DE19642031A1 - Betätigungseinrichtung eines Trennschalters - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung eines Trennschalters (circuit breaker) und insbesondere betrifft sie eine Energiespeichereinrichtung einer Schließmechanik bzw. Schließfeder.

Stand der Technik

Bei einer herkömmlichen Betätigungseinrichtung eines Trennschalters besteht die Notwendigkeit, eine Konstruktion vorzusehen, bei der das Öffnen und Schließen eines Stromkreises oder einer Schaltung ohne Verzögerung ausgeführt werden kann. Zur Erfüllung dieser Anforderung ist eine herkömmliche Betätigungseinrichtung eines Trennschalters dergestalt aufgebaut, daß eine Stromkreisschließfunktion unmittelbar nach einer Stromkreisöffnungsbetätigung durch die in einer Energiespeichereinrichtung gespeicherten mechanischen Energie ausgeführt wird, um so eine weitere nachfolgende Stromkreisöffnungsbetätigung zu ermöglichen.

Eine Betätigungseinrichtung, die in einem herkömmlichen Trennschalter verwendet wird, deren Aufbau sowie Funktion wird nachfolgend anhand der in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-154418 offenbarten Betätigungseinrichtung beschrieben.

Die Fig. 7 zeigt den Aufbau einer herkömmlichen Betätigungseinrichtung eines Trennschalters, die eine Stellung aufweist, bei der der Stromkreis bzw. irgendeine Schaltung geschlossen ist.

Ein mit einem bewegbaren Kontakt 100 verbundener Hebel 2 ist an einer Hauptwelle 3 befestigt, auf die durch eine Unterbrechungsfeder oder allg. Unterbrechungsmechanik 101 eine Drehkraft im Uhrzeigersinn aufgebracht wird. Durch einen Auslöseriegel 4 wird der Hebel 2 in einer Schließposition gehalten. Wenn der Auslöseriegel durch einen Auslöse- Triggermechanismus 5 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, werden der Auslöseriegel 4 und der Hebel 2 voneinander gelöst. Der Hebel 2 wird somit durch die Drehkraft der Unterbrechungsmechanik 101 gegen den Uhrzeigersinn gedreht, wodurch der bewegbare Kontakt 100 geöffnet wird.

Eine Hebel-Kurbel-Einrichtung (hiernach einfacherweise als "Einrichtung" bezeichnet), dessen Antrieb über den Schließhebel 7 erfolgt, ist folgendermaßen ausgebildet und beinhaltet: eine zwischen dem Mittelpunkt eines Zahnrads 90, das auf einer Nockenwelle 8 befestigt ist, um so gemeinsam mit der Nockenwelle 8 zu drehen, und einem auf einer Seitenfläche des Zahnrads 90 geschaffenen Verbindungsstift 90a ausgebildete Kurbel; einen durch einen Schließhebel 7, der an einer Schließhauptwelle 6 befestigt ist, an der durch eine Schließmechanik 102 eine Drehkraft gegen den Uhrzeigersinn aufgebracht wird, gebildeter Hebel; und einen Verbindungsstab, der durch ein Verbindungsglied 10 gebildet wird, zum Verbinden des an der Seitenfläche des Zahnrads 90 geschaffenen Verbindungsstiftes 90a und eines Endabschnitts des Schließhebels 7.

Das Zahnrad 90 wird durch einen Schnappriegel 11 in seiner Schließwarteposition stationär gehalten, die von einem Kippunkt der Einrichtung leicht in Uhrzeigerrichtung verschoben ist. Wenn der Schnappriegel 11 durch einen Schließtriggermechanismus 12 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, wird durch in der Schließmechanik 102 gespeicherte mechanische Energie der Schließhebel 7 gegen den Uhrzeigersinn gedreht bzw. das Zahnrad 90 wird im Uhrzeigersinn gedreht. Ein an der Nockenwelle 8 befestigter Nocken wie auch das Zahnrad 90 wird dann derart gedreht, daß der Hebel 2 in seiner Unterbrechungsposition gegen die Drehkraft der Unterbrechungsmechanik 101 in seine Schließposition zurückgebracht wird, um den bewegbaren Kontakt 100 zu öffnen, wodurch die mechanische Energie in der Unterbrechungsmechanik 101 gespeichert wird.

