehbewegung auch auf die Welle überträgt. Als Energiespeicher ist beispielsweise eine Speicherfeder nutzbar. Darüber hinaus können auch mehrere Speicherfedern oder weitere Energiespeicher, wie Kondensatoren Akkumulatoren usw., genutzt sein. So ist es beispielsweise möglich während längerer Zeiträume eine Speicherfeder zu spannen und die gespannte Speicherfeder während kurzer Zeiträume zu entspannen, so dass ein schnelles Schalten und ein zuverlässiges Bewegen gegebenenfalls auch hoher Massen am Schaltgerät ermöglicht ist. Weiter ist ein leistungsarmes Laden von Energiespeichern möglich. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Speicherfeder beispielsweise nur einem Einschalten oder nur einem Ausschalten des Schaltgerätes dient. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Speicherfeder derart dimensioniert ist, dass gespeicherte Energie für mehrere Schaltbewegungen, beispielsweise ausschließlich Einschaltbewegungen oder ausschließlich Ausschaltbewegungen oder auch Ein- und Ausschaltbewegungen zur Verfügung steht. Switchgear drive devices serve to cause a movement on a switching device. For example, the switching device drive device can be used to effect a relative movement of two switching contact pieces of the switching device drive device. By means of the switching contact pieces of the switching device, it is possible, for example, to open a current path or to close the current path. In particular, in applications of the switching device drive device in the high voltage range, it is advantageous if the switching device drive device has an energy storage to use cached energy in the energy storage, for example, to generate a switching movement. For example, it is possible to transmit a drive movement, for example a rotational movement, to a gear wheel, the gear wheel also transmitting a rotational movement to the shaft via the coupling device, depending on the switching state of the coupling device. As energy storage, for example, a memory spring is available. In addition, several memory springs or other energy storage, such as capacitors accumulators, etc., may be used. Thus, it is possible, for example, to tension a storage spring for extended periods of time and to relax the tensioned storage spring during short periods of time, so that rapid switching and reliable movement, possibly also of high masses, on the switching device is made possible. Furthermore, a low-power charging of energy storage is possible. It can be provided that the storage spring, for example, only a switch on or just a switch off the switching device is used. It can also be provided that the memory spring is dimensioned such that stored energy is available for a plurality of switching movements, for example, exclusively switch-on movements or exclusively switch-off movements or also switch-on and switch-off movements.

Die Kuppeleinrichtung kann beispielsweise nach Art einer drehrichtungsabhängigen Freilaufeinrichtung ausgeführt sein, so dass beispielsweise ein Spannen einer Speicherfeder über eine Drehbewegung des Getrieberades mit einem ersten Drehsinn erfolgt, wohingegen eine Rückwirkung der getriebenen Welle von dem Getrieberad entkoppelt ist. Vorteilhaft sollte jedoch vorgesehen sein, dass die Welle über das Getrieberad getrieben ausschließlich mit einem einzigen (ersten) Drehsinn bewegt wird und eine Umkehr des Drehsinns durch die Kuppeleinrichtung von dem Getrieberad ferngehalten wird. Eine derartige Umkehr des Drehsinns kann beispielsweise aufgrund von Masseträgheiten in Form eines Überschwingens und anschließendem Rückschwingens der Welle auftreten. Um auf die Welle einwirkende Rückwirkungen zu entkoppeln, kann ein entsprechender Freilauf der Kuppeleinrichtung vorgesehen sein. Die Kuppeleinrichtung kuppelt Welle und Getrieberad lediglich bei Vorliegen eines bestimmten Richtungssinnes. So ist es beispielsweise möglich, Rückwirkungen auf ein das Getrieberad treibendes Antriebsmittel fernzuhalten. Dadurch wird die Betriebssicherheit einer Schaltgeräteantriebseinrichtung verbessert. Es kann vorgesehen sein, dass ein Kuppelelement in der Hüllkontur des Getrieberades angeordnet ist. Dieses fluchtend angeordnete Kuppelelement kann von dem Getrieberad getragen sein und relativ zu diesem bewegbar positioniert sein. Das Getrieberad kann dazu beispielsweise eine Ausnehmung aufweisen. Die Ausnehmung kann beispielsweise taschenartig ausgeformt sein und sich in radialer Richtung öffnen. The coupling device may for example be designed in the manner of a direction-dependent freewheel device, so that for example a tensioning of a storage spring via a rotational movement of the gear takes place with a first direction of rotation, whereas a reaction of the driven shaft is decoupled from the gear. Advantageously, however, it should be provided that the shaft is driven via the gear driven exclusively with a single (first) direction of rotation and a reversal of the direction of rotation is kept by the coupling device of the gear. Such a reversal of the sense of rotation can occur, for example, due to inertia in the form of overshoot and subsequent return oscillation of the shaft. In order to decouple effects acting on the shaft, a corresponding freewheel of the coupling device can be provided. The coupling device couples shaft and gear only in the presence of a specific Direction sense. Thus, it is possible, for example, to withhold repercussions on a gear driving the drive gear. As a result, the reliability of a switching device drive device is improved. It can be provided that a coupling element is arranged in the envelope contour of the gear. This aligned arranged coupling element may be carried by the gear and be positioned relative to this movable. The gear may for example have a recess. The recess may be formed, for example, pocket-like and open in the radial direction.

Formt man die Kuppeleinrichtung derart aus, dass diese insbesondere unabhängig von einer Relativbewegung zwischen Getrieberad und Welle zumindest teilweise innerhalb einer Hüllkontur des Getrieberades angeordnet ist, so ist es möglich, eine Kraftübertragung zwischen Getriebe und Wellrad möglichst lotrecht zur Drehachse der Welle über die Kuppeleinrichtung fließen zu lassen. Beispielsweise kann die Kuppeleinrichtung in Form eines Freilaufes/Überholkupplung ausgeformt sein, welche bei Änderung von Lastverhältnissen Welle und Getrieberad entkuppelt. In einem einfachen Fall kann beispielsweise vorgesehen sein, dass als Kuppelelement eine Sperrklinke zur Realisierung der Schaltfunktion der Kuppeleinrichtung am Getrieberad gelagert ist. Insbesondere kann diese Sperrklinke bündig im Getrieberad angeordnet sein, so dass auch bei einer Relativbewegung der Sperrklinke diese die Hüllkontur des Getrieberades nicht verlässt. Die Hüllkontur des Getrieberades kann beispielsweise in einer Projektion quer zur Drehachse des Getrieberades/der Welle definiert sein. Eine Drehachse der Sperrklinke kann vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel zur Drehachse der Welle ausgerichtet sein und gemeinsam mit dem Getrieberad bewegt werden. Natürlich kann auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen sein, so dass die Sperrklinke an der Welle schwenkbeweglich gelagert ist, wohingegen am Getrieberad eine entsprechend abzutastende Kulisse angeordnet ist. If the coupling device is designed in such a way that it is arranged at least partially within a shell contour of the gear wheel, in particular independently of a relative movement between the gear wheel and the shaft, it is possible to transmit power transmission between the gearbox and the corrugated wheel as perpendicular as possible to the axis of rotation of the shaft via the coupling device to let. For example, the coupling device may be formed in the form of a freewheel / overrunning clutch, which decouples when changing load conditions shaft and gear. In a simple case, for example, be provided that a pawl for the realization of the switching function of the coupling device is mounted on the gear as a coupling element. In particular, this pawl can be arranged flush in the gear, so that even with a relative movement of the pawl, this does not leave the envelope contour of the gear. The envelope contour of the gear can be defined, for example, in a projection transverse to the axis of rotation of the gear / the shaft. An axis of rotation of the pawl may advantageously be aligned substantially parallel to the axis of rotation of the shaft and moved together with the gear. Of course, a reverse arrangement may be provided so that the pawl is pivotally mounted on the shaft, whereas on the gear a corresponding scanned backdrop is arranged.

