DE3443054C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrich­ tung für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Trennschalter, gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Antrieb dieser Art ist aus der deutschen Gebrauchs­ musterschrift 82 13 505 bekannt. Dieser in der Art eines Malteserkreuzgetriebes ausgebildete Antrieb weist ein auf der Antriebswelle für einen Dreistellungs-Trenn­ schalter sitzendes Schaltrad auf, das mit zwei radialen und an ihrem außenliegenden Ende offenen Führungs­ schlitzen versehen ist. Zum Verschwenken des Schaltrades dient ein Triebstock, der in die Führungsschlitze einzu­ greifen bestimmt ist und exzentrisch auf einem umlaufend antreibbaren Treiberrad angebracht ist. Letzteres weist einen Sperransatz auf, der in den Ruhestellungen des Schaltrades in Rastausnehmungen am Umfang des Schaltra­ des eingreift, um das Schaltrad in diesen Ruhestellun­ gen zu blockieren.

Dieser bekannte Antrieb hat den Vorteil, daß der das Treiberrad mit dem Triebstock antreibende Antriebsmotor lastfrei an- und auslaufen kann und nicht zum Blockieren des Schaltrades in seinen Ruhestellungen dienen muß.

Diesen Vorteilen stehen jedoch die folgenden Nachteile gegenüber:

Wegen der zwingend erforderlichen Anordnung der Antriebs­ welle des den Triebstock tragenden Treiberrades neben dem Schaltrad besteht ein entsprechend großer Platzbedarf.

Im mittleren Bereich des Schwenkweges des Schaltrades zwischen zwei Ruhestellungen ist das auf die Antriebs­ welle für den Trennschalter wirkende Drehmoment jeweils am kleinsten. Um in diesem Bereich die für das Betätigen des Trenn­ schalters und insbesondere für das Einlegen dessen Trennmesser erfor­ derlichen Antriebsmomente aufzubringen, sind entsprechend große An­ triebsmotoren erforderlich. Der Dreiwinkel, während dem der Triebstock jeweils im Eingriff mit einem Führungsschlitz des Schalt­ rades steht, entspricht dem Winkel, den die beiden ra­ dialen Führungsschlitze miteinander einschließen. Muß dieser Winkel nun aus konstruktiven Gründen klein ge­ wählt werden, so ist demzufolge auch der Drehwinkel, über welchen der Triebstock das Schaltrad mitnimmt, klein.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu­ grunde, eine Antriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine platzspa­ rende Bauweise ermöglicht und bei der das Mitnehmerorgan über einen möglichst großen Bereich dessen Bewegungs­ weges mit der Führung in Eingriff steht und eine vor­ teilhafte Drehmomentübertragung auf die anzutreibende Welle des Schaltgerätes erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.

Da der Ein- und Auslauf des Mitnehmerorganes in die bzw. aus der Führung an demjenigen Ende dieser Führung er­ folgt, welche der Schwenkachse des Schaltorganes näher liegt, ist es möglich, das Mitnehmerorgan samt seiner Drehachse so nahe an der Schwenkachse des Schaltorganes anzuordnen, daß die Bewegungsbahn des Mitnehmerorganes innerhalb des Umrisses des Schaltorganes liegt. Somit ist eine kompakte Bauweise möglich. Im weitern ist das Mit­ nehmerorgan über einen Drehwinkel mit der Führung in Eingriff, der ganz erheblich größer ist als der Schwenk­ winkel des Schaltrades bei einer Fortschaltung von der einen in eine andere Ruhestellung. Im mittleren Bereich einer solchen Fortschaltung des Schaltorganes hat das Mitnehmerorgan im wesentlichen seinen größten Abstand von der Schwenkachse des Schaltorganes, so daß in die­ sem mittleren Bereich die Übertragung eines großen Drehmomentes auf die anzutreibende Welle des Schaltrades möglich ist.

Bevorzugte Weiterausbildungen der erfindungsgemäßen An­ triebsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen 2-13 umschrieben.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel des Erfindungsgegenstandes näher erläutert. Es zeigt rein schematisch:

Fig. 1 eine Antriebsvorrichtung für einen Drei­ stellungs-Trennschalter in Ansicht mit dem Mitnehmerorgan in seiner Ruhelage.

Fig. 2 die Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1 mit dem Mitnehmerorgan beim Einlaufen in eine Führung,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1, und

Fig. 4 eine Detailansicht in Richtung des Pfei­ les A in Fig. 1.

