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Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für einen Einschaltenergiespeicher eines Schaltgerätes mit einer motorisch antreibbaren Welle sowie einem Getriebe zum Übertragen einer Drehbewegung der Welle auf den mit dem Getriebe gekoppelten Einschaltenergiespeicher.
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Eine derartige Spannvorrichtung für einen Einschaltenergiespeicher eines Schaltgerätes, beispielsweise eines Leistungsschalters im Bereich der Energieverteilung ist aus dem landläufigen Stand der Technik bekannt und umfasst eine Welle, welche über eine Motoreinheit motorisch antreibbar ausgebildet ist sowie ein Getriebe, welches zum Übertragen einer Drehbewegung der Welle auf einen Einschaltenergiespeicher, beispielsweise in Form eines Federspeicherelementes, vorgesehen ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Spannvorrichtung der eingangs genannten Art weiterzubilden, welche über einen einfachen und kostengünstigen Aufbau verfügt.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass ein Zahnrad des Getriebes mit der Welle über Kopplungsmittel koppelbar ist, wobei die Kopplungsmittel derart ausgebildet sind, dass ein Drehwinkelbereich des Zahnrades von der Welle entkoppelt drehbar ist.
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Mit anderen Worten sind Kopplungsmittel zum Koppeln der Welle mit dem Zahnrad des Getriebes vorgesehen zur Übertragung der Drehbewegung der Welle auf das Getriebe, wobei das Zahnrad nicht drehfest auf der Welle befestigt ist, sondern über die Kopplungsmittel koppelbar ist, derart, dass ein Drehwinkelbereich des Zahnrades von der Welle entkoppelt drehbar ist, so dass im Drehwinkelbereich, welcher entkoppelt drehbar ist, ein Freilauf von Zahnrad zu Welle realisiert ist. Durch diesen Freilauf ist zwischen Zahnrad und Welle in einfacher Weise eine Rückübertragung von Energie des Einschaltenergiespeichers über das Getriebe und die Welle auf die Motoreinheit bei oder nach einem Einschaltvorgang verhindert.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kopplungsmittel einen auf der Welle befestigten Mitnehmer und eine dem Drehwinkelbereich entsprechende Ausnehmung des Zahnrades auf, in welcher Ausnehmung der Mitnehmer zwischen einem ersten Anschlag der Ausnehmung und einem zweiten Anschlag der Ausnehmung bewegbar ist. Durch derartige Kopplungsmittel mit einem auf der Welle befestigten Mitnehmer und einem dem Drehwinkelbereich entsprechende Ausnehmung des Zahnrades ist eine einfache und kostengünstige Konstruktion der Kopplungsmittel realisiert.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kopplungsmittel weiterhin eine Drehfeder zur Kopplung von Mitnehmer und Zahnrad auf. Durch die Drehfeder zur Kopplung von Mitnehmer und Zahnrad ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass der Mitnehmer derart in der Ausnehmung des Zahnrades angeordnet ist, dass die Ausnehmung des Zahnrades für eine Drehbewegung, welche durch die nach einem Einschaltvorgang zur Verfügung stehende Energie des Einschaltenergiespeichers ausgeführt wird, zur Verfügung steht, ohne dass sich dabei die Welle mit dreht, und insbesondere auch dafür, dass Trägheits- bzw. Reibungskräfte, welche bei einem Spannvorgang bzw. nach einem Einschaltvorgang zum Verbleiben des Mitnehmers an dem entsprechenden anderen Anschlag der Ausnehmung führen würden, überwunden werden, so dass der Drehwinkelbereich der Ausnehmung zur Drehung des Zahnrades ohne Mitnahme der Welle über den Mitnehmer zur Verfügung steht. Mit anderen Worten ist also durch die Drehfeder eine Relativbewegung zwischen Zahnrad und Welle, z. B. aufgrund von Trägheitskräften, derart minimiert, dass die Ausnehmung als entkoppelter Drehwinkelbereich zur Verfügung steht.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt der Drehwinkelbereich mindestens 5°, besonders bevorzugt beträgt der Drehwinkelbereich 45°. Bei derartig ausgebildetem Drehwinkelbereich ist eine ausreichende Entkopplung von Zahnrad und Welle gegeben, so dass eine Drehung des Zahnrades entkoppelt von der Welle im Drehwinkelbereich ausreichend möglich ist, um eine Rückübertragung von Energie aus dem Einschaltenergiespeicher während oder nach einem Schaltvorgang auf die Welle und die mit der Welle gekoppelten Motoreinheit wirksam zu verhindern.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung sowie eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine dreidimensionale teilweise Ansicht eines Schaltgerätes mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung;
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2: eine dreidimensionale Teilansicht eines Teils der Spannvorrichtung der 1;
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3: eine weitere dreidimensionale Teilansicht der Spannvorrichtung der 1 in einer ersten Position; und
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4: die dreidimensionale Teilansicht gemäß der 3 in einer zweiten Position.