Durch eine Anordnung der Kuppeleinrichtung zumindest teilweise innerhalb der Hüllkontur des Getrieberades wird die Neigung zu einem Verkeilen bzw. Blockieren der Kupplung reduziert, da Querkräfte durch eine fluchtende Montage der Kuppeleinrichtung zwischen Welle und Getrieberad vermieden sind. So ist es beispielsweise möglich, das Getrieberad beiderseits der Kuppeleinrichtung abzustützen. Vorteilhaft sollte eine Kräfteübertragung zwischen Kuppelelementen der Kuppeleinrichtung symmetrisch zu Lagerstellen des Getrieberades erfolgen. By an arrangement of the coupling device at least partially within the envelope contour of the gear, the tendency to wedging or blocking of the clutch is reduced because lateral forces are avoided by a flush mounting of the coupling device between the shaft and gear. So it is possible, for example, to support the gear on both sides of the coupling device. Advantageously, a force transmission between coupling elements of the coupling device should be symmetrical to bearing points of the gear.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kuppeleinrichtung einen Kraftfluss im Wesentlichen fluchtend zur Kraftflussrichtung des Getrieberades zwischen Getrieberad und Welle überträgt. A further advantageous embodiment can provide that the coupling device transmits a force flow substantially in alignment with the direction of force flow of the gear wheel between the gear wheel and the shaft.

Ein Getrieberad ist beispielsweise ein Zahnrad, ein Reibrad, eine Riemenscheibe oder ähnliches, welche eine Drehbewegung auf die Welle einkoppelt bzw. eine Drehbewegung von der Welle abgreift. Der Kraftfluss am Getrieberad ist dabei im Wesentlichen lotrecht zur Drehachse der Welle ausgerichtet. Drehmomente greifen beispielsweise im Wesentlichen aus tangentialen Richtungen an. So gibt es eine Kraftflussrichtung, die im Wesentlichen in Umfangsrichtung des Getrieberades angreift. Nutzt man nunmehr die Kuppeleinrichtung, um die Kraftflussrichtung fluchtend auf die Welle zu übertragen (bzw. umgekehrt von der Welle auf das Getrieberad zu übertragen), so ist ein Auftreten von Kräften, welche ein Verkanten von Getrieberad und Welle hervorrufen könnten, vermieden. Dadurch wird ein zuverlässiges Schalten einer Kuppeleinrichtung unterstützt, welche bedarfsweise Welle und Getrieberad miteinander drehsteif kuppelt. Diese drehsteife Verbindung kann durch ein Schalten der Kupplung auch zuverlässig wieder aufgehoben werden. Eine Schaltung der Kuppeleinrichtung kann in Abhängigkeit der Relativbewegungen zwischen Getrieberad und Welle erfolgen. A gear is, for example, a gear, a friction wheel, a pulley or the like, which couples a rotational movement on the shaft or picks up a rotational movement of the shaft. The power flow at the gear wheel is aligned substantially perpendicular to the axis of rotation of the shaft. Torques, for example, essentially attack from tangential directions. Thus, there is a force flow direction which acts substantially in the circumferential direction of the gear wheel. If one now uses the coupling device in order to transmit the force flow direction aligned with the shaft (or vice versa transmitted from the shaft to the gear), so an occurrence of forces that could cause tilting of the gear and shaft, avoided. As a result, a reliable switching of a coupling device is supported, which, if necessary, rotatably coupling shaft and gear together. This torsionally rigid connection can also be reversed reliably by switching the clutch. A circuit of the coupling device can be carried out in dependence on the relative movements between the gear and the shaft.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass ein erstes Kuppelelement der Kuppeleinrichtung einen Kulissengang eines zweiten Kuppelelementes der Kuppeleinrichtung abtastet. A further advantageous embodiment may provide that a first coupling element of the coupling device scans a sliding passage of a second coupling element of the coupling device.

Ein Kuppelelement der Kuppeleinrichtung ist ein Element, welches einem winkelstarren Verbund von Welle und Getrieberad dient. Über ein Kuppelelement werden Kräfte, beispielsweise zu einem anderen Kuppelelement der Kuppeleinrichtung übertragen. So kann ein Kuppelelement der Kuppeleinrichtung beispielsweise einen Kulissengang eines zweiten Kuppelelementes abtasten und so beispielsweise zur Momentübertragung drehrichtungsabhängig einen winkelstarren Verbund zwischen erstem und zweitem Kuppelelement herstellen bzw. diesen Verbund auflösen. Der Kulissengang kann dabei verschiedenartig ausgeformt sein, wobei die abzutastende Fläche des Kulissenganges im Wesentlichen radial zur Drehachse der Welle angeordnet sein sollte. So kann ein Abtasten des zweiten Kuppelelementes durch das erste Kuppelelement im Wesentlichen aus radialen Richtungen erfolgen, so dass eine Kraftübertragung wiederum fluchtend (lotrecht zur Drehachse) zum Kraftfluss am Getrieberad erfolgt. Der Kulissengang kann beispielsweise in Form einer Kurvenscheibe ausgeführt sein. Je nach Lage (an Welle oder Getrieberad) der Kurvenscheibe kann der Kulissengang konvex oder konkav umlaufen. So ist eine äußere bzw. innere Abtastung eines Kulissenganges möglich. Als den Kulissengang des zweiten Kuppelelementes abtastendes erstes Kuppelelement kann beispielsweise eine Sperrklinke eingesetzt werden. Das erste Kuppelelement kann beispielsweise dem Getrieberad zugeordnet sein, wohingegen das zweite Kuppelelement der Welle zugeordnet ist. Es kann jedoch auch eine umgekehrte Zuordnung vorgesehen sein. Die beiden Kuppelelemente der Kuppeleinrichtung treten miteinander in Eingriff, um eine schaltbare Verbindung zwischen Getrieberad und Welle hervorzurufen. Je nach Formgebung der Kuppelelemente können beispielsweise ein einziges oder auch mehrere Sperrbereiche (Kuppelpositionen) vorgesehen sein. Vorteilhaft kann zumindest eines der Kuppelelemente, insbesondere können beide Kuppelelemente innerhalb der Hüllkontur des Getrieberades angeordnet sein. Die Hüllkontur kann beispielsweise in einer Projektion lotrecht zur Drehachse der Welle definiert sein. A coupling element of the coupling device is an element which serves a rigid connection of shaft and gear. A coupling element forces are transmitted, for example, to another coupling element of the coupling device. Thus, a coupling element of the coupling device, for example, scan a sliding passage of a second coupling element and thus produce, for example, for torque transmission directionally dependent on a directionally rigid connection between the first and second coupling element or dissolve this composite. The slide gear can be shaped differently, wherein the surface to be scanned of the sliding gear should be arranged substantially radially to the axis of rotation of the shaft. Thus, a scanning of the second coupling element by the first coupling element substantially from radial directions, so that a power transmission again in alignment (perpendicular to the axis of rotation) takes place to the power flow on the gear. The link passage can be designed for example in the form of a cam. Depending on the position (on the shaft or gear wheel) of the cam, the cam gear can rotate in a convex or concave manner. Thus, an external or inner scanning of a sliding passage is possible. As the linkage of the second coupling element scanned first coupling element can For example, a pawl can be used. The first coupling element may for example be associated with the gear wheel, whereas the second coupling element is associated with the shaft. However, it may also be provided a reverse assignment. The two coupling elements of the coupling device engage with each other to cause a switchable connection between the gear and the shaft. Depending on the shape of the coupling elements, for example, a single or multiple blocking regions (dome positions) may be provided. Advantageously, at least one of the coupling elements, in particular both coupling elements can be arranged within the envelope contour of the gear wheel. The envelope contour can be defined, for example, in a projection perpendicular to the axis of rotation of the shaft.

Es kann weiter vorteilhaft vorgesehen sein, dass der Kulissengang zumindest abschnittsweise spiralförmig verläuft. It can also be advantageously provided that the slide passage extends at least partially spirally.

