EP3271929A1 - Energiespeicher für einen laststufenschalter sowie laststufenschalter mit energiespeicher - Google Patents

Energiespeicher für einen laststufenschalter sowie laststufenschalter mit energiespeicher

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EP3271929A1
EP3271929A1 EP16711148.3A EP16711148A EP3271929A1 EP 3271929 A1 EP3271929 A1 EP 3271929A1 EP 16711148 A EP16711148 A EP 16711148A EP 3271929 A1 EP3271929 A1 EP 3271929A1
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EP
European Patent Office
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angular position
hub
output
rotation
designed
Prior art date
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EP16711148.3A
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English (en)
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Stefan Herold
Klaus HÖPFL
Gregor Wilhelm
Abraham AHMADI
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Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP3271929B1 publication Critical patent/EP3271929B1/de
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Definitions

  • the invention relates to an energy storage for an on-load tap-changer and an on-load tap-changer with energy storage.
  • An energy storage used in an on-load tap changer with an output shaft, a drive shaft and a diverter switch for converting a continuous, slow rotational movement of the output shaft, which is driven by a motor at a constant speed, in a sudden, rapid rotation of the drive shaft that drives the diverter switch.
  • energy storage used in an on-load tap changer with an output shaft, a drive shaft and a diverter switch for converting a continuous, slow rotational movement of the output shaft, which is driven by a motor at a constant speed, in a sudden, rapid rotation of the drive shaft that drives the diverter switch.
  • energy storage There are already numerous energy storage known that allow the sudden rotation of the drive shaft using a memory spring. The principle is always the same: the output shaft driven by the motor at a constant speed tensions the accumulator spring up to a maximum point, and after exceeding this maximum point, the accumulator spring relaxes abruptly and thereby abruptly drives the drive shaft.
  • DE 28 06 282 B1, EP 0 355 814 A2, DE 10 2005 027 524 B3, DE 10 2005 027 527 B3, DE 10 2010 020 130 A1 and EP 2 760 034 A1 each describe an on-load tap changer with an energy store which has a Memory spring, a transmission, a frame for the transmission, an eccentric, a Aufziehschlitten and a jump carriage includes.
  • the transmission includes an input hub and an output hub. Because of this slide such energy storage are also referred to as carriage energy storage.
  • the output shaft is rotatably connected to the input hub.
  • the input hub is rotatably connected to the eccentric.
  • the eccentric is positively connected to the Aufziehschlitten.
  • the storage spring is supported between the Aufziehschlitten and the jump slide.
  • the Aufziehschlitten and the jump carriage can move relative to the frame along a linear guide independently back and forth between two end positions.
  • the skip is positively connected to the output hub.
  • the output shaft is rotatably connected to the input hub.
  • the input hub is rotatably connected to the drive element.
  • the drive member and the crank may reciprocate relative to each other between a first end position and a second end position.
  • the abutment surfaces correspond to the crank such that the first abutment surface abuts a first side of the crank in the first end positions and the second abutment surface abuts a second side of the crank in the second end position, these sides facing each other. Consequently, the drive element is positively connected in these end positions with the crank.
  • the storage spring is pivotally connected to a free end of the crank pin and pivotally supported by a fixed end on the frame from. The free end may reciprocate relative to the fixed end along a linear guide between two end positions.
  • the crank is coupled to the output hub.
  • the crank together with the drive element forms a clamping element that is designed such that it acts on the storage element for clamping and then clamps the storage element upon rotation of the input hub, and the crank forms a relaxation element which is designed such that it can be driven the output hub engages the memory element and then drives the output hub when relaxing the memory element.
  • the invention proposes an energy store for or in an an on-load tap changer comprising a motor with an output shaft and a diverter switch with a drive shaft, comprising
  • An input hub which can be connected to the output shaft in a rotationally fixed manner
  • variable translation element or variable translation means connected between the input hub and the memory element.
  • variable translation means is here understood by way of example a translation means with variable translation, that is, that its translation of the angular position of the input hub or the angular position of its input side depends, which is coupled to the input hub and in particular rotatably connected.
