EP3022749A1

EP3022749A1 - Laststufenschalter

Info

Publication number: EP3022749A1
Application number: EP14734774.4A
Authority: EP
Inventors: Hubert Zwirglmaier; Jörg Atmanspacher; Andreas FREISBERG; Gerhard FELIXBERGER; Johann Jobst
Original assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Reinhausen GmbH; Scheubeck GmbH and Co
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-06-24
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: JP6501769B2; JP2016524349A; DE102013107558A1; US9697963B2; WO2015007477A1; US20160155580A1; CN105493216A; EP3022749B1; UA119146C2; CN105493216B

Description

Laststufenschalter

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter. Der erfindungsgemäße Laststufenschalter umfasst ein Schaltrohr, einen Kraftspeicher zur Einstellung einer Schaltstellung des Schaltrohrs, einen Detektor zur Erfassung einer Schaltstellung des Laststufenschalters und einem Laststufenschaltergetriebe. Das Laststufenschaltergetriebe koppelt den Kraftspeicher mechanisch mit dem Schaltrohr.

Laststufenschalter (im Englischen „on-load tap-changers", abgekürzt OLTC) sind im Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich. Sie dienen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren. Laststufenschalter werden in Lastwähler und Lastumschalter mit Wähler unterteilt.

Beide Arten von Laststufenschaltern werden bei der Umschaltung von einem Motorantrieb (bevorzugt Elektromotor) betätigt. Durch den Motorantrieb wird eine Abtriebs- bzw. Eintriebswelle bewegt, die ein Antriebselement des Laststufenschaltersaufzieht. Dieses Antriebselement bewirkt beispielsweise die Bewegung eines Schaltrohres des Laststufenschalters und wird üblicherweise als Kraftspeicher (oder auch Energiespeicher) bezeichnet. Ist der Kraftspeicher vollständig aufgezogen, d. h. gespannt, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt im Zeitraum von Millisekunden (ms) ein Schaltrohr, das dann einen spezifischen Schalablauf während der Lastumschaltung vollführt. Dabei werden dann verschiedene Schaltkontakte und Widerstandskontakte in bestimmter zeitlicher Reihenfolge betätigt. Die Schaltkontakte dienen dabei zur direkten Verbindung der jeweiligen Wicklungsanzapfung mit der Lastableitung, die Widerstandskontakte zur kurzzeitigen Beschaltung, d. h. Überbrückung mittels eines oder mehrerer Überschaltwiderstände. Vorteilhafterweise werden Vakuumschaltröhren als Schaltelemente zur Lastumschaltung eingesetzt. Dies beruht darauf, dass die Verwendung von Vakuumschaltröhren zur Lastumschaltung eine Lichtbogenbildung im Öl und damit die Ölverschmutzung des Lastumschalteröls verhindert, wie beispielsweise in den deutschen Patentschriften DE 195 10 809 C1 und DE 40 1 1 019 C1 sowie den deutschen Offenlegungsschriften DE 42 31 353 A1 und DE 10 2007 004 530 A1 beschrieben. Die internationale Patentanmeldung WO 98/38661 A1 offenbart einen Motorantrieb für Stufenschalter, Umsteller oder Tauchkernspulen. Der Motorantrieb dient insbesondere zur Einstellung des Stufenschalters auf die jeweils gewünschte Schaltstellung. Im Motorantrieb sind alle zum Antrieb des Stufenschalters erforderlichen mechanischen und elektrischen Baugruppen vereinigt.

In der internationalen Patentanmeldung WO 2004/088693 A1 ist darauf aufbauend ein Stufenschalter vom Typ des Reaktorschalters beschrieben. Dieser umfasst ebenfalls einen Motorantrieb mit nachgelagerten Getriebe, insbesondere einem Maltesergetriebe oder Hebelumlenkgetriebe. Das chinesische Gebrauchsmuster CN 201242930Y offenbart einen Laststufenschalterkopf für einen Laststufenschalter zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Laststufenstellungen. Der Laststufenschalterkopf umfasst ein Laststufenschaltergetriebe und eine mechanischen Laststufenstellungsanzeige. Zu diesem Zweck koppelt eine Anzeigewelle der Laststufenstellungsanzeige direkt an eine Getriebewelle des Laststufenschaltergetriebes. Der Laststufenschalterkopf ist mit einer Abdeckung mit Sichtfenster, durch das die Laststufenstellungsanzeige ablesbar ist. Insbesondere sind Endstellungsmechanismen vorgesehen, damit der Laststufenschalter nicht über eine Anfangs- oder Endstellung beschaltet werden kann. Die chinesische Gebrauchsmusterschrift CN 201 167023Y offenbart ein Laststufenschaltergetriebe mit einem Anzeigemechanismus zur Schaltstellungsanzeige eines Laststufenschalters. Das Laststufenschaltergetriebe weist eine Getriebewelle auf, an die ein das Schaltrohr des Laststufenschalters treibender Motor ankoppelbar ist. Über ein Schneckengetriebe treibt die Getriebewelle eine Eintriebswelle des Laststufenschaltergetriebes. An der Unterseite eines motorabgewandten Endes der Eintriebswelle ist ein Koppelelement ausgebildet, über das die Eintriebswelle mit dem Schaltrohr des Laststufenschalters gekoppelt ist. Zur Anzeige der Schaltposition ragt ein Ende der Anzeigewelle aus dem Gehäuse des Laststufenschalters heraus und ist mit einem Zeiger versehen, der gegen eine Anzeigescheibe mit Schaltstellungsmarken drehbar ist. Zur besseren Ablesbarkeit kann der Zeiger optisch vergrößert werden.