Auf die Drehung gegen den Uhrzeigersinn eines mit dem Zahnrad 90 kämmenden Ritzels 95 wird das Zahnrad 90 gegen die Drehkraft der Schließmechanik 102 im Uhrzeigersinn gedreht und in die in der Fig. 7 gezeigte Stellung zurückgeführt.

Die zuvor beschriebenen Elemente sind in einem Rahmen 1 zusammengebaut, wodurch eine Betätigungseinrichtung gebildet wird.

Bei der in der Fig. 7 dargestellten Stellung ist der zwischen dem Zahnrad 90 und dem Ritzel 95 kämmende Abschnitt dergestalt, wie in der Fig. 8 gezeigt. Eine vorbestimmte Anzahl an Zähnen des Zahnrads 90 sind von dem Abschnitt entfernt, der dem Ritzel 95 zugewandt ist und ferner ist eine Einkerbung 90 hieran ausgebildet. Eine Synchronisierungsklinke 92, die zwei Klinkenelemente besitzt, die von dem gleichen Zähnetyp sind wie das Zahnrad 90, ist im Inneren der Einkerbung 91 befestigt, um so hierin mittels eines Stiftes 93 und einer Druckfeder 94 hin- und herzuschwingen zu können. Wenn das Ritzel 95 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, um die kämmende Zahnfläche des linken Elementes auf der von dem Stift 93 der Synchronisierungsklinke 92 abgewandten Seite zu drücken, hat aus diesem Grund zur Folge, daß ein um den Stift 93 im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment aufgrund des Druckwinkels auf die berührende Zahnfläche auf die Synchronisierungsklinke 92 einwirkt, wodurch die Synchronisierungsklinke 92 um den Stift 93 im Uhrzeigersinn gedreht wird, um den kämmenden Eingriff mit dem Ritzel 95 zu lösen. Außerdem wird das Zahnrad 90 nicht gedreht werden. Wenn das Zahnrad 90 im Uhrzeigersinn gedreht wird, kämmt andererseits das Klinkenelement auf der von dem Stift 93 der Synchronisierungsklinke 92 abgelegenen Seite mit dem Ritzel 95 und die auf die Klinkenelemente wirkende Druckkraft wirkt als Drehmoment zum Drehen der Synchronisierungsklinke 92 gegen den Uhrzeigersinn. Da es der Synchronisierungsklinke 92 jedoch nicht möglich ist, zu der Außenseite des Zahnrades 90 zu drehen, bleibt die Position der Synchronisierungsklinke 92 unverändert von der in der Figur dargestellten Stellung und das Ritzel 95 wird gedreht. Das Ritzel 95 wird dazu gebracht, mit dem auf der zum Stift 93 der Synchronisierungsklinke 92 nächstgelegenen Seite liegenden Klinkenelement sowie mit dem nahe der Synchronisierungsklinke 92 liegenden Zahn des Zahnrads 90 nacheinander in der Reihenfolge zu kämmen, so daß der kämmende Eingriff zwischen dem Zahnrad 90 und dem Ritzel 95 wiederhergestellt wird.

Das Ziel des Einsetzens der wie oben beschriebenen Einrichtung am kämmenden Abschnitt des Zahnrads und des Ritzels besteht darin, ein Auftreten einer übermäßigen Kraft aufgrund der Drehkraft des Ritzels auf dem Ritzelantrieb oder auf den Schnappriegelmechanismus nach Beenden der Energiespeichertätigkeit zu verhindern, wenn mechanische Energie in der Schließmechanik zu speichern ist, nachdem zwei Stromkreisöffnungsvorgänge und ein Stromkreisschließvorgang im Trennschalter nacheinander ausgeführt wurden.

Obwohl der Energiespeicherungsvorgang abgeschlossen ist, ist es dem Antrieb zum Drehen des Ritzels aus Trägheitsgründen nicht möglich, unmittelbar anzuhalten. Aus diesem Grund wird, bis die Antriebsquelle vollständig zum Anhalten kommt, die Synchronisierungsklinke dergestalt hin- und hergeschwungen, daß das beim Kämmen der Synchronisierungsklinke mit der Zahnfläche des Ritzels resultierende Aufeinandertreffen wiederholt auftritt. Da Beschädigungen am Ritzel und der Synchronisierungsklinke aufgrund dieses Aufeinandertreffens der Zahnflächen vermieden werden müssen, ist es notwendig, deren Material und Herstellungsverfahren genau zu prüfen bzw. zu überwachen, was den Nachteil zur Folge hat, daß die jeweiligen Teile sehr teuer werden. Ferner besteht auch das Problem, daß aufgrund des Kämmens der Zahnflächen der Synchronisierungsklinke und des Ritzels eine Geräuscherzeugung nicht vermieden werden kann.

