DE2500155A1

DE2500155A1 - Schnapp-mechanismus mit geradliniger bewegung

Info

Publication number: DE2500155A1
Application number: DE19752500155
Authority: DE
Inventors: Michael Robert Bussen; Gary Lee Schurter
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1974-01-09
Filing date: 1975-01-03
Publication date: 1975-07-17
Also published as: JPS50116894A; GB1474636A; CA1017972A; FR2257109A1; JPS5527689B2; FR2257109B1; DE2500155C2; CH586426A5; US3908473A

Description

Deutsche ITT Industrie GmbH

M.R. Bussen - G.L. Schurter 1-5

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Schnappmechanismus mit geradliniger Bewegung

Die Erfindung betrifft einen Schnappmechanismus mit linearer Bewegung und zwar insbesondere einen solchen Schnappmechanismus, bei dem die Eingangs- und die Ausgangsbewegung und die Bewegung der Speicherfeder linear ist.

Kipp- oder Schnappmechanismen werden insbesondere dort verwendet, wo eine große Kraft auf einem kleinen Weg wirken soll. Beispielsweise bei Steinzerkleinerem, bei Pressen, bei Nietmaschinen, bei Kupplungen und bei Spannzangen. Bei diesen Einrichtungen steigt das Verhältnis von Nutzkraft zur Eingangs— kraft steil an. Wenn ein Kippmechanismus eine konstante Kraft

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ausüben soll, beispielsweise bei Kupplungen, wird er häufig so ausgelegt, daß er in der Eingriffsstellung selbst sperrend ist. Die Schaltglieder werden dabei nur bis kurz unter oder über den Todpunkt geführt und dann wird der Mechanismus durch die Ausgangskraft gegen einen Anschlag gedrückt. Dieses Kippprinzip wird mit gutem Erfolg in Schaltern, Unterbrechern und anderen Mechanismen verwendet, bei denen eine Schnappwirkung erforderlich ist. Bei diesen bekannten Mechanismen arbeitet das Eingangs- und das Ausgangsglied auf Bögen mit verschiedenem Radius. Der Unterschied zwis chen den Radien bewirkt eine relative Änderung der Entfernung zwischen den Enden der Hebel, da der Eingangshebel um seinen einen Endpunkt verschwenkt wird. Dies wird zur Speicherung der Energie in einer Feder verwendet. Die gespeicherte Energie wird freigegeben, wenn der Eingangshebel den Mittelpunkt kreuzt, wodurch der Ausgangshebel in die andere Stellung schnappt.

Da bei diesen bekannten Einrichtungen der Eingangs- und der Ausgangshebel auf verschiedene Radien wirken, ist die Bewegung nicht direkt linear und man benötigt zusätzliche Mittel, um eine rein lineare Bewegung zu erzielen. Außerdem wird die Federenergie nicht wirksam ausgenützt, weil die günstigen mechanischen Eigenschaften der Einrichtung nur mit dem Winkel zwischen dem Eingangs- und Ausgangshebel ansteigen. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Schnappmechanismen ist darin zu sehen, daß der Ausgangsarm nur mittels der Federkraft in den Endstellungen gehalten wird. Noch ein weiterer Nachteil ist, daß in der Mitte ein Todpunkt vorhanden ist, an dem eine Umkehrung der Bewegung des Ausgangshebels erfolgen kann, wenn die Bewegung des Eingangshebels umgekehrt wird.