Ein Nachteil des Laststufenschaltergetriebes mit einem Anzeigemechanismus der chinesischen Gebrauchsmusterschrift CN 201 167023Y ist, dass der Anzeigemechanismus die Bewegung der Eintriebswelle zum Aufziehen eines Kraftspeichers aufnimmt. Der Abgriff an der Eintriebswelle ist fehleranfällig, da ein eventuell auftretender Schlupf zwischen Eintriebswelle und Kraftspeicher nicht erfasst wird, so dass die Anzeige der Schaltposition ungenau ist.

Aufgabe der Erfindung ist, einen Laststufenschalter zu schaffen, wobei zuverlässig, manipulationssicher und auf fehlerunanfällige Weise die Schaltstellungen des Laststufenschalters erfasst werden können. Zudem soll der Laststufenschalter einfach zu warten sein.

Diese Aufgabe wird von einem Laststufenschalter gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.

Die Erfindung betrifft einen Laststufenschalter. Der erfindungsgemäße Laststufenschalter umfasst ein Schaltrohr und einen Kraftspeicher zur Einstellung einer Schaltstellung des Schaltrohrs. Ferner umfasst der Laststufenschalter einen Detektor zur Erfassung einer Schaltstellung des Stufenschalters und einem Laststufenschaltergetriebe. Sowohl das Schaltrohr und als auch der Detektor sind über das Laststufenschaltergetriebe mit dem Kraftspeicher mechanisch gekoppelt.

Desgleichen kann ein Vorwähler und ggf. ein Feinwähler des Laststufenschalters jeweils über das Laststufenschaltergetriebe mit dem Kraftspeicher zur Einstellung einer Schaltstellung des Vorwählers mit dem Detektor zur Erfassung seiner Schaltstellung mechanisch gekoppelt sein. Die Schaltstellung des Laststufenschalters ergibt sich in dieser Ausführungsform aus einer Kombination der Stellung von Schaltrohr, Vorwähler und ggf. Feinwähler. Das Laststufenschaltergetriebe koppelt beispielsweise eine Superposition der Bewegungen von Schaltrohr, Vorwähler und ggf. Feinwähler in den Detektor ein.

Insbesondere kann der Detektor ein über das Laststufenschaltergetriebe eingekoppeltes mechanisches Eingangssignal erfassen und in ein elektronisches Signal der Schaltstellung des Laststufenschalters wandeln und ausgeben. Zum Beispiel kann eine elektronische Platine im Detektor vorgesehen sein, die das elektronische Signal weiterverarbeitet, beispielsweise verstärkt und/oder digitalisiert.

Der Detektor kann ein Nockenschaltwerk und/oder Gebersystem umfassen. In einer besonderen Ausführungsform umfasst der Detektor ein Nockenschaltwerk, das aus mindestens einer Nockenscheibe mit mehreren Schaltstellungspositionen und mindestens einer Nocke besteht. Die mindestens eine Nocke ist an jeder Schaltstellungsposition lösbar verbindbar. Die Nockenscheibe des Detektors dient beispielsweise der Erfassung von Endstellungsposition des Laststufenschalters. Insbesondere können so Fehlschaltungen des Laststufenschalters vermieden werden. Dazu kann der mindestens einen Nockenscheibe je mindestens ein Schalter zur Erfassung einer Endstellungsposition des Laststufenschalters derart zugeordnet sein, dass jeder Schalter mit zumindest einer Nocke betätigbar ist.

