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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Schaltvorrichtung.
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Im Bereich der Niederspannungen werden Schaltvorrichtungen zur Steuerung des Umschaltens zwischen einem geöffnetem Zustand und einem geschlossenem Zustand verwendet, um die Funktion des schnellen Öffnens beziehungsweise Schließens zu verwirklichen, um Beeinträchtigungen durch elektrische Bogenbildung möglichst zu minimieren. Um die schnelle Durchführung der Umschaltaktion zu verwirklichen, ist in der Schaltvorrichtung normalerweise ein elastischer Spannmechanismus als Umschaltunterstützung vorgesehen, wobei die Unterstützung bei der Durchführung der Umschaltaktion hauptsächlich durch Speicherung und Freigabe der elastischen Energie einer Feder erfolgt. Gleichzeitig erfolgt durch das durch die Feder bei der Umschaltaktion erzeugte große Unterstützungsdrehmoment eine Steigerung der Umschaltkraft bei der Umschaltaktion.
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Gegenwärtig vorhandene elastische Mechanismen weisen normalerweise lediglich eine Feder auf, wobei bei gewissen Schaltvorrichtungen wegen des Bedarfs an der Bereitstellung eines relativ großen Unterstützungsdrehmomentes durch den elastischen Spannmechanismus erst bei Vorsehen von zwei Federn die Unterstützung bei der Umschaltaktion verwirklicht werden kann. Allerdings treten im Verlauf des Zusammenziehens und Ausdehnens bei zwei Federn leicht Beschädigungen infolge einer Kollision auf.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines elastischen Spannmechanismus einer Schaltvorrichtung, welcher bei einem Schalten der Schaltvorrichtung ein relativ großes Unterstützungsdrehmoment bereitstellt, ohne dass Beschädigungen auftreten.
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Die Lösung erfolgt durch eine Schaltvorrichtung, umfassend eine Antriebswelle, die mit einem drehgelagerten Nockenrad derart zusammenwirkt, dass das Nockenrad beim Einschalten der Schaltvorrichtung in eine Richtung und beim Ausschalten in die entgegengesetzte Richtung dreht, eine am Nockenrad angeordnete radial nach außen gekrümmte unrunde Abtriebsfläche (erste Wälzfläche), die einen ersten Scheitelpunkt aufweist, eine an einem Wälzteil (Gleitteil) angeordnete radial nach außen gekrümmte unrunde Antriebsfläche (zweite Wälzfläche), die einen zweiten Scheitelpunkt aufweist und mit der Abtriebsfläche zusammenwirkt (wälzt), einen elastischen SpannSpannmechanismus, der zwei mit unterschiedlichem Innendurchmesser ausgebildete und ineinandergesteckte Schraubenfedern aufweist, die das Wälzteil senkrecht zur Drehachse des Nockenrads gegen die Abtriebsfläche drücken, wobei das Nockenrad im Verlauf der Drehung den SpannSpannmechanismus spannt und die beiden Scheitelpunkte bei Erreichen des maximalen Spannwegs aufeinander treffen, wobei der SpannSpannmechanismus jeweils nach Überschreitung des ersten Scheitelpunkts das Nockenrad selbsttätig weiterdreht, wobei zwei Enden der beiden Schraubenfedern auf einer Seite am Wälzteil und die zwei anderen Enden auf der dem Wälzteil gegenüberliegenden Seite an einem Federteller (Basissockel) abgestützt sind, wobei am Federteller ein in das Ende der innenliegenden Feder eingreifender Positionierungsvorsprung (ein erstes Positionierungsteil) und außerhalb der außenliegenden Feder zumindest eine vorsprungartige Positionierung (ein Positionierungsvorsprung, ein zweites Positionierungsteil) angeordnet ist. Dadurch, dass die erste Feder außen um das erste Positionierungsteil vorgesehen ist und die um die äußere Seite der ersten Feder vorgesehene zweite Feder in das zweite Positionierungsteil einfasst, kann unter möglichst geringer Störung der Federaktionen eine Befestigung der Positionen von erster und zweiter Feder erfolgen, so dass die erste Feder und die zweite Feder im Verlaufe von Zusammenziehen und Ausdehnung nicht einfach kollidieren.
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Bei einer Ausführung des elastischen Spannmechanismus einer Schaltvorrichtung umfasst die vorsprungartige Positionierung vier Erhebungen, welche sämtlich an der äußeren Seite der zweiten Feder angeordnet sind.