  • the translation means may in particular be designed in such a way that, when the input hub rotates, the ratio increases or decreases from a first angular position to a second angular position, or the sign changes or remains the same or is infinite.
  • ü vE: vA
  • vE the input velocity at which the input side of the translation means coupled to the input hub moves
  • vA the output velocity at which the output side of the translation coupled to the memory element - moves.
  • the translation means of the proposed energy storage allows an oscillating pivotal movement of the output hub between its first and second angular position regardless of the direction of rotation of the input hub.
  • an oscillating pivoting movement is here understood that the output hub first rotates in a first direction from a predetermined first angular position to a predetermined second angular position when the input hub is rotated in a first direction from a predetermined first angular position by a predetermined differential angle, and that when then the input hub either in an opposite, second direction back to its first angular position or further in the first direction the differential angle is rotated, then the output hub rotates in an opposite, second direction from its second back to its first angular position.
  • each proposed energy storage comprises
  • a clamping element which is designed such that it engages for clamping on the storage element and then clamps the storage element upon rotation of the input hub;
  • a relaxation element which is designed such that it acts to drive the output hub to the storage element and then drives the output hub when relaxing the storage element;
  • the transmission is designed such that it
  • the clamping element nachone When relaxing and / or driving the output hub, the clamping element nachinate or can follow the relaxation element at a desired and / or predetermined speed; and or
  • the translation means allows the tensioning element to follow the tensioning element relative to the tensioning element at a desired and / or predetermined speed, which may in particular be greater than the speed during tensioning.
  • the relaxation and / or driving the output hub slower than normal operating conditions and can be done so slowly that the clamping element overtakes the relaxation element and acts on the storage element as when clamping.
  • the translation means allows the expansion element to be pushed further, in that the input hub via the tensioning element and the expansion element drives the output hub directly and instantaneously.
  • the tensioning element and the expansion element can be configured as desired in any desired manner, for example as in the case of a slide energy store or a crank energy store.
  • each proposed energy storage comprises
  • At least one crank which is coupled to the storage element and to the transmission is.
  • crank forms at least part of the tensioning element and / or at least part of the tensioning element.
  • the proposed energy store may be formed as desired in any manner and include, for example, at least one or no additional elastic storage element and / or at least one or no additional gear and / or at least one or no additional translation means.
  • Each storage element may be formed as desired in any manner, such as a helical tension spring or helical compression spring or gas spring or elastomer spring.
  • Each translation means may be formed as desired in any manner and include, for example, at least one transmission with non-uniform and / or adjustable ratio, preferably as a cam gear or a compound or step or CVT or continuously variable transmission (CVT) or gear pair of two elliptical gears is formed.
  • at least one transmission with non-uniform and / or adjustable ratio preferably as a cam gear or a compound or step or CVT or continuously variable transmission (CVT) or gear pair of two elliptical gears is formed.
  • the transmission is designed such that it
  • the memory element is designed such that it
  • the output hub is rotated from a first angular position to a second angular position.
  • the output hub is in particular in its first angular position.
  • the transmission is designed such that
  • the transmission is designed such that
  • the gear ratio is greater than a predetermined threshold
  • the gear ratio is less than this threshold or a predetermined other threshold. It is preferably provided that
  • the transmission is designed such that it
  • the transmission blocks the output hub, in particular in its second angular position.
  • the transmission is designed such that it
  • the output hub is in particular in its first angular position. It is preferably provided that
  • the transmission is designed such that it
  • the transmission is designed such that
  • the transmission and the memory element are designed such that they together
  • the output hub can rotate or rotate from its first angular position or from an intermediate angular position lying between its first and second angular positions to its second angular position;
  • the output hub may rotate or rotate from its first angular position or intermediate angle position intermediate its first and second angular positions to its second angular position.
  • the transmission is designed such that it
  • At least one cam comprising at least one cam and the input hub
  • An output gear comprising the output hub and coupled to the memory element;
  • a first, in particular free-running clutch with a predetermined first angular play which is connected between the drive gear and the storage element;
  • a second, in particular free-running clutch with a predetermined second angular play which is connected between the storage element and the output gear.