Die eigentliche Erfassung der Schaltstellung des Laststufenschalters kann über ein Gebersystem erfolgen, das teilweise auf der Nockenscheibe integriert ist. Das Gebersystem kann beispielsweise als Halleffektgeber, optischer Geber oder Potentiometer ausgebildet sein. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung umfasst es mehrere Schleifkontakte und einen Schleifer. An jeder Schaltstellungsposition der mindestens einen Nockenscheibe ist mindestens ein Schleifkontakt ausgebildet, der mit einem Schleifer elektrisch koppelbar ist. Zwar reicht eine erfindungsgemäße Nockenscheibe zur vollständigen Erfassung der Endstellungen und Schaltstellungen des Laststufenschalters. Aus Sicherheitsgründen kann der Detektor jedoch redundant mit mehreren solcher Nockenscheiben ausgelegt werden. Dabei kann ein Schleifer gleichzeitig die Schleifkontakte zweier Nockenscheiben elektrisch ankoppeln. Der Vorteil einer solchen modular aufgebauten Nockenscheibe ist, dass der Detektor durch einfaches Versetzen von Nocken auf der Nockenscheibe auf Laststufenschalter mit unterschiedlicher Anzahl von Schaltstellungen angepasst werden kann. Außerdem sind so die modularen Bauteile des Detektors standardisierbar. Dies senkt die Kosten für Produktion und Vorhaltung von Ersatzteilen. Ferner kann ein Detektorgehäuse zur Aufnahme des Detektors auf einem Deckel des Laststufenschalters angeordnet ist. Insbesondere kann ein Gehäusedeckel lösbar angebracht werden, so dass man den Detektor auf einfache Weise warten oder austauschen kann, ohne den Deckel des Laststufenschalters demontieren oder das Laststufenschaltergetriebe ausbauen zu müssen. Zusätzlich zum Detektor zur Erfassung der Schaltstellung des Laststufenschalters kann ein Laufdetektor vorgesehen sein. Der Laufdetektor ist erfindungsgemäß einer Eintriebswelle des Laststufenschaltergetriebes zugeordnet, über die der Kraftspeicher aufgezogen werden kann. Der Laufdetektor kann die Drehbewegung der Eintriebswelle erfassen und als elektronisches Signal wandeln und ausgeben. Die Eintriebswelle koppelt ggf. über ein Motorgetriebe an einen Elektromotor oder an ein manuelles Notbetätigungsmittel. Die Erfassung ihrer Drehbewegung gestattet es, zu überwachen, wie der Kraftspeicher über den Elektromotor oder das Notbetätigungsmittel aufgezogen wird.

Der Laufdetektor kann als Gebersystem ausgebildet sein, beispielsweise als Nockenschaltwerk. Das Gebersystem kann als Absolutwertgeber ausgebildet sein. Absolutwertgeber geben eine Längen- oder Winkelinformation einer zu messenden Vorrichtung in Form eines absoluten, meist digitalisierten Zahlenwertes aus. Da kein Bezug auf eine Referenz nötig ist, können sie sofort nach Einschalten den Messbetrieb aufnehmen, was für den einfachen und sicheren Betrieb des erfindungsgemäßen Laststufenschalters von Vorteil ist.

Der Detektor oder der Detektor und der Laufdetektor können mit einer Steuereinheit zur Steuerung oder Regelung des Laststufenschalters elektrisch verbunden Insbesondere kann aufgrund der elektrischen Signale von Detektor und ggf. Laufdetektor der Elektromotor des Laststufenschalters geregelt werden, der letztlich die Beschaltung des Laststufenschalters treibt.