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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Schnappmechanismus anzugeben, "bei dem die Bewegung rein linear ist und bei dem außerdem die Energie, die in der Feder gespeichert ist, ebenfalls linear wirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

a) einem ortsfesten länglichen Rahmen mit mindestens einem Paar Führungsschlitze, die quer zur Rahmenlängsachse verlaufen,

b) zwei Sperrstifte, die in den Führungsschlitzen gleiten, ,

c) zwei Federn, die die Sperrstifte gegen das eine Ende des zugeordneten Führungsschlitzes drücken,

d) einen in Längsrichtung in dem Rahmen beweglichen Eingangsschieber, der zwei mit Abstand angeordnete Nocken hat, wobei jede der Nocken dazu dient, einen der beiden Sperrstifte aus seiner Endstellung herauszubewegen, wenn der Eingangsschieber betätigt wird,

e) einen in Längsrichtung in dem Rahmen beweglichen Ausgangsschieber, der zwei mit Abstand angeordnete Sperrschlitze hat, wobei de* eine Sperrstift in den einen Sperrschlitz einfällt, wenn der Ausgangsschieber die erste Endstellung einnimmt, und der eine Sperrstift gegen das erwähnte Ende des Führungsschlitzes gedrückt wird und wobei ferner der andere

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Sperrstift in den anderen Sperrschlitz einfällt, wenn der Ausgangsschieber in der zweiten Endstellung ist und der andere Sperrstift gegen das erwähnte Ende des Führungsschlitzes gedrückt wird,

f) eine zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsschieber befindliche Druckfeder, die zusammengedrückt wird, wenn der Eingangsschieber gegenüber dem Ausgangsschieber verschoben wird, und wobei
die in der Druckfeder gespeicherte Energie den Ausgangsschieber gegenüber dem Eingangsschieber bewegt, wenn der eine der beiden Nocken in einen der beiden Sperrstifte greift und diesen verschiebt.

Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Energie der Feder direkt auf die Last übertragen wird, wogegen bei den bekannten Schnappmechanismen nur die in Richtung der normalen auftretende Komponente der Federkraft an die Last gelangt. Weiterhin ist es bei der Erfindung vorteilhaft, daß der Ausgangsschieber in den beiden Endstellungen mittels Sperrstiften gehalten wird. Dadurch kann der Schnappmechanismus nicht durch Kräfte, die vom Ausgangsschieber her wirken, umgeschaltet werden; sie werden vielmehr über die Sperrstifte auf das Gehäuse übertragen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind Sperrfinger vorgesehen, die verhindern, daß sich der Eingangsschieber bewegt, während sich der Ausgangsschieber bewegt. Hierdurch ist die Bewegungsumkehr nicht möglich, die bei den bekannten Schnappmechanismen auftreten kann.

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Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beispielweise näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Rück- und Seitenansichten des Schnappmechanismus gemäß der Erfindung, eingebaut in einem Leistungsschalter,

Fig. 3 eine genauere Bückansicht des Schnappmechanismus nach Fig. 4 mit einem Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt des Schnappmechanismus

entlang der Linie IV-IV nach Fig. 3»

Fig. 5 und 5"b eine vereinfachte Darstellung anhand

der sich die Wirkungsweise des Schnappmechanismus leicht erklären läßt,

Fig. 6 und 7 den Eingangsschieber in Draufsicht

und im Schnitt,

Fig. 8 und 9 den Ausgangsschieber in Draufsicht

und im Schnitt,

Fig. 10 eine Draufsicht des Bahmens,

Fig. 11 einen Schnitt durch den Eahmen nach

Fig. 10, entlang der Linie XI-XI₁ und

Fig. 12 eine Explosionszeichnung des Schnappmechanismus nach den Fig. 1 bis 4-,

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Die Fig. 1 und 2 zeigen Rück- und Seitenansichten eines Schnappmechanismus 10 gemäß der Erfindung. Der Mechanismus 10 nach den Fig. 1 und 2 ist eine besonders günstige Ausführungsform der Erfindung, die in Verbindung mit einem gasisolierten Unterfluorleistungsschalter verwendet wird. Die Funktion und der Aufbau des gasisolierten Leistungsschalters selbst ist genauer in der der DOS-Patentanmeldung 4 320 64 vom 9·1·74- entsprechenden deutschen Nachanmeldung beschrieben.