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Bei einer bevorzugten praktischen Ausführung sind die vier Erhebungen als ein Ganzes an der Druckaufnahmefläche ausgebildet, wobei diese durch Biegen des Materials der Druckaufnahmefläche (einer Druckaufnahmeplatte nach erfolgtem Schneiden) gebildet sind. Durch eine derartige Konzeption wird die Einfachheit und leichte Herstellbarkeit der Konstruktion bewirkt.
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Bei einer Ausführung des elastischen Spannmechanismus handelt es sich bei der vorsprungartigen Positionierung um einen über die Druckaufnahmefläche hervorstehenden ringförmigen Vorsprung.
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Bei einer Ausführung eines elastischen Spannmechanismus einer Schaltvorrichtung handelt es sich bei dem Positionierungsvorsprung um einen an der Druckaufnahmefläche vorgesehenen runden Vorsprung, wodurch die Einfachheit und leichte Herstellbarkeit der Konstruktion bewirkt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielhaft beschrieben:
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1 zeigt die dreidimensionale Darstellung einer Schaltvorrichtung.
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2 zeigt die dreidimensionale Explosionsdarstellung eines elastischen Spannmechanismus einer Schaltvorrichtung.
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3 zeigt die dreidimensionale Explosionsdarstellung nach erfolgter Montage des elastischen Spannmechanismus gemäß 1 und 2.
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4 zeigt die dreidimensionale Darstellung des elastischen Spannmechanismus gemäß 2 und 3 in gespanntem Zustand.
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5 zeigt die dreidimensionale Explosionsdarstellung eines Federtellers.
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1 zeigt die dreidimensionale Darstellung einer Schaltvorrichtung 100, die ein drehgelagerten Nockenrad 20 aufweist, das mit einer Antriebswelle 2 derart zusammenwirkt, dass das Nockenrad 20 beim Einschalten der Schaltvorrichtung 100 in eine Richtung und beim Ausschalten in die entgegengesetzte Richtung dreht. Am Nockenrad 20 ist eine radial nach außen gekrümmte unrunde Abtriebsfläche 35 (erste Wälzfläche) angeordnet, die einen (ersten) Scheitelpunkt 35a aufweist. Eine radial nach außen gekrümmte unrunde Antriebsfläche 23 (zweite Wälzfläche), die einen (zweiten) Scheitelpunkt 23a aufweist und mit der Abtriebsfläche 35 zusammenwirkt (wälzt), ist an einem Wälzteil 12 (Gleitteil) angeordnet. Ein elastischer Spannmechanismus 4 (elastischer Mechanismus) drückt das Wälzteil 12 senkrecht zur Drehachse des Nockenrads 20 gegen die Abtriebsfläche 35. Dazu weist der Spannmechanismus 4 zwei Schraubenfedern 14, 16 mit unterschiedlichem Innendurchmesser auf, die längs ineinandergesteckt angeordnet sind. Zwei Enden der beiden Schraubenfedern 14, 16 sind auf einer Seite am Wälzteil 12 (und zwar auf der der Antriebsfläche 23 gegenüberliegenden Seite 24) und die beiden anderen Enden auf der dem Wälzteil 12 gegenüberliegenden Seite an einem Federteller 18 (Basissockel) abgestützt. Das Nockenrad 20 spannt den Spannmechanismus 4 jeweils im Verlauf seiner Drehung bis die beiden Scheitelpunkte 23a, 35a bei Erreichen des maximalen Spannwegs aufeinander treffen. Jeweils nach Überschreitung des ersten Scheitelpunkts 35a wird das Nockenrad 20 vom Spannmechanismus 4 selbsttätig weitergedreht.
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Wie 1 zeigt, sind zwei Spannmechanismen 4 beidseitig des Nockenrades 20 angeordnet.
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2 zeigt eine dreidimensionale Explosionsdarstellung des Spannmechanismus 4 der Schaltvorrichtung 100.
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3 zeigt den Spannmechanismus 4 nach erfolgter Montage der ersten Feder 14; 4 nach Zusammenbau des in 1 gezeigten Spannmechanismus 4 bei maximalem Spannweg.
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Wie in den 1, 2 und 3 gezeigt, umfasst der elastische Spannmechanismus 4 ein Wälzteil 12, die Feder 14, die Feder 16 und einen Federteller 18 auf. Ein Ende der Feder 14 kann an das Wälzteil 12 stoßen, während die zweite Feder 16 um die äußere Seite der ersten Feder 14 angeordnet ist, wobei ein Ende der Feder 16 an das Wälzteil 12 stößt. Der Federteller 18 umfasst eine in Richtung auf das Wälzteil 12 weisende Druckaufnahmefläche 182, ein über die Druckaufnahmefläche 182 hervorstehendes erstes Positionierungsteil 184 und ein durch die Druckaufnahmefläche 182 geführtes zweites Positionierungsteil 186, wobei die erste Feder 14 außen um das erste Positionierungsteil 184 vorgesehen ist und an die Druckaufnahmefläche 182 stößt, während die zweite Feder 16 in das zweite Positionierungsteil 186 eingesteckt ist und an die Druckaufnahmefläche 182 stößt.