Die erfinderische Idee, die im vorliegenden Laststufenschalter verwirklicht ist, beruht auf dem Abgriff der sprungartigen Antriebsbewegung des Kraftspeichers, die tatsächlich auf das Schaltrohr und ggf. Vorwähler wirkt, statt einer kontinuierlichen Bewegung der Eintriebswelle, die den Kraftspeicher aufzieht und währenddessen nicht mit dem Schaltrohr in Wirkverbindung steht. Wenn der Kraftspeicher z.B. klemmt der oder irrtümlich nicht voll aufgezogen wird, so dass er nicht auslöst, dann würde in einem Laststufenschalter des Standes der Technik die angezeigte Schaltstellung von der tatsächlichen Schaltstellung auseinanderfallen. Bisher beruht die Detektion der Schaltstellung auf der Drehbewegung der Eintriebswelle. Eintriebswelle und Kraftspeicher können sich unabhängig voneinander bewegen. Erfindungsgemäß kann dagegen nur eine Schaltstellungsänderung detektiert werden, wenn sich der Kraftspeicher tatsächlich betätigt. Insbesondere wird dies durch die spezielle Ausführungsform des Drehumsetzers der Laststufenschaltergetriebes sichergestellt. Der Drehumsetzer weist einen Mitnehmer und einen Nockentreiber zum Einkoppeln einer Bewegung des Kraftspeichers je auf den Detektor und auf das Schaltrohr. Mitnehmer und Nockentreiber sind starr aneinander gekoppelt. Dadurch ist sichergestellt, dass der Kraftspeicher immer gleichzeitig auf Detektor und Schaltrohr wirkt. Die Bewegung des Kraftspeichers wird durch je einen mechanischen Übertragungsmechanismus des Laststufenschaltergetriebes an den Detektor und das Schaltrohr übertragen. Die Bauteile dieser Übertragungsmechanismen können stabil, kompakt und schlupffrei ausgebildet sein. Zudem liegen sie im Inneren des Laststufenschalters geschützt vor Umwelteinflüssen. Dadurch ist das gesamte Laststufenschaltergetriebe demselben Temperaturbereich ausgesetzt, so dass thermisch induziertes mechanisches Spiel bzw. Verspannungen vermieden wird.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt vor allem in der einfachen, im Laststufenschaltergetriebe integrierten Ankopplung des Detektors zur Erfassung der Schaltstellung des Laststufenschalters. Bestehende Lösungen des Stands der Technik bilden hingegen über das Laststufenschaltergetriebe im das damit gekoppelte Motorgetriebe des Elektromotors nach. Die der damit verbundene Kupplungsvorgang und die Synchronisation des Elektromotors und des Laststufenschalters wird dabei sehr aufwendig und fehleranfällig. Fallen angezeigte und tatsächliche Schaltposition auseinander, kann ein irrtümlicher Kuppel- und Schaltvorgang zum Bruch der Endstellungsbegrenzungen führen. Dies wird erfindungsgemäß ausgeschlossen. Die erfindungsgemäße Vereinfachung substituiert ein für diesen Kupplungsvorgang nötige Steuergetriebe. Bricht ein Gestänge oder eine Welle im Steuergetriebe, kann dies zudem nicht unmittelbar erkannt werden, weil die angezeigte und die tatsächliche Schaltstellung auseinanderfallen. Zudem muss oft aus konstruktiven Gründen die Bewegung über große Strecken geführt werden. Je länger diese Strecke ist, desto größer wird tendenziell das mechanische Spiel, das die Schaltstellung verfälschen kann. Zudem ist ein solches indirektes Steuergetriebe mit Zusatzkosten verbunden, die erfindungsgemäß entfallen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass Elektromotor z.B. zu üblichen Wartungsarbeiten ausgebaut werden kann, ohne dass in die mechanische Kopplung zwischen Detektor des Laststufenschaltergetriebes und des Schaltrohrs eingegriffen werden muss. Dadurch können die angezeigte und die tatsächliche Schaltposition des Stufenschalters nicht auseinanderfallen. Beim Einbau des Elektromotors ist keine aufwendige Neukalibration von angezeigter und tatsächlicher Schaltstellung nötig. Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters in einer

Ausführungsform eines dreiphasigen Lastwählers mit Vorwähler;

Fig. 2 eine Perspektivansicht auf das Laststufenschaltergetriebe des erfindungsgemäßen

Laststufenschalters;

Fig. 3 eine weitere Perspektivansicht auf das Laststufenschaltergetriebe des erfindungsgemäßen Laststufenschalters; Fig. 4 eine Perspektivansicht von unten auf das Laststufenschaltergetriebe des erfindungsgemäßen Laststufenschalters;

Fig. 5 eine weitere Perspektivansicht auf den oberen Teil des Laststufenschalters wobei der eingebaute Kraftspeicher sichtbar ist;

Fig. 6 eine Perspektivansicht auf den Deckel des erfindungsgemäßen Laststufenschalters aus Fig. 1 wobei eine Steuereinheit dargestellt ist;

Fig. 7 eine Perspektivansicht auf eine Ausführungsform des Detektors zur Erfassung der

Schaltstellung des Laststufenschalters; und

Fig. 8 eine angeschnittene Perspektivansicht der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform des

Detektors zur Erfassung der Schaltstellung des Laststufenschalters.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Der Übersicht halber werden nur Bezugszeichen dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die beispielhaft dargestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Laststufenschalters stellen keine Einschränkung des durch die Patentansprüche definierten Schutzbereichs für die Erfindung dar.

Fig. 1 zeigt eine Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Laststufenschalters in Form eines dreiphasigen Lastwählers 1. Der Lastwähler 1 weist hier als Antrieb einen Elektromotor 3 mit einem Getriebe 5 auf, der einen nicht dargestellten Kraftspeicher aufzieht. Ist der Kraftspeicher vollständig aufgezogen, d. h. gespannt, wird er entklinkt, gibt seine Energie schlagartig frei und betätigt ein Schaltrohr 15. Das rotierende Schaltrohr 15 ist dabei im Ölgefäß 18 drehbar angeordnet, so dass unterschiedliche Schaltposition eingestellt werden können. Das Ölgefäß 18 ist nach oben hin mit einem Deckel 19 verschlossen und trägt ferner einen Boden 21.