Darstellung der Erfindung

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, besteht das der Erfindung zugrundeliegende technische Problem darin, eine zuverlässige und kostengünstige Betätigungseinrichtung eines Trennschalters zu schaffen, bei der auch kein intermittierendes Kämmen von Zahnrädern und ein hierdurch sich ergebendes Geräusch verursacht wird.

Zur Lösung dieses technischen Problems ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Betätigungseinrichtung eines Trennschalters geschaffen, umfassend: eine Unterbrechungsmechanik zum Bewirken eines Stromkreisöffnungsvorgangs durch Freigeben gespeicherter mechanischer Energie, eine Schließmechanik zum Bewirken eines Stromkreisschließvorgangs durch Freigeben gespeicherter mechanischer Energie, um einen Nocken zu drehen, eine Energiespeichervorrichtung zum Speichern mechanischer Energie in der Unterbrechungsmechanik und der Schließmechanik, und eine Antriebseinrichtung zum Antreiben der Energiespeichervorrichtung, wobei die Antriebseinrichtung über einen Getriebezug mit einer Nockenwelle verbunden ist, die einen hierauf befestigten Nocken besitzt, wobei der Getriebezug ein an der Nockenwelle befestigtes Zahnrad, ein mit dem Zahnrad kämmendes Ritzel und ein Kupplungstreibelement umfaßt, das auf der gleichen Achse wie das Ritzel geschaffen ist und zusammen mit dem Ritzel eine Kupplung bildet, wobei die Antriebseinrichtung einen Antriebselektromotor zum Antreiben des Kupplungstreibelementes umfaßt, und bei dem eine Kopplung wischen dem Ritzel und dem Kupplungstreibelement durch einen Nockenmechanismus gelöst ist, der aus einer Endnocke, die an einer Stirnfläche des Zahnrades geschaffen ist, und dem Kupplungstreibelement gebildet ist, in der Nähe der stationären Positionen des Nockens und des Zahnrads in der Energiespeicherstellung der Schließmechanik.

Anstatt der Schließ- und Unterbrechungsmechanik sind auch Schließ- und Unterbrechungsfedern einsetzbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Betätigungseinrichtung eines Trennschalters gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei dem die Stellung mit geschlossener Schaltung gezeigt ist,

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie A-A nach Fig. 1,

Fig. 3A ist eine Querschnittsansicht, die ein Detail eines Kupplungsabschnitts nach Fig. 2 zeigt,

Fig. 3B ist eine Seitenansicht, die ein Detail des Kupplungsabschnitts nach Fig. 2 zeigt,

Fig. 4 zeigt genauer den Kupplungsabschnitt in einer modifizierten Ausführung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend zu den Fig. 3A und 3B,

Fig. 5 zeigt im Detail einen Abschnitt einer Kupplung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 zeigt im Detail den Abschnitt der Kupplung in einer Modifikation der zweiten Ausführungsform entsprechend zu der Fig. 5,

Fig. 7 ist eine Vorderansicht, die die Betätigungseinrichtung eines herkömmlichen Trennschalters in einer Stellung zeigt, bei der die Schaltung geschlossen ist, und

Fig. 8 zeigt einen Abschnitt der Fig. 7 im Detail.

Wege zur Ausführung der Erfindung Erste Ausführungsform

Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A nach Fig. 1 und die Fig. 3A und 3B zeigen ein Detail des Kupplungsabschnitts in Fig. 2. In den Figuren sind Teile, die denen in der Fig. 7 zur Darstellung der zuvor beschriebenen herkömmlichen Betätigungseinrichtung eines Trennschalters gleichen oder entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Aufgrund dessen wird auf eine Beschreibung hinsichtlich der Funktion einander überlappender Beschreibungsteile verzichtet.