Ein zumindest abschnittsweise spiralförmig verlaufender Kulissengang bietet die Möglichkeit, einen spiralförmigen Abschnitt des Kulissenganges durch einen Sperrbereich des Kulissenganges zu begrenzen. So kann der Kulissengang beispielsweise in Form einer Spirale verlaufen, welche an ihren beiden Enden über einen (insbesondere denselben) sprungartigen Sperrbereich verbunden sind. Der Kulissengang weist so eine Unstetigkeitsstelle auf. Diese Unstetigkeitsstelle kann beispielsweise im Wesentlichen radial oder konkav hinterschneidend zur Drehachse der Welle angeordnet sein, so dass ein abtastendes erstes Kuppelelement nahezu kräftefrei dem spiralförmigen Abschnitt des Kulissenganges folgen kann und gegebenenfalls über die Unstetigkeitsstelle hinwegspringt (freiläuft). Bei einer Lastflussumkehr wird ein Einkuppeln der Kuppeleinrichtung ausgelöst, wobei sich das erste Kuppelelement, beispielsweise eine Sperrklinke, an dem Sperrbereich anlegt und ein Freilaufen blockiert. So ist ein Freilauf zwischen Welle und Getriebe nur mit einem Drehrichtungssinn möglich, wohingegen bei entgegengesetztem Drehrichtungssinn ein Blockieren und Mitnehmen der Welle, beispielsweise durch ein angetriebenes Getrieberad erfolgt. Im Sinne dieser Anmeldung wird unter einem Spiralförmigen Abschnitt eine Kontur verstanden, welche eine tangentiale Komponente aufweist, so dass auch sägezahnförmig Konturen etc. als spiralförmige Abschnitte zu interpretieren sind. An at least partially spirally extending link path offers the possibility to limit a spiral section of the link passage through a blocking region of the link passage. For example, the sliding gear can run in the form of a spiral, which are connected at their two ends via a (in particular the same) jump-like blocking region. The slide way has such a point of discontinuity. This point of discontinuity can, for example, be arranged essentially radially or concavely undercutting the axis of rotation of the shaft so that a scanned first coupling element can follow the spiral section of the link path almost force-free and optionally jump over the point of discontinuity (freewheeling). When a load flow reversal engagement of the coupling device is triggered, wherein the first coupling element, such as a pawl, applies to the blocking area and blocks a freewheeling. Thus, a freewheel between the shaft and gear only with a sense of rotation is possible, whereas in opposite direction of rotation blocking and entrainment of the shaft, for example, by a driven gear. For the purposes of this application, a spiral-shaped section is understood to mean a contour which has a tangential component, so that also sawtooth-shaped contours etc. are to be interpreted as spiral-shaped sections.

Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass ein erstes Kuppelelement der Kuppeleinrichtung eine Sperrklinke aufweist. It can be advantageously provided that a first coupling element of the coupling device has a pawl.

Durch die Ausgestaltung des ersten Kuppelelementes mit einer (als eine) Sperrklinke kann diese beispielsweise federbelastet oder auch gravitationsbelastet an einem Kulissengang des zweiten Kuppelelementes anliegen und den Kulissengang abtasten. Die Sperrklinke sollte dabei möglichst vollständig fluchtend in der Kontur des Getrieberades angeordnet sein, wobei eine Schwenkbewegung der Sperrklinke im Wesentlichen lotrecht zur Drehachse der Welle erfolgen sollte. Dies weist den Vorteil auf, dass die Sperrklinke auch bei einem Verschwenken derselben nicht aus der Hüllkontur des Getrieberades herausgeschoben wird. Die erste Kuppeleinrichtung kann beispielsweise in einer taschenartigen Ausnehmung des Getrieberades angeordnet sein. The design of the first coupling element with a (as a) pawl, for example, this spring-loaded or gravitationally loaded abut a sliding passage of the second coupling element and scan the sliding passage. The pawl should be arranged as completely aligned as possible in the contour of the gear, wherein a pivoting movement of the pawl should be made substantially perpendicular to the axis of rotation of the shaft. This has the advantage that the pawl is not pushed out of the envelope contour of the gear even when pivoting the same. The first coupling device can be arranged for example in a pocket-like recess of the gear.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass ein zweites Kuppelelement der Kuppeleinrichtung ein Sperrrad aufweist. A further advantageous embodiment provides that a second coupling element of the coupling device has a ratchet wheel.

Ein Sperrrad kann beispielweise einen Kulissengang aufweisen, der zumindest abschnittsweise spiralförmig ausgeführt ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von spiralförmigen Abschnitten am Kulissengang hintereinander angeordnet ist, so dass ein Sägezahnverlauf entsteht, welcher von dem ersten Kuppelelement abgetastet wird. Je nach Anzahl der einzelnen Abschnitte mit spiralförmigem Anstieg kann vor einem Einkuppeln von Welle und Getrieberad ein größerer oder kleinerer Winkelbereich überstriffen werden. Ein Sperrrad kann beispielsweise als Kurvenscheibe ausgeführt sein. Eine Positionierung von erstem und zweitem Kuppelelement an der Welle bzw. an dem Getrieberad kann auch in umgekehrter Form erfolgen. Je nach Lagerort des Sperrrades ergibt sich so beispielsweise eine aus radialer Richtung innen oder eine außen abzutastende Kontur. A ratchet wheel may, for example, have a sliding gear, which is at least partially spirally executed. However, it can also be provided that a multiplicity of spiral-shaped sections is arranged behind one another on the link path, so that a sawtooth course is created, which is scanned by the first coupling element. Depending on the number of individual sections with a spiral rise, a larger or smaller angular area may be swept over before the shaft and gear are engaged. A ratchet wheel may for example be designed as a cam. A positioning of the first and second coupling element on the shaft or on the gear can also be done in reverse form. Depending on the storage location of the ratchet wheel results so for example, from the radial direction inside or outside scanned contour.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass eine Nabe des Getrieberades von der Kuppeleinrichtung geführt ist. Furthermore, it can be advantageously provided that a hub of the gear is guided by the coupling device.

Das Getrieberad ist möglichst drehbeweglich zu lagern, wobei die Lagerung koaxial zur Welle erfolgen sollte. Nutzt man nunmehr die Kuppeleinrichtung, welche funktional (Kraftflussrichtung) zwischen Getrieberad und Welle angeordnet ist, so kann auf zusätzliche Halteeinrichtungen verzichtet werden. Auch eine Führung des Getrieberades an der Kuppeleinrichtung trägt dazu bei, dass ein Verkanten von Getrieberad und Welle entgegengewirkt ist. Die Kuppeleinrichtung kann beispielsweise ein kreiszylindrisches Gleitlager zur Verfügung stellen, auf welchem die Nabe des Getrieberades drehbeweglich aufsitzend, gelagert ist. The gear should be stored as rotatable as possible, the storage should be coaxial with the shaft. If one now uses the coupling device, which is arranged functionally (force flow direction) between the gear wheel and the shaft, additional holding devices can be dispensed with. Also, a guide of the gear on the coupling device contributes to the fact that a tilting of the gear and shaft is counteracted. The coupling device can provide, for example, a circular-cylindrical slide bearing on which the hub of the gear wheel is seated in a rotationally movable manner.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Getrieberad an der Kuppeleinrichtung axial gesichert ist. A further advantageous embodiment may provide that the gear on the coupling device is axially secured.

Eine axiale Sicherung des Getrieberades an der Kuppeleinrichtung führt dazu, dass eine leichtgängige relative Drehbewegung zwischen Getrieberad und Welle zugelassen ist und eine axiale relative Bewegbarkeit zwischen Getrieberad und Welle unterbunden ist. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Lagerschalen winkelstarr mit dem Getrieberad oder auch mit der Kuppeleinrichtung verbunden sind, so dass eine axiale Begrenzung des Getrieberades gegeben ist. Ein Kuppelelement der Kuppeleinrichtung kann als axialer Anschlag dienen. Insbesondere bei einem winkelstarren Verbund der Lagerschalen mit dem Getrieberad besteht die Möglichkeit auch einen Sitz der Sperrklinke zu sichern. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zum Sitz der Sperrklinke eine Ausnehmung verwandt ist, in welche ein Lagerbolzen eingelassen ist, wobei der Lagerbolzen der Sperrklinke vor einem axialen Herausrutschen durch Lagerschalen des Sperrrades geschützt ist. Somit können die Lagerschalen zum einen einem axialen Versatz des Getrieberades auf der Welle entgegenwirken. Zum anderen kann auch eine axiale Sicherung einer beispielsweisen drehbeweglich am Getrieberad gelagerten Sperrklinke erfolgen. An axial securing of the gear on the coupling device causes a smooth relative rotational movement between Gear and shaft is permitted and an axial relative mobility between gear and shaft is prevented. Thus, for example, be provided that bearing shells are rigidly connected to the gear or with the coupling device, so that an axial limit of the gear is given. A coupling element of the coupling device can serve as an axial stop. In particular, in a rigid angle composite of the bearing shells with the gear, it is also possible to secure a seat of the pawl. For example, it may be provided that a recess is used for the seat of the pawl, in which a bearing pin is inserted, wherein the bearing pin of the pawl is protected against axial slipping out by bearing shells of the ratchet wheel. Thus, the bearing shells can counteract on the one hand to an axial offset of the gear on the shaft. On the other hand, an axial securing of an example, rotatably mounted on the gear pawl can be done.