Der erfindungsgemäße Lastwähler 1 besitzt drei Phasen L1 , L2, L3, die übereinander im Ölgefäß 18 angeordnet sind. Über den drei Phasen L1 , L2, L3 sitzt ein Vorwähler 37 am Schaltrohr angebracht. Elektrische Anschlusselemente 39 sind dabei derart am Lastwähler 1 angeordnet, dass sie durch eine Wand 17 des Ölgefäßes 18 greifen.

Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht auf das Laststufenschaltergetriebe 100 des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1. Das Laststufenschaltergetriebe 100 ist auf einer Montageplatte 101 angeordnet, die lösbar mit dem angeschnitten dargestellten Deckel 19 des Laststufenschalters 1 verbunden ist. Eine Eintriebswelle 9 ist über ein Motorgetriebe 5 mit einem Elektromotor 3 gekoppelt. Die Eintriebswelle 9 treibt einen Drehumsetzer 1 10, um einen mit dem Drehumsetzer 1 10 gekoppelten Kraftspeicher 13 (siehe Fig. 5) aufzuziehen. Dabei führt die Eintriebswelle 9 typischerweise eine halbe Umdrehung aus. Ebenso ist eine volle Umdrehung der Eintriebswelle 9 denkbar. Sobald der Kraftspeicher 13 voll aufgezogen ist, wird er entklinkt und bewirkt eine Drehbewegung des Drehumsetzers 1 10. Der Drehumsetzer 1 10 treibt einerseits ein Malteserkreuz 120, mit dem das Schaltrohr 15 und über einen Vorwählertreiber 140 mit einem Vorwähler 37 verbunden ist. Durch eine geeignete mechanische Übersetzung dreht sich das Schaltrohr 15 dabei beispielsweise um einen Winkel von 30° pro Schaltvorgang. Der Vorwähler wird beispielsweise von einer„plus-Position" über eine„Null-Position" in eine„Minus-Position" geschaltet. Anderseits treibt der Drehumsetzer 1 10 einen Drehaufnehmer 130, der wiederum einen Anzeigetreiber 150 treibt. Der Anzeigetreiber 150 bewirkt eine Drehbewegung im Detektor 200 von beispielsweise einer zwanzigstel Umdrehung pro 30°- Drehung des Schaltrohrs 15. Ferner koppelt der Vorwählertreiber 140 die Schaltbewegung des Vorwählers 37 auf Drehaufnehmer 130 ein, die über den Anzeigetreiber 150 ebenfalls auf den Detektor 200 wirkt. Diese Wirkung kann beispielsweise darin bestehen, dass der Drehsinn der vom Schaltrohr 15 bewirkten zwanzigstel-Drehung im Detektor 200 umgekehrt wird. Je nach Ausgestaltung des Getriebes kann es notwendig sein, das Schaltrohr 15 auf eine definierte Schaltstellungsposition 201 , 202 oder 203 zu schalten, bevor der Vorwähler 37 beschaltbar ist. Dies kann eine zusätzliche „Null-Position" des Schaltrohres 15 sein. Somit können über das Laststufenschaltergetriebe 100 die Schaltbewegungen des Schaltrohrs 15 und des Vorwählers 37 gleichzeitig in den Detektor 200 eingekoppelt und detektiert werden. In die so detektierbare Schaltstellung des Laststufenschalters 1 gehen sowohl die Stellung des Schaltrohrs 15 als auch des Vorwählers 37 ein. Hat das Schaltrohr 15 beispielsweise 8 Schaltstellungen und die Null-Position und der Vorwähler 37 eine„plus-Position" und eine „Minus-Position", so ergeben sich für den gesamten Laststufenschalter 1 insgesamt 19 Schaltstellungen, die auf dem Detektor 200 z.B. als „-8, -1 , 0, +1 ,... , +8" dargestellt werden können. Dabei bezeichnet beispielsweise die Schaltstellung„-3", dass der Vorwähler 37 in„Minus- Position" und das Schaltrohr in der dritten von acht Schaltpositionen ist. Analog zum Vorwähler 37 kann auch ein Feinwähler (nicht dargestellt) in die Schaltstellungsdetektion über das Laststufenschaltergetriebe 100 eingebunden werden.