Eine Kupplungswelle 14 und die Drehwelle eines Elektromotors 17 sind parallel zu einer Nockenwelle 8 ausgerichtet. Diese drei Wellen sind durch einen Getriebezug antriebsmäßig miteinander verbunden. Der Getriebezug besteht aus einem Zahnrad 9, einem Ritzel 15, einem Kupplungstreibelement 16, das am Umfang gezahnt ausgebildet ist, und aus einem an einem Endabschnitt der Welle des Elektromotors 17 ausgebildeten Zahnrad. Eine Kupplung ist durch das Ritzel 15 und das Kupplungstreibelement 16 gebildet.

Die Nockenwelle 18 erstreckt sich durch einen Rahmen 1, 1 hindurch und wird an ihren Abschnitten, die durch den Rahmen 1 hindurchragen, mittels zweier Lager gestützt. Die Nockenwelle 8 weist einen Nocken 13 auf, der in der Mitte zwischen den Rahmenteilen 1, 1 hierauf aufgepaßt ist, und das Zahnrad 9, das an einer Stirnseite 9b zum Rahmen 1 hin eine Vorkragung 9a aufweist und das auf einem Endabschnitt der Welle 8 aufgepaßt ist, so daß die Nockenwelle 8 und der Nocken 13 durch Drehen des Zahnrades 9 gemeinsam gedreht werden.

Die Kupplungswelle 14 erstreckt sich in einer ähnlichen Weise wie die Nockenwelle 8 durch den Rahmen 1, 1 hindurch und wird an ihren Abschnitten, die durch den Rahmen 1 hindurchragen, mittels zweier Lager gestützt. Die Kupplungswelle 14 besitzt am Außenumfang desjenigen Endabschnitts eine Verzahnung 14a, der zu der Seite zeigt, der der Seite der Nockenwelle 8 mit dem hieran angebrachten Zahnrad 9 entspricht. Des weiteren ist an einem Mittelteil der Kupplungswelle ein hohler Abschnitt 14b ausgebildet. Ferner weist die Kupplungswelle eine zylindrische Wandung auf, die mit der Verzahnung 14a konzentrisch ist. Das Ritzel 15 besteht aus einem Zahnradabschnitt 15a, der mit dem Zahnrad 9 kämmt, und aus einem Wellenabschnitt 15b, der hiermit integral ausgebildet ist. Der Wellenabschnitt 15b ist in dem hohlen Abschnitt 14b der Nockenwelle durch ein Anschlagelement 15c drehbar eingepaßt. Das Kupplungstreibelement 16 ist in die Verzahnung 14a so aufgepaßt, daß sie in deren Axialrichtung bewegbar ist.

Der Verschiebeabstand des Kupplungstreibelementes 16 wird durch die Höhe einer Vorkragung 9a reguliert, die auf dem Zahnrad 9 geschaffen ist, so daß der kämmende Eingriff zwischen dem Ritzel 15 und einer Radialnut 18b eines Innenrades 18, das später beschrieben wird, in der Stellung ausgerückt ist, in der das Kupplungstreibelement 16 durch die Vorkragung 9a gedrückt und zum Rahmen 1 hin bewegt wird. Des weiteren kann ein manueller Handgriff 22, wenn notwendig, an dem anderen Ende der Kupplungswelle 14 befestigt werden. Es ist zu bemerken, daß die an dem Zahnrad 9 geschaffene Vorkragung 9a derart angepaßt ist, daß sie das Kupplungstreibelement 16 zum Rahmen 1 hin drückt, um eine Verschiebung um einen vorbestimmten Abstand auf der Verzahnung 14a von der Position zu bewirken, in der das im Uhrzeigersinn gedrehte Zahnrad 9 einen Umschaltpunkt der Einrichtung im Uhrzeigersinn gerade durchlaufen hat, zu einer über einer Schließwarteposition der Einrichtung liegenden geeigneten Position hin.

Das Verhältnis zwischen dem Zahnrad 9 und dem Kupplungstreibelement 16 kann als der Nockenmechanismus angesehen werden, der eine durch die Stirnseite 9b des Zahnrades 9 und durch die Vorkragung 9a ausgebildete Endnocke besitzt sowie ein Folgeelement, das durch das Kupplungstreibelement 16 betätigt wird. Es ist zu bemerken, daß die auf dem Kupplungstreibelement 16 zum Zahnrad 9 hin geschaffene konische Fläche ebenso als Teil der Funktion als Endnocke dient.