Auf einer Antriebswelle 1 für einen Dreistellungs-Trenn­ schalter sitzt ein Schaltrad 2. Dieses ist in Richtung der Achse 1a der Antriebswelle 1 gesehen kreissektorför­ mig ausgebildet und weist einen zur erwähnten Achse 1a konzentrischen Rand 3 auf. An diesem Rand 3 sind drei Rastausnehmungen 4, 5 und 6 ausgebil­ det, von denen jede einer Ruhestellung des Schaltra­ des 2 zugeordnet ist.

Das Schaltrad 2 ist weiter mit zwei radialen Führungs­ schlitzen 7 und 8 versehen, welche durch Ausnehmungen im Schaltrad 2 gebildet sind. Jeder dieser Führungsschlitze 7, 8 weist einen Ein- und Auslauf 9 bzw. 10 für eine Mitnehmerrolle 11 auf. Dieser Ein- und Auslauf 9, 10 ist an dem der Schwenkachse 1a des Schaltrades 2 zugekehrten Ende der Führungsschlitze 7, 8 angeordnet.

Die Mitnehmerrolle 11 ist auf einer Welle 12 gelagert, welche am einen Ende eines Armes 13 befestigt ist. Die­ ser Arm 13 sitzt auf einer Welle 14, die mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden ist. Durch diesen Antriebsmotor wird über die Welle 14 die Mitnehmerrolle 11 um die Achse 14a der Welle 14 umlaufend angetrieben. In Fig. 1 ist die kreisförmige Bewegungsbahn 15 des Zentrums der Mitnehmerrolle 11 gestrichelt dargestellt. Die Mitnehmerrolle 11 kann sowohl im Uhrzeigersinn (Pfeil B) wie auch im Gegenuhrzeigersinn (Pfeil C) ange­ trieben werden.

Auf der Welle 14 sitzt weiter eine Lagerbüchse 16, an der eine Steuerscheibe 17 befestigt ist. Diese Steuer­ scheibe 17, welche somit mit der Welle 11 mitläuft, weist zwei sich gegenüberliegende Steuernocken 17a und 17b auf. Diese Steuernocken 17a, 17b kommen - wie das noch zu beschreiben sein wird - zur Einwirkung auf eine Welle 18 einer Sperre 19. Diese Welle 18 ist in zwei parallel zueinander verlaufenden Hebeln 20 und 21 gela­ gert und trägt eine Sperrolle 22, welche zwischen den beiden Hebeln 20, 21 angeordnet ist. Am andern Ende sind die beiden Hebel 20, 21 über eine Hülse 23 miteinander verbunden und schwenkbar auf einer Welle 24 gelagert, die in zwei Lagerplatten 25 und 26 gehalten ist. Zwi­ schen den beiden Hebeln 20 und 21 ist eine die Hülse 23 umgebende Schenkelfeder 27 angeordnet, deren Enden 27a bzw. 27b sich an Stiften 28 bzw. 29 abstützen, die am Hebel 20 bzw. an der Lagerplatte 26 befestigt sind (Fig. 4).

Die Sperre 19 dient nun dazu, das Schaltrad 2 in jeder dessen Ruhestellungen zu blockieren und etwaige Halte­ drehmomente aufzunehmen. Hierfür steht die Sperrolle 22 in Eingriff mit einer der Rastausnehmungen 4, 5, 6 des Schaltrades 2. Die auf die Hebel 20, 21 ein­ wirkende Schenkelfeder 27 sorgt dafür, daß die Sperrolle 22 in die Rastausnehmungen 4, 5, 6 hineingedrückt wird.

In Fig. 1 ist das Schaltrad 2 in seiner mittleren Ruhe­ stellung gezeigt, in der sich der Trennschalter in sei­ ner Offenstellung befindet. Die Mitnehmerrolle 11 nimmt, wie das ebenfalls aus Fig. 1 hervorgeht, ebenfalls ihre Ruhelage ein. Bei sich in dieser mittleren Ruhestellung befindlichem Schaltrad 2 liegt nun der Ein- und Auslauf jedes Führungsschlitzes 7, 8 im Bereich der Bewegungs­ bahn 15 der Mitnehmerrolle 11. Dabei sind die Führungs­ schlitze 7, 8 so gerichtet, daß sie tangential zur Be­ wegungsbahn 15 verlaufen. Damit wird erreicht, daß die Mitnehmerrolle 11 tangential in die Führungsschlitze 7, 8 einlaufen kann, wodurch Stöße vermieden werden.