Der Kraftspeicher 13 wird über eine Eintriebswelle 9 vom Elektromotor 3 aufgezogen. Ist er vollständig aufgezogen, wird er entklinkt, so dass er in seine Ruheposition zurückschnellt. Dabei koppelt das Laststufenschaltergetriebe 100 den Kraftspeicher 13 derart an das Schaltrohr 15, dass zumindest ein Teil seiner Bewegungsenergie in eine Drehbewegung des Schaltrohrs 15 übertragen wird. Gleichzeitig koppelt das Laststufenschaltergetriebe 100 den Kraftspeicher 13 derart an den Detektor 200, dass er eine Bewegung aufnimmt. Die vom Detektor 200 aufgenommene Bewegung ist über das Laststufengetriebe 100 mit der Drehbewegung des Schaltrohrs 15 korreliert und folglich ein Maß für die Drehbewegung des Schaltrohrs 15. Beispielsweise dreht sich eine mit dem Detektor 200 verbundene Anzeigewelle 151 um einen Winkel von 5°, wenn sich das Schaltrohr um 30° dreht. Vorzugsweise wird beim Entklinken die Eintriebswelle 9 vom Kraftspeicher 13 entkoppelt und bei Erreichen der Ruheposition des Kraftspeichers 13 wieder eingekoppelt, so dass die Eintriebswelle 9 keine dem sich entspannenden Kraftspeicher 13 gegenläufige Bewegung ausführt. Alternativ kann auch die Kopplung zwischen Kraftspeicher 13 und seiner Eintriebswelle 9 bestehen bleiben und lediglich der Elektromotor 3 stromlos geschalten werden, so dass er vom Kraftspeicher 13 mit geringem Energieaufwand mitgedreht werden kann. Fig. 3, 4 und 5 zeigen eine verschiedene Perspektivansichten auf das Laststufenschaltergetriebe 100 des Laststufenschalters 1. Der Übersichtlichkeit halber ist der Kraftspeicher 13 nur in Fig. 5 dargestellt.

Die Eintriebswelle 9 des Laststufenschaltergetriebes 100 wird über ein Motorgehäuse 5 von einem Elektromotor 3 getrieben. Ein Eintriebswellenzahnrad 1 15 der Eintriebswelle 9 treibt über ein Drehaufnehmerzahnrad 1 16 des Drehaufnehmers 1 10 eine Kurbel 1 13 des Drehaufnehmers 1 10. Die Kurbel 1 13 spannt den Kraftspeicher 13. Sobald die Kurbel 1 13 den Kraftspeicher 13 vollständig aufgezogen hat, wird sie automatisch vom Eintriebswellenzahnrad 1 15 der Eintriebswelle 9 entklinkt und vom Kraftspeicher 13 getrieben. Die entklinkte Kurbel 1 13 treibt den Drehumsetzer 1 10. Der Drehumsetzer 1 10 treibt einerseits über einen ersten Mitnehmer 1 1 1 mit einem ersten Mitnehmerrad 1 12 eine erste Nockenscheibe 131 eines Drehaufnehmers 130 und anderseits über einen Maltesertreiber 1 14 eine Malteserscheibe 120. Die Malteserscheibe 120 treibt einerseits ein Schaltrohr 15 des Laststufenschalters 1 und anderseits einen Vorwählertreiber 150 zum Treiben eines Vorwählers 37 des Laststufenschalters 1. Der Vorwählertreiber 150 treibt über einen zweiten Mitnehmer 141 mit einem zweiten Mitnehmerrad 142 eine zweite Nockenscheibe 132 des Drehaufnehmers 130. Ein Drehaufnehmerzahnrad 145 des Drehaufnehmes 140 treibt direkt oder über ein Zwischenzahnrad 146 ein Anzeigewellenzahnrad 152, das axial und starr verbunden auf einer Anzeigewelle 151 sitzt, so dass eine Drehbewegung der Anzeigewelle 151 bewirkt wird. Die Anzeigewelle 150 ist mit dem Detektor 200 mechanisch gekoppelt. Die Drehbewegung der Anzeigewelle 151 wird vom Detektor 200 erfasst und in ein elektrisches Signal gewandelt und ausgegeben. Ferner ist an der Eintriebswelle 9 ein Laufdetektor 300 angeordnet. Der Laufdetektor ist beispielsweise als Gebersystem oder Nockenschaltwerk ausgebildet und erfasst die Drehbewegung der Eintriebswelle 9 und somit mittelbar über das Motorgetriebe 5 die Antriebsbewegung des Elektromotors 3.