Das Zahnrad 9 ist über einen Verbindungsstift 9c, der an der Seitenfläche des Zahnrades 9 geschaffen ist, dem Gelenk 10 und dem Schließhebel 7 mit der Schließhauptwelle 6 verbunden.

Die (Kraft-)Energiespeichervorrichtung umfaßt die Nockenwelle 8, das Zahnrad 9, den Verbindungsstift 9c, den Nocken 13, die Kupplungswelle 14, das Ritzel 15 und das Kupplungstreibelement 16.

Das Kupplungstreibelement 16 wird durch ein Innenrad 18, ein Außenrad 19 und eine Einwegkupplung 20 gebildet. Das Innenrad 18 ist an seiner Innenfläche mit einer Verzahnung 18a versehen, die mit der Verzahnung 14a der Kupplungswelle 14 über eine Kerbzahnung kämmen und ist mit seiner Außenfläche in der Einwegkupplung 20 eingepaßt. Ferner ist der dem Ritzel 15 des Innenrades 18 zugewandte Endabschnitt mit Radialnuten 18b versehen, wobei diese eine der Zähnezahl des Ritzels 15 entsprechende Anzahl haben, wobei das Ritzel 15 mit diesem Verzahnungsabschnitt aufgepaßt ist.

Das Außenrad 19 kämmt mit einem am Außenumfang befindlichen Verzahnungsabschnitt mit einem Verzahnungsabschnitt 17a, der an dem Wellenende des Elektromotors 17 ausgebildet ist. Des weiteren ist das Außenrad 19 in die Einwegkupplung 20 eingepaßt, so daß es gegenüber dem Innenrad 18 drehbar ist, während es keine Relativbewegung in Axialrichtung bewirkt. Die Einwegkupplung 20 ist derart ausgebildet, daß sie das Drehmoment vom Außenrad 19 zum Innenrad 18 nur überträgt, wenn das Außenrad 19 gegen den Uhrzeigersinn bezüglich dem Innenrad 18, wie von der Seite des Ritzels 15 aus gesehen, gedreht wird. Die Zahnbreite des Verzahnungsradabschnitts 17a, der an dem Wellenende des Elektromotors 17 ausgebildet ist, ist so angepaßt, daß sogar, wenn das Treibelement 16 durch die Vorkragung 9a verschoben wird, die zwei weiterhin miteinander kämmen.

Eine Kupplungsfeder 21 zum kontinuierlichen Drücken des Kupplungstreibelementes 16 zum Ritzel 15 hin ist zwischen dem Rahmen und dem Kupplungstreibelement 16 vorgesehen.

Es wird nun der Funktionsablauf der Betätigungseinrichtung beschrieben.

Dieser unterscheidet sich nicht von der herkömmlichen Betätigungseinrichtung hinsichtlich einer Folge von Schließtätigkeiten beinhaltend: das Ausrücken des Schnappriegels 11 durch den Schließ-Trigger-Mechanismus 12, Bewegung der Einrichtung bestehend aus dem Schließhebel 7, dem Zahnrad 9 und dem Nocken 13 durch Freilassen der in der Unterbrechungsmechanik 101 und der Schließmechanik 102 gespeicherten mechanischen Energie, und Öffnen und Schließen des bewegbaren Kontaktes 100.

Die Funktionsweise zum Speichern mechanischer Energie in der Schließmechanik 102 nach dem Schließen des bewegbaren Kontakts 100 ist wie folgt:

Der Elektromotor 17 wird im Uhrzeigersinn gedreht und das Kupplungstreibelement 16 wird durch den Verzahnungsradabschnitt 17a, der an dem Wellenende des Elektromotors 17 ausgebildet ist, gegen den Uhrzeigersinn gedreht. In diesem Zustand, wo die Schließmechanik 102 die mechanische Energie freigelassen hat, da die Position der an der Seitenfläche des Zahnrads 9 geschaffenen Vorkragung 9a und die Position, wo das Zahnrad 9 und das Ritzel 15, die miteinander kämmen werden, im wesentlichen einander gegenüberliegen, durch Zwischenschaltung durch den axialen Mittelpunkt der Nockenwelle 14 plaziert sind, wird das Kupplungstreibelement 16 durch die Kupplungsfeder 21 derart gedrückt, daß ein Endabschnitt der Verzahnungsfläche des Ritzels 15 und die Radialnuten 18b, die an dem Endabschnitt des Innenrades 18 geschaffen sind, miteinander kämmen, wodurch das Ritzel 15 in der gleichen Richtung, wie das Kupplungstreibelement 16 gedreht wird. Das mit dem Ritzel 15 kämmende Zahnrad 9 wird somit gedreht und mechanische Energie wird in der Schließfeder 102 gespeichert. Wenn das gedrehte Zahnrad 9 den Kippunkt der Einrichtung im Uhrzeigersinn leicht durchlaufen hat, dann drückt die Vorkragung 9a das Kupplungstreibelement 16, um es zum Rahmen 1 hin zu bewegen. Somit wird die Getriebekette zwischen dem Ritzel 15 und dem Kupplungstreibelement 16 gelöst. Nach dem Lösen der Getriebekette zwischen dem Ritzel 15 und dem Kupplungstreibelement 16 wird das Zahnrad 9 um einen geringen Betrag weiter im Uhrzeigersinn gedreht und wird durch den Schnappriegel 11 an seiner Schließwarteposition angehalten.

Da die Getriebekette zwischen dem Kupplungstreibelement 16 und dem Ritzel 15 vom Punkt unmittelbar bevor die Einrichtung ihre Schließwarteposition erreicht, gelöst wird, wirkt eine Kraft aufgrund des Abtriebsdrehmoments des Elektromotors 17 nicht auf den Schnappriegel 11, sogar wenn der Elektromotor 17 nach dem Anhalten des Zahnrades 9 noch weiterdreht. Da natürlich kein periodisch auftretendes Kämmen der Verzahnungsräder auftritt, wird auch kein Geräusch erzeugt.

Um die Speicherung mechanischer Energie in der Schließmechanik 102 manuell auszuführen, genügt es, einen Handgriff 22 an dem Endabschnitt der Kupplungswelle 14 zum Drehen der Kupplungswelle 14 zu befestigen. Sogar wenn der Handgriff 22 nach dem Anhalten des Zahnrades 9 durch den Schnappriegel 11 weiterhin gedreht wird, da die Getriebekette zwischen dem Kupplungstreibelement 16 und dem Ritzel 15 an einer vorbestimmten Position in einer ähnlichen Weise wie die Betätigung durch den Elektromotor 17 gelöst wird, wird eine Kraft durch das auf den manuellen Handgriff 22 aufgebrachte Drehmoment nicht auf den Schnappriegel 11 wirken.

Es ist zu beachten, daß während die aus dem Ritzel 15 und dem Kupplungstreibelement 16 bestehende Kupplung sich in ihrer gekoppelten Stellung befindet, wenn das Zahnrad 9 sich dreht, um die Schließbetätigung auszuführen, sich das Außenrad 19 aufgrund der Einwegkupplung 20 nicht dreht. Da der Elektromotor 17 nicht seitens der Nockenwelle 8 angetrieben wird, kommt es zu keiner Erhöhung des Ersatzträgheitsmoments, wie von der Nockenwelle 8 aus gesehen, die die Drehwinkelgeschwindigkeit der Nockenwelle 8 beim Schließvorgang reguliert, und die Betätigungszeit des Trennschalters kann beschleunigt werden.

Des weiteren ist es möglich, die Schließmechanik 102 zum Antreiben der Schließhauptwelle 6 kleiner zu machen. Da sich der Elektromotor 17 nicht dreht, außer bei der Antriebsdrehung beim Speichern der mechanischen Energie in der Schließmechanik 102, wird ferner keine derartige mechanische Festigkeit benötigt, die einer Drehgeschwindigkeit entspricht, die die Antriebsdrehung überschreitet, so daß ein Standardteil verwendet werden kann, was den Vorteil zur Folge hat, daß die Betätigungseinrichtung des Trennschalters mit niedrigen Kosten hergestellt werden kann.