  • Both the drive gear and the output gear may be replaced by another suitable transmission element as needed, such as a sprocket or pulley.
  • the locking mechanism is designed such that it
  • Rotation of the input hub in this direction and between the second and third angular positions prevents the output hub from leaving its second angular position by more than the offset angle and / or toward its first angular position;
  • a first gear or A gear meshing with the drive gear and or A second gear or B gear, which is coupled in particular to the A gear, in particular via the first clutch; and or
  • a fourth gear or D gear which meshes with the output gear and is particularly coupled to the C gear, in particular via the second clutch.
  • each proposed energy storage comprises
  • At least one crank which is coupled to the storage element and / or to the C-gear.
  • crank forms at least part of the tensioning element and / or at least part of the tensioning element. It is preferably provided that
  • At least one release mechanism coupled in particular to the B gear
  • the release mechanism is designed such that it
  • the curve is formed such that upon rotation of the input hub in the first direction from the fifth to the fourth angular position and upon rotation of the input hub in an opposite, second direction from the fourth to the fifth angular position, the respective movements of the drive gear mirror each other; and or
  • the curve is formed such that upon rotation of the input hub in the first direction from the fifth to the fourth angular position and upon rotation of the input hub in the first direction from the fourth angular position by the same differential angle, the respective movements of the drive gear mirror each other; and or - the curve is closed in itself; and or
  • an on-load tap-changer comprising
  • the input hub is rotatably connected to the output shaft
  • the output hub is rotatably connected to the drive shaft.
  • the proposed on-load tap changer may be configured as desired in any manner and may include, for example, at least one or no additional motor and / or at least one or no additional diverter switch and / or at least one or no additional energy storage.
  • Each motor may be configured as desired in any manner, such as a constant or fixed or uncontrolled speed motor.
  • the on-load tap-changer comprises at least one selector with a selector drive shaft, which is connected in a rotationally fixed manner to the output shaft or is the output shaft.
  • the selector preferably comprises at least two movable moving contacts, which are rotatably connected to the selector drive shaft.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of an on-load tap-changer with one
  • FIG. FIG. 2 is a first view of a preferred embodiment of the energy storage of FIG. 1 with a locking mechanism in a first embodiment
  • FIG. 3 is a second view of the energy store of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a third view of the energy store of FIG. 2;
  • FIG. FIG. 5 shows a fourth view of the energy store from FIG. 2;
  • FIG. 6 shows a fifth view of the energy store from FIG. 2;
  • FIG. 7 is a sectional view of an exemplary embodiment of a first embodiment
  • FIG. 8 is a sectional view of an exemplary embodiment of a second embodiment
  • FIG. 9 shows a bottom view of an exemplary embodiment of a cam for the energy store
  • FIG. 10 shows a second embodiment of the locking mechanism
  • FIG. 1 1 shows a third embodiment of the locking mechanism.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a preferred embodiment of an on-load tap-changer 10, which by way of example comprises a motor 11 with an output shaft 12, a diverter switch 13 with a drive shaft 14, an energy store 15 and a selector 16.
  • the diverter switch 13 and the selector 16 are formed in a known manner and therefore not shown in detail.
  • the selector 16 includes a plurality of fixed contacts (not shown) and two movable moving contacts (not shown) and is coupled to drive the moving contacts to the output shaft 12.
  • the diverter switch 13 includes a movable change-over contact unit (not shown) and is coupled to drive the Umschaltternatti to the drive shaft 14.
  • the drive shaft 14 is coupled via the energy storage 15 to the output shaft 12, which drives the motor 1 1 at a switching operation of the on-load tap-changer 10 at a constant speed.
  • FIG. 2 FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, a preferred embodiment of the energy accumulator 15 is shown schematically in different views.