Der Schalter 10 nach den Fig. 1 und 2 hat einen Rahmen, bestehend aus vier Teilen 12a - 12d. In dem Rahmen 12a - 12d gleiten ein Eingangsschieber 14 und ein Ausgangsschieber Der Eingangs schieber 14 hat erste und zweite Anschrägungen 14a und 14b. Die Sperrstifte 18a und 18b gleiten in ersten und zweiten Führungsschlitzen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Rahmens 12a - 12d vorgesehen sind. Die Sperrstifte 18a und 18b werden mittels Federn 2Oa und 20b nach innen gedrückt. Außerdem ist eine als Kraftspeicher wirkende Feder 22 zwischen dem Eingangsschieber 14 und dem Ausgangsschieber 16 auf einer Stange 23 angeordnet.

Aus den Fig. 1 und 2 ist auch ersichtlich, daß der Eingangsschieber 14 mit der Schaltstange 24 über einen Winkel 26 verbunden ist. Der Winkel 26 ist starr mit dem unteren Ende der Schaltstange 24, beispielsweise durch Schweißen, verbunden. Der andere Schenkel des Winkels 26 ist am Eingangs schieber 14 mit Befestigungsmittel 28 befestigt. Die Befestigungsmittel 28 bestehen aus einer Mutter, einer Schraube, einer Abstandsscheibe und einer Rolle, wobei letztere so angeordnet ist, daß sie sich zwishen den Rahmenteilen 12c und 12d bewegen kann.

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Der Ausgangsschieber 16 des Schnappmechanismus 10 ist mit einer Querstange 30 über Befestigungsmittel 32a und 32b verbunden. Die Befestigungsmittel 32a und 32b bestehen aus einer Mutter, einer Schraube, einer Abstandsscheibe und einer Rolle, die sich zwischen den Rahmenteilen 12a und 12b bewegen kann. Die Schaltstange 24- ist drehbar mit einem Arm 32 verbunden, der in Laschen 34 drehbar ist. Das andere Ende des Armes 32 ist mit einem Betätigungshebel 36 verbunden. Die Querstange 30 der Fig. 1 und 2 ist mit "Strömungs-" Schaltern 38, 40 und 42 mittels Schellen 44 verbunden.

Der Schnappmechanismus 10 nach den Fig. 1 und 2 wird betätigt, in dem die Schaltstange 24- dadurch abwärts bewegt wird, daß der Arm 36 um seinen Drehpunkt in den Laschen gedreht wird. Die Bewegung der Stange 24 bewirkt, daß sich der Eingangsschieber 14- solange abwärts bewegt, bis die Anschrägung 14a auf den Sperrstift 18a trifft, wodurch der Sp err stifte 18a nach außen bewegt wird und zwar von einem unteren Schlitz 16a des Ausgangsschiebers 16 und innerhalb des Schlitzes zwischen den Rahmenteil 12a und 12c. Von diesem Punkt an kann sich der Ausgangsschieber 16 frei nach unten bewegen. Die Antriebskraft hierzu ist die Energie, die in der Feder 22 gespeichert wurde, ehe der Stift 18a durch die Anschrägung 14a ausgehoben wurde. Der Ausgangsschieber 16 und die Querstange 30 bewegen sich abwärts, solange, bis der Ausgangsarm 16 auf eine erste Endstange 46 trifft; Gleichzeitig fällt ein Sperrstift 18b in den oberen Schlitz 16b des AusgangsSchiebers 16 ein. Die Bewegung der Querstange 30 bewirkt die Unterbrechung der Schaltstrecken der Strömungsschalter 38 bis 42. Der Schnappmechanismus wirkt in umgekehrter Weise, wenn der Dreharm in die in Fig. 2 gezeigte Stellung zurückgebracht wird. Das

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bedeutet, daß durch Drehung des Armes 36 in die Anfangsstellung die Stange 24 veranlaßt wird, sich nach oben zu bewegen, so lange, bis die Anschrägung 14b des Eingangsschiebers 14 auf den Sperrstift 18b trifft. Zu diesem Zeitpunkt kehrt der Ausgangsschieber 16 und damit die Querstange 30 schnell in die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Anfangsstellung zurück.

In Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie III-III nach Fig. 2 des Schnappmechanismus 10 gezeigt. Fig. 3 zeigt deutlicher die Befestigungsmittel 28, 32a und 32b. Die Befestigungsmittel 28 bestehen beispielsweise aus einer Senkungsschraube 28a, einer Mutter 28b und einer Rolle mit Abstandsscheibe 28c. Die Befestigungsmittel 32a und 32b sind ähnlich. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Befestigungsmittel es ermöglichen,daß sich der Eingangsschieber 14 und der Ausgangsschieber 16 im Rahmen 12a bis 12d bewegen können. Fig. 3 zeigt außerdem, wie die Rahmenteile 12a bis 12d miteinander zu einem Rahmen verbunden sind. Die Rahmenteile 12a bis 12d sind mit einer Endstange 4-6, beispielsweise durch Schweißen, verbunden. Eine zweite Endstange 4-8 ist am Deckel des Behälters des Schalters befestigt und mit den Rahmenteilen 12a bis 12d mit Befestigungsmitteln 50 befestigt. Schließlich sieht man aus Fig. auch, daß die Schieber 14- und 16 im Rahmen 12a bis 12d mittels der Rollen 52 und 28c, 54-, 54-a und 54-b zwangsgeführt sind.

Fig. 4- ist ein Querschnitt entlang der Linie 4—4- nach Fig. 3· Man sieht, daß zu den Sperrstiften 18a und 18b je ein Paar axial befestigter Rollenlager 56 und 58 gehört. Die Rollenlager 56 und 58 erleichtern das Anheben und das Einfallen der Sperrstifte18a und 18b in die entsprechenden Schlitze des Ausgangsschiebers 16 und den Eingriff in die Anschrägungen des Eingangsschiebers 14·. Die Lager 56 und 58 und

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die Federn 20a und 20b sind vorzugsweise mit Sprengringen 60 und 62 an den Sperrstiften 18a und 18b befestigt.

Fig. 5 ist eine vereinfachte Zeichnung, anhand der sich die Wirkungsweise des Schnappmechanismus leicht erklären läßt. Der Aufbau des Mechanismus 10* nach Fig. 5a ist ähnlich wie der Aufbau des MechanismusiO nach den Fig. 1 und 2. Infolgedessen sind gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen, jedoch zusätzlich mit einem hochgestellten Strich. Der Rahmen 12' hat erste und zweite Querschlitze, in denen Sperrstifte 18a¹ und 18b¹ gleiten. Die Federn 20' drücken die Stifte 18a¹ und 18b¹ nach innen. Eine als Kraftspeicher wirkende Feder 22' befindet sich auf einer Stange 23'. Die Stange 23' ist mit ihren Enden am Rahmen 12' befestigt. Ein Ausgangsschieber 16' gleitet im Rahmen 12* in Längsrichtung. Dasselbe gilt für einen Eingangsschieber 14'. Der Eingangsschieber 14' hat erste und zweite Anschrägungen 14a' und 14b¹. Der Ausgangsschieber 16' hat erste und zweite Schlitze 16a' und 16b¹. Auf der Stange 23' befinden sich erste und zweite Sheiben 22a' und 22b¹. Die Scheiben 22a' und 22b¹ und die Feder 22' ligen zwischen seitlichen Verlängerungen der Schieber 14' und 16'. Aufgrund dieser Anordnung bewirkt eine Relativbewegung zwischen dem Eingangs schieber ,14* und dem Ausgangsschieber 16*, daß die Feder 22¹ zusammengedrückt wird. Fig. 5b zeigt einen Querschnitt des Mechanismus 10' entlang der Linie 5-5 nach Fig. 5a.