Weiterhin kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Sperrklinke, insbesondere schwenkbar am Getrieberad gelagert ist. Furthermore, it can be advantageously provided that the pawl, in particular pivotally mounted on the gear.

Wird die Sperrklinke am Getrieberad gelagert, so ist es in einfacher Weise möglich, die Kuppeleinrichtung fluchtend in der Hüllkontur des Getrieberades zu lagern. Beispielsweise kann die Sperrklinke in einer Ausnehmung am Getrieberad eingesetzt sein, so dass ein Hervorspringen der Sperrklinke aus der Hüllkontur des Getrieberades nicht erfolgt. Insbesondere kann die Sperrklinke sowie weitere Teile der Kuppeleinrichtung in einer radialen Projektion bezüglich der Drehachse des Getrieberades vollständig fluchtend innerhalb der Hüllkontur des Getrieberades angeordnet sein. Bei einem schwenkbaren Anordnen des Sperrelementes ist es beispielsweise möglich, die Sperrklinke am Getrieberad zu lagern und so eine Bewegung des Lagers des Sperrelementes gemeinsam mit dem Getrieberad zuzulassen. Die Sperrklinke kann in eine taschenartige Ausnehmung eingesetzt sein. Eine taschenartige Ausnehmung kann sich beispielsweise an einer Innenwandung in radialer Richtung öffnen. If the pawl is mounted on the gear, so it is easily possible to store the coupling device in alignment in the envelope contour of the gear. For example, the pawl may be inserted in a recess on the gear, so that a jumping out of the pawl does not take place from the envelope contour of the gear. In particular, the pawl and other parts of the coupling device can be arranged in a radial projection with respect to the axis of rotation of the gear completely aligned within the envelope contour of the gear. In a pivotable arrangement of the locking element, it is for example possible to store the pawl on the gear and so allow movement of the bearing of the locking element together with the gear. The pawl may be inserted into a pocket-like recess. A pocket-like recess can open, for example, on an inner wall in the radial direction.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das zweite Kuppelelement drehsteif mit der Welle verbunden ist. Furthermore, it can be advantageously provided that the second coupling element is torsionally rigidly connected to the shaft.

Das zweite Kuppelelement kann beispielsweise drehsteif mit der Welle verbunden sein, wobei zur Erzeugung eines Einkuppelns das zweite Kuppelelement mit einem ersten Kuppelelement in Wirkverbindung treten kann, so dass ein drehstarrer Verbund der beiden Kuppelelemente der Kuppeleinrichtung gegeben ist. Die beiden Kuppelelemente können beispielsweise formschlüssig oder auch kraftschlüssig miteinander in Verbindung stehen. Vorteilhafterweise kann auch eine kombinierte Kraft- und Formschlussverbindung zwischen den Kuppelelementen der Kuppeleinrichtung vorgesehen sein. Das zweite Kuppelelement kann beispielsweise als diskretes Element ausgeformt sein. Die Welle und das zweite Kuppelelement können beispielsweise formschlüssig, kraftschlüssig oder auch stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Das zweite Kuppelelement kann auch als integraler Bestandteil der Welle ausgeformt sein. The second coupling element can for example be torsionally rigidly connected to the shaft, wherein the second coupling element can interact with a first coupling element to produce a coupling, so that a torsionally rigid composite of the two coupling elements of the coupling device is given. The two coupling elements can, for example, form-locking or non-positively connected with each other. Advantageously, a combined force and positive connection between the coupling elements of the coupling device can be provided. The second coupling element may for example be formed as a discrete element. The shaft and the second coupling element may, for example, be connected to one another in a form-fitting, non-positive or cohesive manner. The second coupling element can also be formed as an integral part of the shaft.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die Kuppeleinrichtung eine drehrichtungsabhängige Freilaufeinrichtung ist. A further advantageous embodiment can provide that the coupling device is a direction-dependent freewheel device.

Eine drehrichtungsabhängige Freilaufeinrichtung ist eine Kuppeleinrichtung, welche eine Relativbewegung zweier Kuppelelemente ermöglicht bzw. eine Übertragung einer Kraft zwischen den beiden Kuppelelementen der Kuppeleinrichtung ermöglicht. Eine Schaltung der Freilaufeinrichtung erfolgt dabei bevorzugt in Abhängigkeit einer Relativdrehbewegung zwischen Getrieberad und Welle. Eine Freilaufeinrichtung wird auch als Überholkupplung bezeichnet, da bei einem Umkehren der Relativbewegung zwischen Welle und Getrieberad ein Auskuppeln erfolgen kann. In diesem Moment „überholt“ das getriebene Kuppelelement das treibende Kuppelelement. A rotational direction-dependent freewheel device is a coupling device, which allows a relative movement of two coupling elements or enables a transmission of a force between the two coupling elements of the coupling device. A circuit of the freewheel device is preferably carried out in dependence on a relative rotational movement between the gear and shaft. A freewheel device is also referred to as a overrunning clutch, since a disengagement can take place when the relative movement between the shaft and the gear wheel is reversed. At this moment, the driven coupling element "overtakes" the driving coupling element.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Zeichnung schematisch gezeigt und nachfolgend näher beschrieben. In the following an embodiment of the invention is shown schematically in a drawing and described in more detail below.

Dabei zeigt die It shows the

1 eine schematische Darstellung einer Schaltgeräteantriebseinrichtung, die 1 a schematic representation of a switching device drive device, the

2 eine Explosionsdarstellung einer Kuppeleinrichtung nebst Getrieberad, die 2 an exploded view of a coupling device together with gear, the

3 eine Schnittdarstellung der Kuppeleinrichtung nebst Getrieberad sowie die 3 a sectional view of the coupling device together with gear and the

4 eine weitere Schnittdarstellung der Kuppeldarstellung nebst Getrieberad. 4 Another sectional view of the dome representation together with gear.

In der 1 ist eine perspektivische Ansicht (im Rahmen mit unterbrochener Volllinie einer freigeschnittenen Schaltgeräteantriebseinrichtung) dargestellt. Die in der 1 gezeigte Schaltgeräteantriebseinrichtung weist ein Getriebe auf, welches eine Welle 1 umfasst. Die Welle 1 ist drehbeweglich gelagert. An einem ersten Ende 2 ist ein Getrieberad 3 auf die Welle 1 aufgesetzt. Die Position des Getrieberades 3 ist hier nur beispielhaft am ersten Ende 2 der Welle 1 dargestellt. Das Getrieberad 3 kann sich auch an beliebiger Position in axialer Erstreckung der Welle 1 befinden. Über das Getrieberad 3 kann eine Bewegung auf die Welle 1 übertragen werden. Dazu ist das Getrieberad 3 vorliegend als Zahnrad ausgebildet, in welches weitere Zahnräder eingreifen. Über die weiteren Zahnräder ist eine Untersetzung gegeben, so dass beispielsweise mittels einer Kurbel 4 eine Drehbewegung auf der Welle 1 unter Zwischenschaltung des Getrieberades 3 übertragen werden kann. Durch die Untersetzung wird die an der Kurbel 4 aufzubringende Kraft reduziert, so dass die Kurbel 4 beispielsweise auch durch einen Menschen bedient werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein motorischer Antrieb 4a der Welle 1 vorgesehen sein, wobei ein Ankoppeln einer elektromotorischen Kraft ebenfalls über das Getrieberad 3 auf die Welle 1 erfolgen kann. In the 1 Fig. 3 is a perspective view (in the broken-line frame of a cut-away switching device driving device). The in the 1 Switching device drive device shown has a gear, which is a shaft 1 includes. The wave 1 is rotatably mounted. At a first end 2 is a gear wheel 3 on the wave 1 placed. The position of the gear wheel 3 Here is just an example at the first end 2 the wave 1 shown. The gear wheel 3 can also be at any position in the axial extent of the shaft 1 are located. About the gear wheel 3 can move on the shaft 1 be transmitted. This is the gear wheel 3 in the present case designed as a gear, in which other gears intervene. About the other gears a reduction is given, so that for example by means of a crank 4 a rotary motion on the shaft 1 with the interposition of the gear 3 can be transferred. Due to the reduction, the at the crank 4 reduces applied force, so that the crank 4 for example, can be operated by a human. Alternatively or additionally, a motor drive 4a the wave 1 be provided, wherein a coupling of an electromotive force also via the gear 3 on the wave 1 can be done.