Während bei der obigen Beschreibung ein Endnocken durch die Stirnfläche 9b des Zahnrads 9 und durch die Vorkragung 9a ausgebildet ist, ist die Erfindung nicht auf derartige Ausgestaltungen beschränkt und es kann auch beispielsweise ein an dem Zahnrad 9 befestigter Endnocken, je nach den Anforderungen, verwendet werden.

Während das Ritzel 15 zuvor als an einer drehbaren Ausgestaltung in dem hohlen Abschnitt 14b, der an einem Ende der Kupplungswelle 14 geschaffen ist, eingepaßt beschrieben wurde, ist es ferner auch möglich, wie bespielsweise in der Fig. 4 gezeigt, daß ein eine zylindrische Innenfläche aufweisendes Ritzel 15′ in einer drehbaren Ausgestaltung in einem Verlängerungsabschnitt einer Kupplungswelle 14′ eingepaßt ist, die den verlängerten Wellenendabschnitt auf der Seite der Verzahnung 14a besitzt.

Während das Innenrad 18 zuvor mit Radialnuten 18b beschrieben wurde, die in der gleichen Anzahl vorliegen wie Zähne am sich hin- und her bewegenden Ritzel 15, und auf das Ritzel 15 aufgepaßt ist, ist es überdies auch möglich, Nuten mit der gleichen Form wie die Verzahnung des Ritzels 15 anstatt der Radialnuten 18b vorzusehen.

Zweite Ausführungsform

Während bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein kämmender Abschnitt mittels der Verzahnung 14a zwischen der Kupplungswelle 14 und dem Innenrad 18 geschaffen wird, ist es auch, wie in der Fig. 5 gezeigt, möglich, daß ein Ritzel 15′′ auf dem Wellenende einer Kupplungswelle 14′′ ausgebildet ist und daß ein Innenrad 18′′, dessen Innenfläche in einer kreisförmigen, zylindrischen Form ausgebildet ist, eingepaßt ist, um so bezüglich der Kupplungswelle 14′′ drehbar zu sein. In diesem Fall wird, wenn die Kupplungswelle 14′′ durch einen an dem Endabschnitt der Kupplungswelle 14′′ befestigten manuellen Handgriff gedreht wird, eine Kraft durch das auf den manuellen Handgriff aufgebrachte Drehmoment auf den Schnappriegel 11 aufgebracht. Aufgrund dessen ist es notwendig, die Welle des Elektromotors 17 zu drehen, wenn die Speicherung der mechanischen Energie in der Schließmechanik manuell auszuführen ist. Obwohl der benötigte Drehwinkel bei der manuellen Betätigung vergrößert wird, gemäß dem Verhältnis der Zähnezahl des Elektromotors 17 zu dem Kupplungstreibelement 16, kann das benötigte Drehmoment reduziert werden.

Es ist zu bemerken, daß, wenn das Ritzel 15′′ in Fig. 5 als das Ritzel 15′ ausgebildet ist, das eine kreisförmige zylindrische Innenfläche, wie in der Fig. 4 der Ausführungsform 1 gezeigt, aufweist und auf die Kupplungswelle aufgepaßt ist, dieses Ritzel die in der Fig. 6 gezeigte Form hat. Da eine Kupplungswelle 23 nicht gedreht werden muß, ist es nicht notwendig, Lager an den Abschnitten vorzusehen, die durch den Rahmen 1 hindurchragen, so daß eine einfache Konstruktion erzielt werden kann.

Während bei der obigen Beschreibung eine Verzahnung oder ein Verzahnungsradmechanismus am kämmenden Abschnitt der Kupplungswelle 14 und dem Innenrad 18 und am kämmenden Abschnitt zwischen dem Ritzel 15 und dem Innenrad 18 zu verwenden war, ist natürlich auch die Verwendung eines Äquivalents zu dem Drehmomentübertragungsmechanismus wie beispielsweise eine Sechskantmutterform und Schraubenschlüsselform möglich, ohne daß von der Konstruktion der vorliegenden Erfindung abgegangen wird.

Der mit dem Zahnrad 9 kämmende Abschnitt des Ritzels 15 und der mit dem Kupplungstreibelement 16 verbundene Abschnitt können natürlich als unterschiedliche Verzahnungsradelemente ausgebildet sein. Dies ist dahingehend wirksam, daß der Freiheitsgrad beim Auswählen des Geschwindigkeitsverhältnisses des Zahnrads 9 zum Ritzel 15 vergrößert werden kann.