Der Mechanismus 10' arbeitet wie folgt: Der Sperrstift 18a' befindet sich im Schlitz 16a' des Ausgangsschiebers 16' und verhindert auf diese Weise eine Längsbewegung des Ausgangsschiebers 16*. Der Sperrstift 18b¹ befindet sich jedoch am Außenrand des Ausgangsschiebers 16' und behindert daher die

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Bewegung des Ausgangsschiebers 16' nicht. Wird nun der Eingangs schieber.14* in Fig. 5a nach links bewegt, dann wird die Feder 22' zwischen den seitlichen Verlängerungen der Schieber 16¹ und 14' zusammengedrückt. Die Bewegung des Eingangsschiebers 14' bewirkt so lange ein Zusammendrücken der Feder 22' , bis die Anschrägung 14 a¹ auf den Sperrstift 18a¹ trifft. Bei weiterer Bewegung des Eingangsschiebers 14' wird der Sperrstift 18a' aus dem Schlitz 16a¹ ausgehoben. Sobald sich der Sperrstift 18' genügend weit vom Schlitz 16a¹ entfernt hat, schnappt der Ausgangsschieber 16' schnell nach links, angetrieben durch die in der Feder 22' gespeicherte Energie. Der Ausgangsschieber 16' wird solange verschoeben, bis sich der Schlitz 16b¹ oberhalb des Sperrstiftes 18b' befindet. Zu diesem Zeitpunkt wird der Sperrstift 18b' durch die Feder 20* in den Schlitz 16b' gedrückt. Der Vorgang läuft entsprechend ab, wenn die Schieber 14' und 16' in die in Fig. 5a gezeigte Stellung zurückgebracht werden sollen.

Aus der vorhergehenden Beschreibung sieht man, daß bei dem erfindungsgemäßen Schnappmechanismus alle Bewegungen geradlinig verlaufen, nämlich die Bewegung der Eingangs- und Ausgangsschieber, als auch die Richtung der in der federgespeicherten Energie. Man sieht außerdem, daß die Achse der Feder immer parallel zu den Achsen der Eingangs- und Ausgangsschieber sind. Dies bedeutet, daß die Energie direkt an die Last abgegeben wird, die an den Ausgangs schieber angeschlossen ist. Im Gegensatz hierzu verwenden die bekannten Schnappmechanismen nur eine Komponente des Vektors der Federkraft. Auch ist erkennbar, daß jede Kraft, die in der Endstellung auf den Ausgangsschieber ausgeübt wird, über die Stifte zum Gehäuse gelangt} Infolgedessen ist die Feder nicht erforderlich, um den Ausgangsschieber in der Endstellung zu halten, wie dies bei den bekannten Mechanismen der

Fall ist. 509829/0256

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Aus der Fig. 5a ist ersichtlich, daß man die Bewegungsrichtung des Mechanismus ,10' umkehren kann, ehe der Ausgangsschieber 16' seine andere Endstellung erreicht hat. Dies bedeutet, daß es theoretisch möglich ist, in der Zeit, während der Ausgangsschieber 16' durch die Fedes* energie bewegt wird, die Bewegungsrichtung des Eingangsschiebers umzukehren. Bei bestimmten Anwendungen des Mechanismus 10' gemäß der Erfindung ist dies unerwünscht. Um dies zu vermeiden, sind nun, wie anhand der Fig. 6 bis 9 erläutert wird, zusätzliche Sperrfinger am Eingangsschieber 14' vorgesehen, die sicherstellen, daß der Mehanismus in die eine Endstellung gelangt ist, ehe eine Bewegungsumkehr möglich ist.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Seitenansicht und eine Draufsicht des Eingangs Schiebers 14 des bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung nach den Fig. 1 bis 4.

Entsprechend zeigen die Fig. 8 und 9 eine Draufsicht und eine Seitenansicht des Ausgangsschiebers 16. In der Fig. 7 sind die erwähnten Sperrfinger mit 14c und 14d bezeichnet. Die Sperrfinger 14c und 14d arbeiten mit Schlitzen 16c und 16d des Ausgangsschiebers 16 zusammen, wie nun beschrieben wird.