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1 zeigt eine Spannvorrichtung 1 für einen Einschaltenergiespeicher 2 in Form eines Federspeicherelementes für ein Schaltgerät, beispielsweise einen Leistungsschalter im Bereich der Mittelspannung der Energieverteilung. Der Einschaltenergiespeicher 2 ist vorgesehen zum Speichern der für einen Einschaltvorgang des Schaltgerätes nötigen Energie und ist mit einer figürlich nicht weiter ausgeführten Auslösemechanik gekoppelt, welche durch einen Auslösebefehl einer figürlich ebenfalls nicht dargestellten Steuereinheit auslösbar ist und einen Einschaltvorgang des Schaltgerätes auslöst. Der Einschaltenergiespeicher 2 ist an einem Lagerblech 3 mit seinem ersten Ende 4 befestigt, ein zweites Ende 5 des Einschaltenergiespeichers 2 ist an einem Exzenter 6 mit der Spannvorrichtung 1 exzentrisch angelenkt verbunden. Die Spannvorrichtung 1 weist eine Welle 7 auf, welche motorisch antreibbar über eine Motoreinheit 8 oder auch manuell antreibbar über eine figürlich nicht weiter ausgeführte manuelle Spanneinheit ausgebildet ist. Die Welle 7 ist über ein Getriebe mit einem Zahnrad 9 sowie einem weiteren Zahnrad 10, welche miteinander in Eingriff stehen, und einer weiteren Welle 11 gekoppelt, an welcher weiteren Welle 11 der Exzenter 6 zur Kopplung mit dem Einschaltenergiespeicher 2 vorgesehen angeordnet ist. Ein weiteres Lagerblech 12 ist zur Halterung und Lagerung der Spannvorrichtung 1 vorgesehen. Eine Raste 13 ist an einem Lager 14 am weiteren Lagerblech 12 gelagert und ist derart angeordnet, dass eine Energieübertragung des Einschaltenergiespeichers 2 auf die Welle 7 blockierbar ist. Durch die Raste 13 ist eine derartige Unterdrückung der Rückübertragung von Energie vom Einschaltenergiespeicher 2 auf die Welle 7 und damit die Motoreinheit 8 jedoch nur innerhalb gewisser Grenzen möglich, so dass eine weitere zusätzliche Entkopplung von Drehbewegungen des Getriebes ausgebildet ist bzw. deren Rückwirkung auf die Motoreinheit 8 verhindert wird.
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2 zeigt eine dreidimensionale teilweise Ansicht der Spannvorrichtung 1 mit der Welle 7, welche mit einem Kopplungsglied 15 drehfest verbunden ist, welches Kopplungsglied 15 zur Kopplung mit der Motoreinheit 8 vorgesehen ist und eine Nut-und-Feder-Verbindung mit der Motoreinheit 8 durch die einer 60°-Teilung angeordneten Nuten 16 bildet. Eine Aufnahmeöffnung 17 ist auf der Welle 7 vorgesehen, in welche Aufnahmeöffnung 17 ein Mitnehmer, wie mit Bezug auf die 3 und 4 unten näher erläutert, angeordnet ist.