An einem zweiten Ende 5 der Welle 1 ist ein Kurbelarm 6 angeordnet. Über den Kurbelarm 6 ist mittels eines Pleuels eine Wandlung einer Drehbewegung der Welle 1 in eine lineare Bewegung ermöglicht, so dass eine Einschaltfeder 7 gespannt werden kann. Neben einer Einschaltfeder 7 ist auch die Verwendung einer Ausschaltfeder 8 vorgesehen. Die Ausschaltfeder 8 kann ebenfalls im Zuge einer Drehbewegung, beispielsweise zeitgleich mit der Einschaltfeder 7 oder folgend gespannt werden. Dazu ist auf der Welle 1 eine erste Kurvenscheibe 9 angeordnet, welche bei Rotation der Welle 1 eine Bewegung auf einen ersten Schwenkhebel 10 überträgt. Der erste Schwenkhebel 10 sitzt auf einer drehbeweglich gelagerten Hilfswelle auf. Die Drehachsen der Welle 1 und der Hilfswelle sind annähernd parallel ausgerichtet. An der Hilfswelle ist ein Kurbelarm 6a angeordnet, über welchen eine auf dem ersten Schwenkhebel 10 übertragene Drehbewegung in eine Linearbewegung zum Spannen der Ausschaltfeder 8 gewandelt wird. Über die Hilfswelle ist eine Bewegung auf eine kinematische Kette 12 abgebbar. So kann beispielsweise am Kurbelarm 6a der Hilfswelle eine Einschaltbewegung in die kinematische Kette 12 sowie mit umgekehrtem Richtungssinn eine Ausschaltbewegung in die kinematische Kette 12 eingekoppelt werden. At a second end 5 the wave 1 is a crank arm 6 arranged. About the crank arm 6 is by means of a connecting rod a conversion of a rotational movement of the shaft 1 in a linear motion, allowing a switch-on spring 7 can be stretched. In addition to a switch-on spring 7 is also the use of a Ausschaltfeder 8th intended. The opening spring 8th can also in the course of a rotary motion, for example, at the same time as the closing spring 7 or be stretched following. This is on the shaft 1 a first cam 9 arranged, which during rotation of the shaft 1 a movement on a first pivot lever 10 transfers. The first pivot lever 10 sits on a rotatably mounted auxiliary shaft. The axes of rotation of the shaft 1 and the auxiliary shaft are aligned approximately parallel. At the auxiliary shaft is a crank arm 6a arranged, via which one on the first pivot lever 10 transmitted rotary motion in a linear movement to tension the Ausschaltfeder 8th is converted. About the auxiliary shaft is a movement on a kinematic chain 12 dispensable. For example, on the crank arm 6a the auxiliary shaft a switch-on movement in the kinematic chain 12 as well as with reversed sense of direction a switch-off movement in the kinematic chain 12 be coupled.

Dem ersten Schwenkhebel 10 ist weiterhin ein Dämpfer 11a zugeordnet, welcher die Schwenkbewegung des ersten Schwenkhebels 10 dämpft. Weiterhin ist der Welle 1 ein weiterer Dämpfer 11b zugeordnet, welcher über eine zweite Kurvenscheibe, die mit der Welle 1 drehstarr verbunden ist, angesteuert wird. Über die zweite Kurvenscheibe wird ein in Abhängigkeit einer Bewegung der Welle 1 die Dämpfungswirkung des weiteren Dämpfers 11b anpasst. The first pivot lever 10 is still a damper 11a associated with which the pivotal movement of the first pivot lever 10 attenuates. Furthermore, the wave is 1 another damper 11b assigned, which has a second cam, which coincides with the shaft 1 torsionally connected, is controlled. About the second cam is a function of a movement of the shaft 1 the damping effect of the other damper 11b adapts.

Über die kinematische Kette 12, welche in der 1 symbolhaft als lineare Verbindung ausgeführt ist, ist die Ausschaltfeder 8 über den zugeordneten Kurbelarm 6a mit einem Umlenkgetriebe 13 verbunden. Das Umlenkgetriebe 13 dient einem Übertragen einer von der kinematischen Kette 12 abgegebenen Bewegung zu relativ zueinander bewegbaren Schaltkontaktstücken 14a, 14b. Die Schaltkontaktstücke 14a, 14b sind beispielsweise innerhalb eines Kapselungsgehäuses angeordnet. Über das Umlenkgetriebe 13 kann eine Bewegung der kinematischen Kette 12 in das Kapselungsgehäuse eingeleitet werden. Das Kapselungsgehäuse kann beispielsweise ein fluiddichtes Kapselungsgehäuse sein, in welchem beispielsweise ein elektrisch isolierendes Gas eingeschlossen ist. Vorliegend ist vorgesehen, dass lediglich eines der Schaltkontaktstücke 14b bewegbar angeordnet ist, wohingegen das andere Schaltkontaktstück 14a ortsfest ausgeführt ist. Die Schaltkontaktstücke 14a, 14b sind in der 1 stark schematisiert dargestellt. Es ist auch möglich, dass sowohl das erste als auch das zweite Schaltkontaktstück 14a, 14b während einer Schalthandlung einer Bewegung unterworfen sind. Über die Schaltkontaktstücke 14a, 14b ist ein Strompfad 15 unterbrechbar bzw. herstellbar. Vorliegend ist lediglich eine einphasige Ausgestaltung der Schaltkontaktstücke 14a, 14b vorgesehen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die kinematische Kette 12 eine Bewegung auf mehrere Umlenkgetriebe mehrerer Strompfade mit mehreren Schaltkontaktstücken 14a, 14b überträgt. Eine derartige Konstruktion ist beispielsweise von Vorteil, um ein mehrphasiges Elektroenergieübertragungssystem schalten zu können. In diesem Falle können beispielsweise drei Strompfade 15 zeitgleich bzw. mit einem bestimmten Zeitverzug zueinander geschaltet werden. About the kinematic chain 12 which in the 1 symbolically designed as a linear connection is the opening spring 8th over the assigned crank arm 6a with a reversing gear 13 connected. The reversing gear 13 serves to transmit one of the kinematic chain 12 output movement to relatively movable switching contact pieces 14a . 14b , The switching contact pieces 14a . 14b are arranged for example within an encapsulating housing. About the reversing gear 13 can be a movement of the kinematic chain 12 be introduced into the encapsulating. The encapsulating housing may, for example, be a fluid-tight encapsulating housing in which, for example, an electrically insulating gas is enclosed. In the present case, it is provided that only one of the switching contact pieces 14b is movably arranged, whereas the other switching contact piece 14a is executed stationary. The switching contact pieces 14a . 14b are in the 1 shown in a very schematic way. It is also possible that both the first and the second switching contact piece 14a . 14b are subjected to a movement during a switching operation. About the switching contact pieces 14a . 14b is a current path 15 interruptible or producible. In the present case, only a single-phase design of the switching contact pieces 14a . 14b intended. However, it can also be provided that the kinematic chain 12 a movement to several deflection of multiple current paths with multiple switching contact pieces 14a . 14b transfers. Such a construction is advantageous, for example, in order to switch a polyphase electric power transmission system. In this case, for example, three current paths 15 be switched to each other at the same time or with a certain time delay.