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Bei der Montage ist, wie in 2 gezeigt, die erste Feder 14 außen um den ersten Positionierungsvorsprung 184 vorgesehen, um anschließend die zweite Feder 16 um die äußere Seite der ersten Feder 14 vorzusehen, so dass die zweite Feder 16 von einem zweiten Positionierungsvorsprung (vorsprungartige Positionierung) 186 gegen Verschieben quer zur Längserstreckung der Feder 16 fixiert ist und schließlich das Wälzteil 12 montiert wird, wie in 3 gezeigt. Der erste Positionierungsvorsprung 184 ist an der Position der ersten Feder 14 positioniert, während der zweite Positionierungsvorsprung 186 an der Position der zweiten Feder 16 positioniert ist, so dass bei gleichzeitigem Zusammendrücken der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 durch das Wälzteil 12 beziehungsweise beim Antreiben des Wälzteils 12 durch die gleichzeitige Ausdehnung von der ersten Feder 14 und der zweiten Feder 16 eine Fehlpositionierung der Feder 14 und 16 erschwert ist und ein Zusammenprall nicht einfach möglich ist, so dass die Festigkeit des elastischen Spannmechanismus 4 erhöht wird und für die Umschaltaktion (Umschaltung, Schalten) der Schaltvorrichtung 100 ein relativ großes Unterstützungsdrehmoment bereitgestellt wird. Außerdem ist der erste Positionierungsvorsprung 184 an der inneren Seite der ersten Feder 14 vorgesehen, während der zweite Positionierungsvorsprung 186 außen an der zweiten Feder 16 vorgesehen ist, so dass zwischen der miteinander verbundenen ersten Feder 14 und zweiten Feder 16 keine hindernden Objekte vorhanden sind, mit großer Wahrscheinlichkeit eine Beeinträchtigung des Betriebes der Federn 14 und 16 sowie Energieverluste verhindert werden können.
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Bei dem elastischen Spannmechanismus 4 gemäß den 1 bis 3 handelt es sich bei dem ersten Positionierungsvorsprung 184 um eine an der Druckaufnahmefläche 182 vorgesehenen runden Vorsprung 184. Dadurch wird bewirkt, dass die gesamte Konstruktion einfach und leicht herzustellen ist, wobei man den Vorsprung 184 durch Stanzen des Federtellers 18 erhält. Selbstverständlich können je nach Bedarf für den Positionierungsvorsprung 184 auch andere Konstruktionen vorgesehen werden, beispielsweise kann ein runder ringförmiger Vorsprung 186a vorgesehen sein, wobei die Feder 14 um die äußere Seite des Vorsprungs 186a angeordnet ist.
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Bei dem elastischen Spannmechanismus 4 gemäß den 1 bis 3 umfasst der zweite Positionierungsvorsprung 186 vier Erhebungen, welche sämtlich an der äußeren Seite der zweiten Feder 16 angeordnet sind. Die vier Erhebungen können in der Nähe der äußeren Seite der zweiten Feder 16 vorgesehen sein, um die Position der zweiten Feder 16 zu fixieren. Bei einer bevorzugten Ausführung sind die vier Erhebungen gleichbeabstandet voneinander an der Druckaufnahmefläche 182 des Federtellers 18 angeordnet, wobei die vier Erhebungen durch Biegen des Materials der Druckaufnahmefläche 182 nach erfolgtem Schneiden gebildet sind. Dadurch kann bewirkt werden, dass die gesamte Konstruktion einfach und leicht herzustellen ist.
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Selbstverständlich können für den zweiten Positionierungsvorsprung 186 auch andere Konstruktionen vorgesehen sein. Bei dem in 4 gezeigten zweiten Positionierungsvorsprung 186 handelt es sich um einen über die Druckaufnahmefläche 182 hervorstehenden runden ringförmigen Vorsprung, wobei die zweite Feder 16 an der inneren Seite des Vorsprungs 186 und wobei die innere Seite des ringförmigen Vorsprungs 186 in der Nähe der äußeren Seite der zweiten Feder 16 vorgesehen ist.