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3 zeigt eine weitere schematische dreidimensionale Teilansicht mit dem Zahnrad 9 und der Welle 7, sowie Kopplungsmitteln zur Kopplung von Zahnrad 9 und Welle 7 miteinander. Die Kopplungsmittel weisen einen Mitnehmer 18 sowie eine Ausnehmung 19 und eine Drehfeder 20 auf. Der Mitnehmer 18 ist dabei in der Aufnahmeöffnung 17 (wie mit Bezug auf die 2 bereits dargestellt) auf der Welle 7 befestigt. Die Ausnehmung 19 umfasst einen Drehwinkelbereich im Ausführungsbeispiel von etwa 45° zwischen einem ersten Anschlag 21 und einem zweiten Anschlag 22 als Enden der Ausnehmung 19, zwischen denen das Zahnrad 9 drehbar entkoppelt von einer Drehung der Welle 7 bewegbar ist. Die Drehfeder 20 ist dazu vorgesehen, den Mitnehmer 18 am ersten Anschlag 21 zu halten, wie in der 4 dargestellt, um insbesondere Trägheitskräfte bzw. Reibungskräfte vor, während oder nach einem Spannen oder Einschaltvorgang zu überwinden und zu gewährleisten, dass der Drehwinkelbereich der Ausnehmung 19 für eine Drehung des Zahnrades 9 entkoppelt von einer Drehung der Welle 7 zur Verfügung steht, so dass gewährleistet ist, dass eine Drehung des Zahnrades 9 ohne Übertragung dieser Drehbewegung auf die Welle 7 und damit die mit der Welle 7 gekoppelte Motoreinheit 8 ermöglicht ist. Die Drehfeder 20 ist dabei in einer Ausnehmung 23 des Mitnehmers sowie einer weiteren Ausnehmung 24 des Zahnrades 9 gehalten, so dass die Federkraft der Drehfeder 20 zwischen dem Mitnehmer 18 und dem Zahnrad 9 wirkt.
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In 3 ist durch den Drehpfeil eine Drehbewegung der Welle 7 schematisch dargestellt, wobei durch die auf die Welle 7 wirkende Kraft, welche insbesondere größer ist als die Rückstellkraft der Drehfeder 20, der Mitnehmer 18 an den zweiten Anschlag 22 der Ausnehmung 19 gelangt und das Zahnrad 8 zu einer entsprechenden Drehbewegung zwingt, welche Drehbewegung des Zahnrades 8 über das weitere Zahnrad 10 auf die weitere Welle 11 und damit den Exzenter 6 übertragen wird und zum Spannen des Einschaltenergiespeichers 2 führt. Ist der Spannvorgang des Einschaltenergiespeichers 2 abgeschlossen und wird keine weitere motorische Kraft mehr auf die Welle 7 von der Motoreinheit 8 ausgeübt, so wird durch die Drehfeder 20 der Mitnehmer 18 an den ersten Anschlag 21 der Ausnehmung 19 zurückbewegt, so dass für ein Zurückdrehen nach einem Einschaltvorgang des Einschaltenergiespeichers 2 über die weitere Welle 11, das weitere Zahnrad 10 eine Drehung des Zahnrades 9 im Drehwinkelbereich der Ausnehmung 19, welche im Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn stattfindet, zunächst nicht auf den Mitnehmer 18 übertragen wird, sondern diese Drehung des Zahnrades 9 entkoppelt von der Welle 7 stattfinden kann, so dass diese Drehung des Zahnrades 9 durch Rückübertragung von Energie des Einschaltenergiespeichers 2 nicht zu einer Energieübertragung auf die Welle 7 und damit die mit der Welle 7 gekoppelte Motoreinheit 8 führt. Durch den Drehwinkelbereich entsprechend der Ausnehmung 19 ist diese Entkopplung ausreichend gewährleistet, bis über die in der 1 dargestellte Raste 13 eine weitere Rückübertragung von Energie auf die Welle 7 wirksam verhinder ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannvorrichtung
- 2
- Einschaltenergiespeicher
- 3
- Lagerblech
- 4
- erstes Ende
- 5
- zweites Ende
- 6
- Exzenter
- 7
- Welle
- 8
- Motoreinheit
- 9
- Zahnrad
- 10
- weiteres Zahnrad
- 11
- weitere Welle
- 12
- weiteres Lagerblech
- 13
- Raste
- 14
- Lager
- 15
- Kopplungsglied
- 16
- Nut
- 17
- Aufnahmeöffnung
- 18
- Mitnehmer
- 19
- Ausnehmung
- 20
- Drehfeder
- 21
- erster Anschlag
- 22
- zweiter Anschlag
- 23
- Ausnehmung Mitnehmer
- 24
- weitere Ausnehmung