Im Folgenden soll die Funktionsweise einer Schaltgeräteantriebseinrichtung prinzipiell erläutert werden. Mittels der Kurbel 4 oder einer alternativen Antriebseinrichtung wird eine Drehbewegung auf das Getrieberad 3 aufgebracht. Das Getrieberad 3 seinerseits kuppelt eine Drehbewegung mit einem ersten Richtungssinn auf die Welle 1 ein. Die Welle 1 wird in Rotation versetzt. Entsprechend wird der Kurbelarm 6 in Rotation versetzt und es erfolgt eine Ladung eines Energiespeichers. Vorliegend wird die Einschaltfeder 7 gespannt. Die in der Einschaltfeder 7 gespeicherte Energie steht zur Verfügung, um eine rasche Einschaltbewegung zwischen den Schaltkontaktstücken 14a, 14b zu erzeugen. Mit Abschluss der Spannung der Einschaltfeder 7 wird über Endlagenschalter 16 eine Antriebsbewegung, die beispielsweise über einen motorischen Antrieb 4a vorgenommen wird, abgesteuert. Beispielsweise kann bei einer elektromotorischen Einkoppelung einer Bewegung die Energiezufuhr zum Elektromotor unterbrochen werden. Die Lage des Kurbelarmes 6, wie in der 1 gezeigt, entspricht etwa der Position, welche eingenommen wird, wenn die Einschaltfeder 7 gespannt ist und die Schaltgeräteantriebseinrichtung für einen Einschaltvorgang schaltklar ist. Der Endlagenschalter 16 bzw. ein analoges Element kann genutzt werden, um über die erste Kurvenscheibe 9 ein Verklinken der gespannten Einschaltfeder 7 vorzunehmen. Ein Verklinken kann beispielsweise nach Überschreiten eines Totpunktes erfolgen, so dass mit einem Freigeben einer Verriegelung, beispielsweise an der ersten Kurvenscheibe 9, die in der Einschaltfeder 7 gespeicherte Energie über die Welle 1 und die erste Kurvenscheibe 9 auf den ersten Schwenkhebel 10 übertragen werden kann. Die Welle 1 wird dabei mit dem ersten Richtungssinn bewegt. Der erste Schwenkhebel 10 dreht sich dabei in Richtung des punktierten Pfeiles, wie an der Hilfswelle markiert. Dabei wird zum Einen der Kurbelarm 6a der Hilfswelle mit bewegt, wodurch die kinematische Kette 12 eine Bewegung auf das Umlenkgetriebe 13 und folglich auf das bewegbar gelagerte Schaltkontaktstück 14b abgibt und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Schaltkontaktstücken 14a, 14b hergestellt wird (Strompfad 15 durchgeschaltet). Zeitgleich wird bei dieser Bewegung am Kurbelarm 6a der Hilfswelle ein Spannen der Ausschaltfeder 8 vorgenommen. So ist im eingeschalteten Zustand der Schaltkontaktstücke 14a, 14b die Ausschaltfeder 8 gespannt und beispielsweise am ersten Schwenkhebel 10 eine entsprechende Verklinkung vorgenommen (z. B. über Endlagenschalter 16 oder analoges Element). In dieser Stellung sind die Welle 1 sowie die Hilfswelle voneinander entkoppelt, so dass nunmehr beispielsweise die Möglichkeit besteht, erneut die Einschaltfeder 7 durch eine Rotation der Welle 1 mit erstem Richtungssinn zu spannen und nach erfolgter Spannung zu verklinken. Dieses Spannen der Einschaltfeder 7 kann in eingeschaltetem Zustand der Schaltkontaktstücke 14a, 14b bei gespannter Ausschaltfeder 8 erfolgen. Die Bewegung der Welle 1 ist entkoppelt von einer Bewegung der Hilfswelle. Die Hilfswelle verbleibt in Ruhe. In the following, the mode of operation of a switching device drive device will be explained in principle. By means of the crank 4 or an alternative drive means is a rotational movement on the gear 3 applied. The gear wheel 3 in turn, a rotary motion coupled with a first sense of direction on the shaft 1 one. The wave 1 is set in rotation. Accordingly, the crank arm 6 set in rotation and there is a charge of an energy storage. In the present case, the closing spring 7 curious; excited. The in the closing spring 7 stored energy is available to a rapid switch-on movement between the switching contact pieces 14a . 14b to create. With completion of the voltage of the closing spring 7 is via limit switch 16 a drive movement, for example via a motor drive 4a is made, discarded. For example, in an electromotive coupling of a movement, the power supply to the electric motor can be interrupted. The location of the crank arm 6 , like in the 1 shown corresponds approximately to the position which is taken when the closing spring 7 is excited and the switching device drive device is switch-clear for a switch-on. The limit switch 16 or an analog element can be used to over the first cam 9 a latching of the tensioned closing spring 7 make. Latching can for example be done after exceeding a dead center, so that with a release of a lock, for example on the first cam 9 that in the closing spring 7 stored energy over the wave 1 and the first cam 9 on the first pivot lever 10 can be transferred. The wave 1 is moved with the first sense of direction. The first pivot lever 10 turns in the direction of the dotted arrow, as marked on the auxiliary shaft. This is the one hand, the crank arm 6a the auxiliary shaft with moves, causing the kinematic chain 12 a movement on the reversing gear 13 and consequently to the movably mounted switching contact piece 14b emits and an electrically conductive connection between the two switching contact pieces 14a . 14b is produced (current path 15 switched). At the same time, this movement is on the crank arm 6a the auxiliary shaft clamping the Ausschaltfeder 8th performed. So is in the on state of the switching contact pieces 14a . 14b the opening spring 8th cocked and for example on the first pivot lever 10 a corresponding latching made (eg via limit switch 16 or analog element). In this position are the shaft 1 and the auxiliary shaft decoupled from each other, so that now, for example, the possibility exists again the closing spring 7 by a rotation of the shaft 1 to tension with the first sense of direction and to latch after the voltage has been applied. This tensioning of the closing spring 7 can be switched on the switching contact pieces 14a . 14b with tensioned opening spring 8th respectively. The movement of the wave 1 is decoupled from a movement of the auxiliary shaft. The auxiliary shaft remains at rest.

Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die Einschaltfeder 7 unabhängig vom Schaltzustand der Schaltkontaktstücke 14a, 14b zu spannen und stets Energie vorzuhalten, um stets eine sichere Ausschaltmöglichkeit der Schaltkontaktstücke 14a, 14b zu haben. As a result, the possibility exists, the closing spring 7 regardless of the switching state of the switching contact pieces 14a . 14b to tension and always keep energy, always a safe switch-off possibility of switching contact pieces 14a . 14b to have.

Bei einem Ausschaltvorgang wird die Verklinkung beispielsweise am ersten Schwenkhebel 10 aufgehoben, so dass die in der Ausschaltfeder 8 gespeicherte Energie freigesetzt wird und eine Bewegung in Richtung der schräg schraffierten Pfeile über den Kurbelarm 6a der Hilfswelle ausgelöst werden kann. Über die kinematische Kette 12 wird von dem Kurbelarm 6a der Hilfswelle eine Ausschaltbewegung am Umlenkgetriebe 13 erzeugt, so dass ein Öffnen der Schaltkontaktstücke 14a, 14b durch eine Bewegung des bewegbar gelagerten Schaltkontaktstückes 14b relativ zum ortsfest positionierten Schaltkontaktstück 14a erfolgt. Bei einem Einschaltvorgang und einem Ausschaltvorgang wird die Hilfswelle jeweils mit entgegengesetztem Richtungssinn bewegt. Sofern während des Einschaltzustandes ein „Nachladen“ der Einschaltfeder 7 erfolgt ist, ist die Schaltgeräteantriebseinrichtung bereits unmittelbar nach einem Ausschaltvorgang wieder in der Lage, einen Einschaltvorgang mit damit verbundenem Spannen der Ausschaltfeder 8 auszulösen. In a turn-off, the latch is, for example, on the first pivot lever 10 lifted, so that in the opening spring 8th stored energy is released and a movement in the direction of the obliquely hatched arrows on the crank arm 6a the auxiliary shaft can be triggered. About the kinematic chain 12 is from the crank arm 6a the auxiliary shaft a turn-off on the reversing gear 13 generates, so that opening the switching contact pieces 14a . 14b by a movement of the movably mounted switching contact piece 14b relative to the stationary positioned switching contact piece 14a he follows. At a switch-on and a switch-off, the auxiliary shaft is moved in each case with opposite sense of direction. If, during the switch-on state, a "reload" of the closing spring 7 is done, the switching device drive means is already immediately after a switch-off again in a position to a switch-on with it connected clamping the switch-off 8th trigger.

Durch eine derartige Konstruktion ist sichergestellt, dass die Welle 1 ausschließlich mit ein und demselben ersten Richtungssinn angetrieben ist, wohingegen die Hilfswelle mit unterschiedlichem Richtungssinn während eines Einschaltvorganges und während eines Ausschaltvorganges gedreht wird. Dabei ist über die Art der Koppelung der Welle 1 sowie der Hilfswelle sichergestellt, dass in eingeschaltetem Zustand Hilfswelle und Welle 1 voneinander entkoppelt sind, so dass die Einschaltfeder 7 in eingeschaltetem Zustand gespannt werden kann, ohne eine Bewegung an der Hilfswelle unmittelbar zu bewirken. Such a construction ensures that the shaft 1 is driven only with one and the same first direction sense, whereas the auxiliary shaft is rotated with different sense of direction during a switch-on and during a switch-off. It is about the type of coupling of the shaft 1 and the auxiliary shaft ensures that when switched on auxiliary shaft and shaft 1 are decoupled from each other, so that the closing spring 7 can be tensioned in the on state, without causing a movement on the auxiliary shaft directly.