Wenn die Anschrägung 14a den Sperrstift 18a aus dem Schlitz 16a abhebt, kann sich der Ausgangsschieber 16 frei in seine andere Endstellung bewegen, wahrend der Bewegung des Ausgangsschiebers 16 wird der Sperrstift 18a zwischen dem Finger 14c und der Anschrägung 14a festgehalten. Sobald der Sperrstift 18b in den Schlitz 16b gelangt ist, ist der vorher festgehaltene Sperrstift 18a frei, so daß er in den Schlitz 16c

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einfallen kann. Man erkennt hieraus, daß der Mechanismus 10 einen Hub vollständig beendet haben muß, ehe eine Umkehr möglich ist.

In Fig. 10 ist eine Draufsicht auf den Rahmen 12a bis 12d nach den Fig. 1 bis 4 gezeigt. Fig. 11 ist ein Schnitt entlang der Linie 11-11nach Fig. 10.

Fig. 12 zeigt schließlich eine Explosionszeichnung des Schnappmechanismus nach den Fig. 1 bis 4-.

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Claims

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Ansprüche

Schnappmechanismus mit geradliniger Bewegung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) einen ortsfesten, "beweglichen Rahmen (12a bis 12d, 48,46) mit mindestens einem Paar fführungsschlitze, die quer zur Eahmeniängsachse verlaufen,

b) zwei Sperrstifte (18a, 18b), die in den Führung sschlitzen gleiten,

c) zwei Federn (20a, 20b), die die Sperrstifte (18a,18b) gegen das eine Ende des zugeordneten Führungsschlitzes drücken,

d) einen in Längsrichtung in dem Eahmen beweglichen Eingangsschieber (14), der zwei mit Abstand angeordnete Nocken (14a,14b) hat, wobei jede der Nocken dazu dient, einen der beiden Sperrstifte (18a, 18b) aus seiner Endstellung herauszubewegen, wenn der Eingangsschieber betätigt wird,

e) einen in Längsrichtung in dem Eahmen beweglichen Ausgangsschieber (16), der zwei mit Abstand angeordnete Sperrschlitze (16a,16b) hat, wobei der eine Sperrstift in den einen Sperrechlitz einfällt, wenn der Ausgangsschieber die erste Endstellung einnimmt und der eine Sperrstift gegen das erwähnte Ende des Führungs-

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gedrückt wird und wobei ferner der andere Sperrstift in den anderen Sperrschlitz einfällt, wenn der Ausgangsschieber in der zweiten Endstellung ist und der andere Sperrstift gegen das erwähnte Ende des IPührungsschlitzes gedrückt wird,

f) eine zwischen dem Eingangs- und dem Ausgangsschieber befindliche Druckfeder (22), die zusammengedrückt wird, wenn der Eingangsschieber (14) gegenüber dem Ausgangsschieber (16) verschoben wird, und wobei die in der Druckfeder gespeicherte Energie den Ausgangsschieber gegenüber den Eingangsschieber bewegt, wenn der eine der beiden Nocken in einen der beiden Sperr— stifte eingreift und diesen verschiebt.
2. Schnappmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Verriegelungsmittel vorgesehen sind, die mit den beiden Nocken zusammenarbeiten und eine Bewegung zwischen Eingangsschieber und Rahmen verhindern, wenn sich der Ausgangsschieber zum Eingangsschieber zurückbewegt.
3· Schnappmechanismus nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsmittel zwei Sperrfinger (14c, 14d) sind, die an den beiden Nocken angeordnet sind, derart, daß die beiden Sperrstifte zwischen den Sperrfingern und den Nocken festgehalten werden, wenn sich der Ausgangsschieber zurück zum Eingangsschieber bewegt.

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4. S chnappme chani smus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen aus Platten "besteht, zwischen denen sich die beiden Schieber bewegen.

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