Wird nun die Welle 14 in Drehung versetzt, so bewegt sich die Mitnehmerrolle 11 aus ihrer Ruhelage gegen den Ein- und Auslauf 9 bzw. 10 eines der Führungsschlitze 7, 8. Es sei nun angenommen, daß die Mitnehmerrolle 11 in Richtung des Pfeiles B in Bewegung gesetzt wird. Das Beschleunigen der Mitnehmerrolle 11 aus dem Stillstand erfolgt ohne Belastung, so daß der Antriebsmotor im we­ sentlichen lastfrei anlaufen kann. In Fig. 2 ist der Zeitpunkt gezeigt, in welchem die Mitnehmerrolle 11 in den Führungsschlitz 7 einzulaufen beginnt. Da sich wie bereits erwähnt die Steuerscheibe 17 mit der Welle 14 und somit auch der Mitnehmerrolle 11 mitdreht, kommt in diesem Zeitpunkt der Steuernocken 17a zur Einwirkung auf die Welle 18, was zur Folge hat, daß die Sperrolle 22 entgegen der Wirkung der Schenkelfeder 27 aus der Rast­ ausnehmung 4 herausgehoben wird und somit das Schaltrad 2 für eine Schwenkbewegung freigibt (Fig. 2). Beim Weiterdrehen der Mitnehmerrolle 11 bewegt sich diese - wie das von Malteserkreuzgetrieben her bekannt ist - im Führungs­ schlitz 7 und nimmt das Schaltrad 2 mit. Das Schaltrad 2 und mit diesem auch die Antriebswelle 1 für den Trenn­ schalter werden auf diese Weise in die der Rastausnehmung 5 zugeordnete Endstellung bewegt, in welcher sich der Füh­ rungsschlitz 7 an derjenigen Stelle befindet, an der sich in der in Fig. 1 gezeigten Mittelstellung der andere Führungsschlitz 8 befand. Beim Erreichen dieser Endstellung kann die Sperrolle 22 in die Rastausnehmung 5 einrasten und das Schaltrad 2 in dieser Ruhestellung blockieren. Nun läuft die Mitnehmerrolle 11 aus dem Füh­ rungsschlitz 7 heraus und bewegt sich in ihre Ruhelage. Dabei erfolgt das Auslaufen der Mitnehmerrolle 11 eben­ falls tangential.

In der nun erreichten ersten Endstellung befindet sich der Trennschalter in seiner Erdungsstellung.

Wird nun die Mitnehmerrolle 11 im Gegenuhrzeigersinn, d. h. in Richtung des Pfeiles C, bewegt, so wird das Schaltrad 2 wieder in die in Fig. 1 gezeigte mittlere Stellung zurückbewegt. Dabei erfolgt das Herausheben der Sperrolle 22 aus der Rastausnehmung 5 durch den andern Steuernocken 17b.

Um das Schaltrad 2 aus dieser mittleren Ruhestellung in die zweite Endstellung zu bewegen, welche der Rastaus­ nehmung 6 zugeordnet ist, wird die Mitnehmerrolle 11 ebenfalls in Richtung des Pfeiles C bewegt, wobei dann diese Mitnehmerrolle 11 in der Führung 8 zum Eingriff kommt. Im übrigen erfolgt nun das Drehen des Schaltrades 2 und der Welle 1 in die zweite Endstellung auf die be­ reits beschriebene Weise.

In dieser zweiten Endstellung befindet sich der Trenn­ schalter in seiner Einschaltstellung.