Bei einem Entladen der Einschaltfeder 7 wird innerhalb von Bruchteilen einer Sekunde (wohingegen ein Aufladen der Einschaltfeder 7 im Sekundenbereich liegt) eine Bewegung auf die Hilfswelle sowie die kinematische Kette 12 und im Folgenden auf das beweglich gelagerte Schaltkontaktstück 14b abgegeben. Mit Erreichen der Einschaltlage an den Schaltkontaktstücken 14a, 14b ist auch die Ausschaltfeder 8 gespannt, wobei die Welle 1 sowie die Hilfswelle voneinander entkopppelt sind. Nunmehr besteht die Gefahr, dass nach erfolgter Entkoppelung ein Überschwingen der zuvor noch treibenden Einschaltfeder 7 bzw. des Kurbelarmes 6 und der Welle 1 erfolgt. Zum Erreichen einer eigenstabilen Lage kann nach einem erfolgten Überschwingen ein Rückschwingen der Welle 1 bzw. des Kurbelarmes 6 erfolgen, wobei dabei unter Nutzung einer Kuppeleinrichtung am Getrieberad 3 dieses während eines Rückschwingens von der Welle 1 entkuppelt wird. Ein „Rückwärtsdrehen“ von Kurbel 4 bzw. des motorischen Antriebs 4a ist so verhindert. When unloading the closing spring 7 is within fractions of a second (whereas charging the closing spring 7 in seconds) is a movement on the auxiliary shaft and the kinematic chain 12 and in the following on the movably mounted switching contact piece 14b issued. Upon reaching the switch-on position on the switching contact pieces 14a . 14b is also the opening spring 8th looking forward to the wave 1 and the auxiliary shaft are decoupled from each other. Now there is the danger that after decoupling an overshoot of the previously still driving switch-on 7 or the crank arm 6 and the wave 1 he follows. To achieve an inherently stable position can after a successful overshoot a back swing of the shaft 1 or the crank arm 6 carried out while using a coupling device on the gear 3 this during a return swing from the shaft 1 is decoupled. A "reverse rotation" of crank 4 or the motor drive 4a is so prevented.

Um ein Zerstören der zum Antrieb notwendigen Einrichtungen zu verhindern, ist das Getrieberad mit der Kuppeleinrichtung versehen, mittels welcher bedarfsweise ein Einkuppeln des Getrieberades 3 mit der Welle 1 bzw. ein Entkuppeln des Getrieberades 3 von der Welle 1 vorgenommen werden kann. Vorliegend ist diese Kuppeleinrichtung eine drehrichtungsabhängige Freilaufeinrichtung. In order to prevent destruction of the necessary equipment for driving, the gear is provided with the coupling device, by means of which, if necessary, a coupling of the gear 3 with the wave 1 or a decoupling of the gear 3 from the wave 1 can be made. In the present case, this coupling device is a direction-dependent freewheel device.

Der Aufbau der Kuppeleinrichtung wird im Folgenden anhand der 2, 3 und 4 näher erläutert. The structure of the coupling device is described below with reference to 2 . 3 and 4 explained in more detail.

Die 2 zeigt den Aufbau eines Getrieberades 3. Das Getrieberad 3 weist einen Zahnkranz 17 auf, welcher im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgestaltet ist. An der Außenmantelfläche ist die Verzahnung des Zahnkranzes aufgebracht. Über die Verzahnung des Zahnkranzes 17 kann über eine Kurbel/Motor und die zwischengeschalteten Zahnräder eine Drehbewegung auf das Getrieberad 3 aufgebracht werden. Innenmantelseitig im Zahnkranz 17 ist eine Ausnehmung 18 eingebracht. Die Ausnehmung 18 ist taschenartig in radialer Richtung in eine Innenmantelfläche des Zahnkranzes 17 eingebracht (vgl. Darstellung der 3, 4). Die Ausnehmung 18 dient der Aufnahme eines ersten Kuppelelementes 19, welches in Form einer Sperrklinke ausgeführt ist. In der Darstellung der 2 ist die Sperrklinke noch außerhalb der Ausnehmung 18 dargestellt. Die Sperrklinke 18 ist mit einem Drehlager ausgestattet, dessen Drehachse im Wesentlichen parallel zur Drehachse des Getrieberades 3 angeordnet ist. Mittels eines Führungsbolzens 20, welcher von einer Lagerbuchse umgeben ist, ist das erste Koppelelement 19 schwenkbeweglich ortsfest am Zahnkranz 17 positioniert. Zur Positionierung des ersten Kuppelelementes 19 sind in Taschenwangen der Ausnehmung 18 Ausnehmungen (Bohrungen) 21 eingebracht, in welchen der Führungsbolzen 20 gelagert ist. Mittels eines Federelementes 22 wird die Sperrklinke in Richtung Zentrum des Zahnkranzes 17 aus radialer Richtung gepresst. The 2 shows the structure of a gear wheel 3 , The gear wheel 3 has a sprocket 17 on, which is designed substantially hollow cylindrical. On the outer surface of the toothing of the ring gear is applied. About the teeth of the sprocket 17 can via a crank / motor and the intermediate gears a rotary motion on the gear 3 upset become. Inner shell side in the sprocket 17 is a recess 18 brought in. The recess 18 is pocket-like in the radial direction in an inner circumferential surface of the sprocket 17 introduced (see illustration of 3 . 4 ). The recess 18 serves to receive a first coupling element 19 , which is designed in the form of a pawl. In the presentation of the 2 the pawl is still outside the recess 18 shown. The pawl 18 is equipped with a pivot bearing whose axis of rotation is substantially parallel to the axis of rotation of the gear 3 is arranged. By means of a guide pin 20 , which is surrounded by a bearing bush, is the first coupling element 19 pivotally stationary on the sprocket 17 positioned. For positioning the first coupling element 19 are in pocket cheeks of the recess 18 Recesses (holes) 21 introduced, in which the guide pin 20 is stored. By means of a spring element 22 the pawl is towards the center of the sprocket 17 pressed from the radial direction.

Beabstandet zur Innenmantelfläche ist fluchtend zum Zahnkranz 17 ein zweites Kuppelelement 23 angeordnet. Das zweite Kuppelelement 23 verfügt über einen Kulissengang 24 (Kurvenscheibe), welcher eine abzutastende (konvexe) Kulissenfläche aufweist, welche im Wesentlichen aus radialer Richtung abzutasten ist. Vorliegend ist der Kulissengang 24 spiralförmig ausgebildet, wobei die Spirale begrenzend eine Sperrfläche 25 einen Übergang zwischen den Enden der einzigen Spirale vornimmt. Über das Federelement 22 wird die Sperrklinke auf den Kulissengang 24 des zweiten Kuppelelementes 23 gepresst. Spaced to the inner surface is in alignment with the ring gear 17 a second coupling element 23 arranged. The second coupling element 23 has a sliding gate 24 (Cam), which has a scanned (convex) cam surface, which is to be scanned substantially from the radial direction. In the present case is the sliding gate 24 spirally formed, wherein the spiral bounding a blocking surface 25 makes a transition between the ends of the single spiral. About the spring element 22 the pawl is on the sliding passage 24 of the second coupling element 23 pressed.

Das zweite Kuppelelement 23 mit seinem Kulissengang 24 ist außenmantelseitig auf einer Buchse angeordnet, wobei die Buchse innenmantelseitig mit einer vielzahnigen Profilierung 26 versehen ist. Die vielzahnige Profilierung 26 dient einem formschlüssigen Einsetzen der Welle 1, so dass zwischen dem zweiten Kuppelelement 23 und der Welle 1 ein drehstarrer Verbund gegeben ist. The second coupling element 23 with his backdrop 24 is arranged on the outer jacket side on a socket, wherein the socket inner shell side with a multi-tooth profiling 26 is provided. The multi-tooth profiling 26 serves a positive insertion of the shaft 1 , so that between the second coupling element 23 and the wave 1 a torsionally rigid composite is given.