Während beim manuellen Ausführen des Speicherns mechanischer Energie in der Schließmechanik 102 durch Befestigung des Handgriffs 22 an einem Endabschnitt der Kupplungswelle 14 beschrieben wurde, ist es ferner natürlich auch möglich, ein Zahnrad zum manuellen Aufziehen vorzusehen, das mit dem Kupplungstreibelement 16 zu kämmen hat und dieses Zahnrad mittels eines manuell zu betätigenden Handgriffs zu drehen.

Um einen Fehler der Betätigungseinrichtung des Trennschalters aufgrund einer Rückwärtsdrehung der Nockenwelle zu verhindern, ist es wichtig, daß der Handgriff unter Verwendung einer Einwegkupplung oder dergleichen konstruiert ist, damit ein Drehmoment in keiner anderen Richtung als der vorbestimmten Richtung aufgebracht wird.

Claims (6)

1. Betätigungseinrichtung eines Trennschalters bestehend aus

• - einer Unterbrechungsmechanik (101) zum Bewirken eines Stromkreisöffnungsvorgangs durch Freigeben gespeicherter mechanischer Energie,
• - einer Schließmechanik (102) zum Bewirken eines Stromkreisschließvorgangs durch Freigeben gespeicherter mechanischer Energie, um einen Nocken (13) zu drehen,
• - einer Energiespeichervorrichtung (8, 9, 9c, 13, 14, 15, 16) zum Speichern mechanischer Energie in der Unterbrechungsmechanik und der Schließmechanik, und
• - einer Antriebseinrichtung (17, 22) zum Antreiben der Energiespeichervorrichtung, wobei die Antriebseinrichtung über einen Getriebezug mit einer Nockenwelle (8) verbunden ist, die einen hierauf befestigten Nocken besitzt,
• - wobei der Getriebezug ein an der Nockenwelle (8) befestigtes Zahnrad (9), ein mit dem Zahnrad (9) kämmendes Ritzel (15) und ein Kupplungstreibelement (16) umfaßt, das auf der gleichen Achse wie das Ritzel geschaffen ist und zusammen mit dem Ritzel eine Kupplung bildet, wobei die Antriebseinrichtung einen Antriebselektromotor (17) zum Antreiben des Kupplungstreibelementes umfaßt, und bei dem eine Kopplung zwischen dem Ritzel und dem Kupplungstreibelement durch einen Nockenmechanismus gelöst ist, der aus einer Endnocke (9a, 9b), die an einer Stirnfläche des Zahnrades geschaffen ist, und dem Kupplungstreibelement gebildet ist, in der Nähe der stationären Positionen des Nockens und des Zahnrads in der Energiespeicherstellung der Schließmechanik (102).

2. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, bei dem der Endnocken eine Stirnfläche (9b) des Zahnrads (9) und eine Vorkragung (9a), die an der Stirnfläche geschaffen ist, umfaßt.

3. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Kupplungstreibelement (16) über eine Verzahnung (14a) auf der Kupplungswelle (14) axial bewegbar aufgepaßt ist und bei dem das Ritzel (15) auf der Kupplungswelle (14) drehbar aufgepaßt ist.

4. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Koppeln der Kupplung durch radiale Nuten (18b) erzielt ist, die an dem Abschnitt geschaffen sind, der dem Ritzel (15) des Kupplungstreibelementes (16) zugewandt ist, und die zu den jeweiligen Zähnen des Ritzels (15) passen.

5. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Kupplungstreibelement (16) umfaßt: ein Innenrad (18), das auf eine Kupplungswelle (14) aufgepaßt ist und mit dem Ritzel (15) zum Übertragen eines Drehmomentes gekoppelt ist, eine auf dem Innenrad (18) aufgepaßte Einwegkupplung (20), und ein auf der Einwegkupplung (20) aufgepaßtes Außenrad (19), das bezüglich dem Innenrad (18) drehbar und bezüglich einer relativen Axialbewegung gegenüber dem Innenrad (18) begrenzt ist und durch den Elektromotor (17) antreibbar ist.

6. Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, bei dem das Ritzel (15′) und das Kupplungstreibelemente (16) auf einer an einem Rahmen (1) befestigten Kupplungswelle (23) geschaffen sind.