Die Funktionsweise der beschriebenen Antriebsvorrich­ tung entspricht somit derjenigen eines herkömmlichen Malteserkreuzgetriebes. Von einem solchen unterscheidet sich die beschriebene Antriebsvorrichtung jedoch dadurch, daß die Mitnehmerrolle 11 an demjenigen Ende der Führungsschlitze 7, 8, welches der Schwenkachse 1a des Schaltrades 2 näher liegt, in diese Führungsschlitze 7, 8 einläuft und nicht am äußern Ende dieser Führungs­ schlitze 7, 8. Das bringt u. a. den Vorteil mit sich, daß das Mitnehmerorgan 11 über einen bedeutend längeren Bereich seiner Bewegungsbahn 15 in Eingriff mit einem Führungsschlitz 7, 8 steht als dies bei einem bekannten Malteserkreuzgetriebe der Fall ist. Schließen die beiden Führungsschlitze 7 und 8 - wie in den Fig. 1 und 2 ge­ zeigt - einen Winkel von 60 Grad ein, so befindet sich die Mitnehmerrolle 11 über einen Winkel von 240 Grad im Eingriff mit dem Führungsschlitz 7 bzw. 8. Bei einem Malteserkreuzgetriebe herkömmlicher Art würde ein Ein­ griff nun über einen Winkel von 60 Grad stattfinden.

Die beschriebene Antriebsvorrichtung hat noch den weitern Vorteil, daß bei sich etwa in der Mitte zwischen zwei Ru­ hestellungen befindlichem Schaltrad 2 der Abstand zwischen der Schwenkachse 1a des Schaltrades 2 und der Mitnehmerrol­ le 11 und somit auch das auf die Antriebswelle 1 des Trenn­ schalters 1 wirkende Drehmoment größer ist als bei her­ kömmlichen Malteserkreuzgetrieben mit gleichen Hebellängen. Dies ist deswegen höchst erwünscht, weil gerade in diesem Bereich große Kräfte zum Betätigen des Trennschalters, d. h. insbesondere zum Einlegen dessen Trennmesser, erfor­ derlich sind.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Antriebsvorrichtung hat noch den weitern Vorteil, daß eine platzsparende Bauweise möglich ist. Der Abstand b (Fig. 3) zwischen der Schwenkachse 1a des Schaltrades 2 und der Drehachse 14a der Mitnehmerrolle 11 kann kleiner gehalten werden als der Radius a (Fig. 1) des Schaltrades 2, was bedeu­ tet, daß das Schaltrad 2 und die Welle 14 samt Arm 13 und Mitnehmerrolle 11 in Richtung der Schwenkachse 1a gesehen hintereinander angeordnet werden können und nicht nebeneinander angeordnet werden müssen, wie das beim Malteserkreuzgetriebe herkömmlicher Art zwingend erforderlich ist. Der erwähnte Abstand b zwischen den Achsen 1a und 14a und der Radius c der Bewegungsbahn der Mitnehmerrolle 11 können so gewählt werden, daß die Summe dieses Abstandes b und des Radius c kleiner ist als der Radius a des Schaltrades 2. Welle 14, Arm 13 und Mitnehmerrolle 11 befinden sich somit innerhalb des Um­ risses des Schaltrades 2.

Es versteht sich, daß die Antriebsvorrichtung in ver­ schiedenen Teilen anders als dargestellt und be­ schrieben ausgebildet werden kann. Von den vielen mög­ lichen Varianten werden im folgenden nur einige wenige erwähnt.

Die Führungsschlitze 7, 8 müssen nicht zwingend radial verlaufen. Es ist auch möglich, diese Führungsschlitze so auszubilden, daß sie in einer Richtung verlaufen, die die Schwenkachse 1a des Schaltrades 2 nicht schneidet, d. h. an dieser Schwenkachse 1a vorbeiweist.

Statt die Führungen wie gezeigt durch Ausnehmungen im Schaltrad 2 zu bilden, ist es auch möglich, am Schaltrad 2 Paare von abstehenden Führungsschienen vorzusehen, die zwischen sich eine Führungsnut für die Mitnehmerrolle 11 bilden. Werden nur zwei Ruhestellungen des Schaltrades 2 gefordert, so genügt das Vorsehen einer einzigen Führung. Demgegenüber kann die Anzahl der Führungen auch erhöht werden, um mehr als zwei Ruhestellungen zu erhalten.

Für die Ausbildung der Sperre 19, welche das Schaltrad 2 in seinen Ruhestellungen blockiert, stehen verschiedene Möglichkeiten offen. So kann z. B. anstelle der schwenk­ bar gelagerten Sperrolle 22 ein Sperrzahn vorgesehen werden, der unter der Wirkung einer Feder in die Rast­ ausnehmungen am Umfang des Schaltrades 2 hineingedrückt wird und der durch einen mit der Mitnehmerrolle 11 mit­ laufenden Steuernocken aus einer Rastausnehmung herausge­ hoben werden kann, sobald die Mitnehmerrolle 11 in eine Führung einzulaufen beginnt.