Fig. 6 zeigt eine Perspektivansicht auf den Deckel 19 des Laststufenschalters 1 und seine Verbindung zu einer Steuereinheit 400. Die Anzeigewelle 151 wird durch eine Öffnung (nicht dargestellt) im Deckel 19 geführt, so dass der Detektor 200 auf dem Deckel 19 angeordnet werden kann. Auf dem Deckel 19 ist ein Detektorgehäuse 240 zur Aufnahme des Detektors 200 ausgebildet. Das Detektorgehäuse 240 ist mit einem Detektorgehäusedeckel 241 (siehe Fig. 1 ) verschließbar und offenbar, so dass der Detektor 200 einfach zugänglich und ggf. ausgetauscht werden kann, ohne den Deckel 19 demontieren zu müssen. Desgleichen ist der Laufdetektor 300 in einem Zwischengehäuse 14 aufgenommen. Über Steuerleitungen 401 sind der Detektor 200, der Laufdetektor 300, den Elektromotor 3 direkt oder eine Motorsteuerung 430 des Elektromotors 3, und/oder eine Getriebesteuerung 450 des Motorgetriebes 5 mit einer Steuereinheit 400 zur Steuerung und/oder Regelung des Laststufenschalters 1 verbunden. In einem Regelkreis kann die Steuereinheit 400 beispielsweise den Elektromotor 430 anhand der Signale von Detektor 200 und Laufdetektor 300 regeln. Figs. 7 und 8 zeigen eine Perspektivansicht auf eine Ausführungsform des Detektors 200 zur Erfassung der Schaltstellung des erfindungsgemäßen Laststufenschalters 1. In Fig. 7 ist die Nockenscheibe 21 1 angeschnitten dargestellt. Der Detektor 200 besteht aus einer elektronischen Platine 230 mit Platinenkontakten 231 . Die Platine 230 trägt ein Nockenschaltwerk 210. Dieses Nockenschaltwerk 210 besteht aus mindestens einer Nockenscheibe 21 1 mit mehreren Schaltstellungspositionen 201 , 202, 203 und mindestens einer Nocke 212. Die mindestens eine Nocke 212 ist an jeder Schaltstellungsposition 201 , 202, 203 lösbar verbindbar. Auf der Oberseite 232 und auf der Unterseite (in dieser Perspektivansicht nicht darstellbar) der Platine 230 sind je eine Nockenscheibe 21 1 drehbar gelagert und mit der Anzeigewelle 151 des Laststufenschaltergetriebes 100 koppelbar. Pro Schaltvorgang des Schaltrohrs 15 führt diese Nockenscheibe 21 1 beispielsweise eine zwanzigstel Umdrehung aus. Der Drehsinn dieser Umdrehung wird vermittels des Laststufenschaltergetriebes 100 von der Stellung des Vorwählers 37 bestimmt. Der mindestens einen Nockenscheibe 21 1 ist je mindestens ein Schalter 220 zur Erfassung einer Endstellungsposition 201 des Laststufenschalters 1 derart zugeordnet. Jeder Schalter 220 ist derart mit zumindest einer Nocke 212 betätigbar.

Ferner umfasst der Detektor ein Gebersystem 250. Das Gebersystem 250 umfasst mehrere Schleifkontakte 14 und einen Schleifer 215, der starr mit der Platine verbunden ist. An jeder Schaltstellungsposition 201 , 202, 203 der mindestens einen Nockenscheibe 210 ist mindestens ein Schleifkontakt 214 ausgebildet, der mit dem Schleifer 215 elektrisch koppelbar ist. Prinzipiell genügt eine erfindungsgemäße Nockenscheibe 21 1 im Detektor 200, um die Schaltstellung des Laststufenschalters 1 zu erfassen. Der Detektor 200 ist jedoch aus Sicherheitsgründen redundant mit der zweiten und eventuell weiteren Nockenscheiben 21 1 versehen. Ein Schleifer 215 kann zwei benachbarten Nockenscheiben 21 1 zugeordnet sein. Die elektronische Platine 230 kann zum Beispiel die vom Detektor 200 erfasste Schaltstellungsposition 201 , 202, 203 in ein elektronisches Signal weiterverarbeiten, beispielsweise verstärken und/oder digitalisieren.

Es ist dem Fachmann selbstverständlich, dass die Vorrichtungsmerkmale der der vorangegangen beschriebenen Ausführungsformen einzeln und untereinander kombiniert in einem erfindungsgemäßen Laststufenschalter nach einem der nachfolgenden Patentansprüche eingesetzt werden können, ohne den von ihnen definierten Schutzbereich zu verlassen. Bezugszeichenliste