Um den Zahnkranz 17 zu führen und eine relative Drehbewegung zwischen Zahnkranz 17 mit dem ersten Kuppelelement 19 sowie dem zweiten Kuppelelement 23 zu ermöglichen, sind Lagerschalen 27 vorgesehen, welche im Wesentlichen hohlkreiszylindrisch ausgebildet sind. Die Innenmantelflächen der Lagerschalen 27 sitzen auf der Buchse des zweiten Kuppelelementes 23 auf und sind drehbeweglich auf der Außenmantelfläche der Buchse des zweiten Kuppelelementes 23 gelagert. Mittels Verschraubungen, welche in axialer Richtung in den Zahnkranz 17 eingreifen, sind die Lagerschalen 27 jeweils mit dem Zahnkranz 17 winkelstarr verbunden. Die Innenmantelfläche des hohlzylindrischen Zahnkranzes 17 wiederum liegt auf Führungsschultern 28 der Lagerschalen 27 auf, so dass eine vereinfachte Zentrierung von Zahnkranz 17 sowie Lagerschalen 27 möglich ist. To the sprocket 17 to guide and a relative rotational movement between sprocket 17 with the first coupling element 19 and the second coupling element 23 To allow, are bearing shells 27 provided, which are formed substantially hollow cylindrical. The inner circumferential surfaces of the bearing shells 27 sit on the socket of the second coupling element 23 and are rotatably on the outer circumferential surface of the socket of the second coupling element 23 stored. By means of fittings, which in the axial direction in the sprocket 17 engage, are the bearing shells 27 each with the sprocket 17 rigidly connected. The inner circumferential surface of the hollow cylindrical ring gear 17 turn lies on leadership shoulders 28 the bearing shells 27 on, allowing a simplified centering of sprocket 17 as well as bearing shells 27 is possible.

In der 3 ist eine Schnittdarstellung durch ein montiertes Getrieberad 3 dargestellt. Erkenntlich ist die Ausnehmung 18 im Zahnkranz 17, in welcher das erste Kuppelelement 19 über den Führungsbolzen 20 schwenkbeweglich gelagert ist. Das Federelement 22 presst das freie Ende der Sperrklinke des ersten Kuppelelementes 19 in Richtung des Zentrums des Zahnkranzes 17. In der Hohlausnehmung des Zahnkranzes 17 ist das zweite Kuppelelement 23 mit dem spiralförmigen Kulissengang 24 ersichtlich, wobei die beiden Kuppelelemente 19, 23 relativ zueinander drehbeweglich angeordnet sind. Dabei stützt sich das erste Kuppelelement 19 am Zahnkranz 17 ab. Der Zahnkranz 17 wiederum ist über die Lagerschalen 27 am zweiten Kuppelelement 23 drehbeweglich gestützt, wobei das zweite Kuppelelement 23 wiederum auf der in den 3 und 4 nicht dargestellten Welle 1 abgestützt ist. Ein Verbund zur Welle 1 erfolgt durch die vielzahnige Profilierung 26, in welche die Welle 1 eingreift. Vorliegend ist die Verwendung eines Kulissenganges 24 am zweiten Kuppelelement 23 derart gewählt, dass eine einzige Spirale am Kulissenganges 24 gegeben ist. Dadurch ist eine möglichst große Relativbewegung der beiden Kuppelelemente 19, 23 zueinander möglich, bevor ein Einkuppeln zwischen den beiden Kuppelelementen 19, 23 erfolgt. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Sperrflächen 25 im Verlauf des Kulissenganges angeordnet sind, so dass ein feinzahniger Freilauf zwischen den beiden Kuppelelementen 19, 23 gegeben ist. In the 3 is a sectional view through a mounted gear 3 shown. The recess is recognizable 18 in the sprocket 17 in which the first coupling element 19 over the guide pin 20 is mounted pivotably. The spring element 22 presses the free end of the pawl of the first coupling element 19 in the direction of the center of the sprocket 17 , In the hollow recess of the sprocket 17 is the second coupling element 23 with the spiral gate passage 24 it can be seen, the two coupling elements 19 . 23 are arranged rotatably relative to each other. In this case, the first coupling element is supported 19 on the sprocket 17 from. The sprocket 17 in turn is about the bearing shells 27 on the second coupling element 23 rotatably supported, wherein the second coupling element 23 turn on the in the 3 and 4 not shown wave 1 is supported. A bond to the wave 1 done by the multi-tooth profiling 26 into which the wave 1 intervenes. The present is the use of a sliding gate 24 on the second coupling element 23 chosen such that a single spiral on the sliding passage 24 given is. As a result, the greatest possible relative movement of the two coupling elements 19 . 23 possible to each other before a coupling between the two coupling elements 19 . 23 he follows. Alternatively, it can also be provided that several blocking surfaces 25 are arranged in the course of the sliding gear, so that a fine-toothed freewheel between the two coupling elements 19 . 23 given is.

Die 4 zeigt einen Schnitt durch ein montiertes Getrieberad 3. Zu erkennen ist insbesondere Lagerung des Zahnkranzes 17 über die Lagerschalen 27 an der Buchse des zweiten Kuppelelementes 23. Das zweite Kuppelelement 23 sorgt mit dem Kulissengang 24 dabei für eine axiale Sicherung des ersten Kuppelelementes 19 relativ zum zweiten Kuppelelement 23, so dass in Wirkrichtung (Umfangsrichtung) des Zahnkranzes 17 eine lineare Einkoppelung von Kupplungskräften zwischen dem ersten Kuppelelement 19 und dem zweiten Kuppelelement 23 gegeben ist. Weiterhin ist durch die Lage der Bohrungen zur Aufnahme des Führungsbolzens 20 die Möglichkeit der axialen Sicherung des Führungsbolzens 20 durch eine Überdeckung mittels der Lagerbuchsen 27 gegeben. So ist zum einen eine Sicherung des Bolzens 20 gegeben. Zum anderen ist eine Leichtgängigkeit der Sperrklinke des ersten Kuppelelementes 19 sichergestellt. Aufgrund der radial in die Innenmantelfläche des Zahnkranzes 17 eingebrachten Ausnehmung 18 sind die Ausnehmungswangen 18 geeignet, das erste Kuppelelement 19 auch axial zu führen. The 4 shows a section through a mounted gear 3 , To recognize in particular storage of the ring gear 17 over the bearing shells 27 at the socket of the second coupling element 23 , The second coupling element 23 provides with the sliding gate 24 thereby for an axial securing of the first coupling element 19 relative to the second coupling element 23 , so that in the effective direction (circumferential direction) of the ring gear 17 a linear coupling of coupling forces between the first coupling element 19 and the second coupling element 23 given is. Furthermore, by the location of the holes for receiving the guide pin 20 the possibility of axial securing of the guide pin 20 by an overlap by means of the bearing bushes 27 given. So is on the one hand a backup of the bolt 20 given. On the other hand, a smooth movement of the pawl of the first coupling element 19 ensured. Due to the radial in the inner circumferential surface of the sprocket 17 introduced recess 18 are the recess cheeks 18 suitable, the first coupling element 19 also to lead axially.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2004/0104106 A1 [0002]

Claims

Switchgear drive device comprising a gearbox with a shaft ( 1 ) and one coaxial with the shaft ( 1 ) arranged gear ( 3 ) as well as a wave ( 1 ) and gear ( 3 ), in particular relatively movement-dependent switchable coupling coupling device, characterized in that the coupling device, in particular independent of a relative movement between the gear ( 3 ) and wave ( 1 ) at least partially within a hull contour of the gear ( 3 ) is arranged.

Switchgear drive device according to Claim 1, characterized in that the coupling device has a force flow substantially aligned with the direction of force flow of the gearwheel ( 3 ) between gears ( 3 ) and wave ( 1 ) transmits.

Switchgear drive device according to claim 1 or 2, characterized in that a first coupling element ( 19 ) the coupling device a sliding gate ( 24 ) of a second coupling element ( 23 ) of the coupling device scans.

Switchgear drive device according to claim 3, characterized in that the sliding gate ( 24 ) runs at least partially spirally.

Switchgear drive device according to claim 1 to 4, characterized in that a first coupling element ( 19 ) of the coupling device has a pawl.

Switchgear drive device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a second coupling element ( 23 ) of the coupling device has a ratchet wheel.

Switchgear drive device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that a hub of the gearwheel ( 3 ) is guided by the coupling device.

Switchgear drive device according to claim 7, characterized in that the gear wheel ( 3 ) is axially secured to the coupling device.

Switchgear drive device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the pawl, in particular pivotally mounted on the gear ( 3 ) is stored.

Switchgear drive device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the second coupling element ( 23 ) torsionally rigid with the shaft ( 1 ) connected is.

Switchgear drive device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the coupling device is a direction-dependent freewheel device.