Claims (13)

1. Antriebsvorrichtung für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere für einen Trennschalter, mit einem, mit der anzutreibenden Welle des Schaltgerätes verbundenen, um eine Achse zwischen wenigstens zwei Ruhestellungen ver­ schwenkbaren und in den Ruhestellungen mittels einer Sperre arretierbaren Schaltorgan, das mit wenigstens einer sich von dieser Schwenkachse weg erstreckenden Führung versehen ist, welche am einen Ende einen Ein- und Auslauf für ein Mitnehmerorgan aufweist, das entlang einer kreis­ bogenförmigen Bahn um eine zur Schwenkachse des Schaltor­ ganes parallel verlaufenden Achse antreibbar ist und das bei seiner Bewegung bei sich in einer Ruhestellung befind­ lichem Schaltorgan in die Führung einläuft, das Schalt­ organ mitnimmt und in einer andern Ruhestellung des Schaltorganes wieder aus der Führung heraustritt, wobei die Sperre jeweils während eines Eingriffes des Mitnehmer­ organes in die Führung lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ein- und Auslauf (9, 10) der Führung (7, 8) an dem der Schwenkachse (1a) des Schaltorganes (2) näherlie­ genden Ende der Führung (7, 8) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mitnehmerorgan (11) in gegensinnigen Richtungen (B, C) antreibbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das als Rolle ausgebildete Mitnehmerorgan (11) an einem Arm (13) angeordnet ist, der an einer antreibbaren Welle (14) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unter einem Winkel zueinander verlaufende Füh­ rungen (7, 8) vorgesehen sind, von denen jede an ihrem der Schwenkachse (1a) des Schaltorganes (2) näherliegen­ den Ende einen Ein- und Auslauf (9, 10) für das Mitneh­ merorgan (11) aufweist, wobei in einer mittleren Ruhe­ stellung des Schaltorganes (2) der Ein- und Auslauf (9, 10) jeder Führung (7, 8) in der Bewegungsbahn (15) des Mitnehmerorganes (11) angeordnet ist und letzteres je nach Drehrichtung (B, C) in eine der Führungen (7, 8) ein­ läuft und das Schaltorgan (2) aus dieser mittleren Ruhestellung in eine erste oder eine zweite Endstellung verschwenkt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führung (7, 8) einen geradlini­ gen Verlauf hat und durch einen Führungs­ schlitz im Schaltorgan (2) oder zwei abstehende und zwi­ schen sich eine Führungsnut festlegende Führungsschienen gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Führung (7, 8) bezüglich der Schwenkachse (1a) des Schaltorganes (2) radial verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Führung in einer Richtung erstreckt, die schräg zur Schwenkachse (1a) des Schaltorganes (2) verläuft.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ruhestellungen des Schaltorganes (2) jede Führung (7, 8) zumindest im Bereich ihres Ein- und Auslaufes (9, 10) etwa in tangentialer Richtung zur Bewegungsbahn (15) des Mitnehmerorganes (11) verläuft.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperre (19) ein Sperrorgan (22) aufweist, das in den Ruhestellungen des Schaltorganes (2) unter der Wirkung einer Federkraft (27) in Rastausnehmungen (4, 5, 6) am Umfang des Schaltorganes (2) eingreift.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, gekenn­ zeichnet durch ein mit dem Mitnehmerorgan (11) mitlaufen­ des Steuerelement (17) zum Lösen der Sperre (19) bei sich in einer Führung (7, 8) befindlichem Mitnehmerorgan (11).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Schaltorgan (2) einen zu seiner Schwenkachse (1a) konzentrisch verlaufenden Rand (3) aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand (b) zwischen der Schwenkachse (1a) des Schaltorganes (2) und der Drehachse (14a) des Mitnehmerorganes (11) kleiner ist als der Ab­ stand (a) zwischen Schwenkachse (1a) und Rand (3) des Schaltorganes (2).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe von Radius (c) der Bewegungsbahn (15) des Mitnehmerorganes (11) und Abstand (b) zwischen der Dreh­ achse (14a) des Mitnehmerorganes (11) und der Schwenk­ achse (1a) des Schaltorganes (1) kleiner ist als der Abstand (a) zwischen Schwenkachse (1a) und Rand (3) des Schaltorganes (2).