1 Laststufenschalter, Lastwähler

3 Elektromotor

5 Motorgetriebe

9 Eintriebswelle

12 Federanordnung

13 Kraftspeicher, Energiespeicher

14 Zwischengehäuse

15 Schaltrohr

17 Wand

18 Ölgefäß

19 Deckel

21 Boden

37 Vorwähler

39 Elektrische Anschlusselemente

100 Laststufenschaltergetriebe

101 Montageplatte

1 10 Drehumsetzer

1 1 1 erster Mitnehmer

1 12 erstes Mitnehmerrad

1 13 Kurbel

114 Maltesertreiber

1 15 Eintriebswellenzahnrad

1 16 Drehaufnehmerzahnrad

120 Malteserscheibe

130 Drehaufnehmer

131 erstes Nockenrad

132 zweites Nockenrad

140 Vorwählertreiber

141 zweiter Mitnehmer

142 zweites Mitnehmerrad

143 dritter Mitnehmer

144 drittes Mitnehmerrad

145 Drehaufnehmerzahnrad

146 Zwischenzahnrad

150 Anzeigetreiber

151 Anzeigewelle

200 Schaltstellungsdetektor

201 , 202, Schaltstellungspositionen 210 Nockenscheibe

21 1 Scheibe

212 Nocke

213 Überstand

214 Schleifkontakt

215 Schleifer

216 Adapter

217 Gegenadapter

220 Schalter

221 Hebel

222 elektrische Kontakte

230 Platine

231 Platinenkontakte

240 Detektorgehäuse

241 Detektorgehäusedeckel

250 Gebersystem

300 Laufdetektor

400 Steuereinheit

401 elektrische Steuerleitungen

430 Motorsteuerung

430 Getriebesteuerung

L1 , L2, L3 Phase

Claims

Laststufenschalter (1 ) mit einem Schaltrohr (15), einem Kraftspeicher (13) zur Einstellung einer Schaltstellung des Schaltrohrs (15), einem Detektor (200) zur Erfassung der Schaltstellung des Laststufenschalters (1 ) und einem Laststufenschaltergetriebe (100), über das der Kraftspeicher (13) und das Schaltrohr (15) mechanisch gekoppelt sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Detektor (200) über das Laststufenschaltergetriebe (100) mit dem Kraftspeicher (13) mechanisch gekoppelt ist.

Laststufenschalters (1 ) nach Anspruch 1 , wobei ein Vorwähler (37) des Laststufenschalters (1 ) über das Laststufenschaltergetriebe (100) mit dem Kraftspeicher (13) zur Einstellung einer Schaltstellung des Vorwählers (37) und mit dem Detektor (200) zur Erfassung seiner Schaltstellung mechanisch gekoppelt ist.

Laststufenschalters (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei mittels des Detektors (200) ein elektronisches Signal zur Erfassung einer Schaltstellung des Laststufenschalters (1 ) ausgebbar ist.

Laststufenschalters (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Detektor (200) ein Nockenschaltwerk (210) und/oder Gebersystem (250) umfasst.

Laststufenschalters (1 ) nach Anspruch 4, wobei das Nockenschaltwerk (210) des Detektors (200) aus mindestens einer Nockenscheibe (21 1 ) mit mehreren Schaltstellungspositionen (201 , 202, 203) und mindestens einer Nocke (212) besteht, wobei die mindestens eine Nocke (212) an jeder Schaltstellungsposition (201 , 202, 203) lösbar verbindbar ist.

Laststufenschalters (1 ) nach Anspruch 5, wobei der mindestens einen Nockenscheibe (21 1 ) je mindestens ein Schalter (220) zur Erfassung einer Endstellungsposition (201 ) des Laststufenschalters (1 ) derart zugeordnet ist, dass jeder Schalter (220) mit zumindest einer Nocke (212) betätigbar ist.

Laststufenschalters (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, wobei das Gebersystem (250) des Detektors (200) mehrere Schleifkontakte (214) und einen Schleifer (215) umfasst, wobei an jeder Schaltstellungsposition (201 , 202, 203) der mindestens einen Nockenscheibe (210) mindestens ein Schleifkontakt (214) ausgebildet ist, der mit dem Schleifer (215) elektrisch verbindbar ist. Laststufenschalters (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Detektorgehäuse (240) zur Aufnahme des Detektors (200) auf einem Deckel (19) des Laststufenschalters (1 ) angeordnet ist.

Laststufenschalters (1 ) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei einer Eintriebswelle (9) des Laststufenschaltergetriebes (100) zum Aufziehen des Kraftspeichers (13) ein Laufdetektor (300) zur Erfassung ihrer Drehbewegung zugeordnet ist, so dass Drehbewegung der Eintriebswelle (9) als ein elektronisches Signal ausgebbar ist.

Laststufenschalters (1 ) nach Anspruch 10, wobei der Detektor (200) oder der Detektor (200) und der Laufdetektor (300) mit einer Steuereinheit (400) zur Steuerung oder Regelung des Laststufenschalters (1 ) elektrisch verbunden sind.