  • the energy storage 15 includes, by way of example, a transmission, an elastic storage element 17, a crank 18, which couples the memory element 17 to the transmission, and a frame (not shown in Figures 3, 4, 5) with upper and lower frame plates 19 ', 19 "and struts connecting the frame plates 19 together 2) pivotally mounted on the frame plates 19 and rotatably mounted on the crank 18 with a mutually opposite, movable end (on the right in FIG. 2).
  • the transmission includes, by way of example, a cam 20 (not shown in FIG. 5) having an input hub 201 and a groove-shaped curve 202 (FIG. 3) in its underside, a scanner 21 (FIG. 3) scanning the cam 202, a drive gear 22 a pivot axis 221, an output gear 23 having an output hub 231 and a flywheel 232, first and second clutches 24, 25 (FIGS. 2, 5, 6), a locking mechanism 26 in a first embodiment having first and second pawls 261, 262 and a first and second latch 263, 264, an A gear 27, a B gear 28, a C gear 29, a D gear 30 and a release mechanism having a first and second release pins 31 ', 31 ".
  • a cam 20 (not shown in FIG. 5) having an input hub 201 and a groove-shaped curve 202 (FIG. 3) in its underside
  • a scanner 21 (FIG. 3) scanning the cam 202
  • a drive gear 22 a pivot axis 22
  • the input hub 201 is rotatably connected to the output shaft 12 (not shown).
  • the output hub 231 is rotatably connected to the drive shaft 14 (not shown).
  • the drive gear 22 carries the scanner 21, which is offset radially to the pivot axis 221 and projects upwards into the curve 202.
  • Cam 20 and scanner 21 together form a cam mechanism, which represents a variable translation means which is connected between input hub 201 and memory element.
  • the A-gear 27 meshes with the drive gear 23.
  • the B-gear 28 is coupled via the first clutch 24 with the A-gear 27.
  • the C-gear 29 meshes with the B-gear 28.
  • the D-gear 30 is coupled via the second clutch 25 with the C-gear 29 and meshes with the output gear 23.
  • the crank 18 is rotatably connected to the C-gear 29 ,
  • the drive gear 22 is thus coupled via A-gear 27, first clutch 24, B-gear 28, C-gear 29 and crank 18 to the storage element 17.
  • the output gear 23 is thus coupled via D gear 30, second clutch 25, C gear 29 and crank 18 to the storage element 17.
  • the driven gear 23 is located below the lower frame plate 19 ", and at the bottom of its toothing is fixed the flywheel 232.
  • Each pawl 261, 262 is pivotally mounted on the upper side of the flywheel 232 radially outside the toothing and has at its radially outer free end a Claw claw for gripping the associated locking lug 263, 264 on latching, whereas their radially inner free
  • the latching lugs 263, 264 are fixed to the underside of the lower frame plate 19 "radially outside the pawls 261, 262 and each have a flat radially inwardly extending ramp surface and a steep radially outwardly extending locking surface, which adjoins the radially inner end of the ramp surface.
  • the release bolts 31 ', 31 are attached to the B gear 28 and protrude through an arcuate slot in the lower frame plate 19" down to the level of the associated pawl 261, 262.
  • each release bolt 31 ', 31 "for unlatching against the inner free end of the associated pawl 261, 262 are driven and their pawl radially inwardly away from the respective latching lug 263, 264 against the biasing force of an associated biasing spring, which is supported on the flywheel 232 away swing.
  • first and second couplings 24, 25 are shown schematically in a cross-section at right angles to the respective axis of rotation.
  • the clutches 24, 25 are each freewheeling and formed in the manner of a dog clutch and each have a predetermined first or second angular play, which allows a correspondingly limited freewheel in each direction.
  • the first coupling 24 (FIG. 7) comprises a first coupling claw 24 'having a first and a second abutment surface 241 (FIGS. 5, 6), 242 and a second coupling claw 24 "having a third and a fourth abutment surface 243, 244 (FIG).
  • the first coupling claw 24 ' is fixed to the underside of the A-gear 27 and the second coupling claw 24 "at the top of the B-gear 28th
  • FIG. 7 shows an intermediate position in which the abutment surface 241 does not abut against the abutment surface 243, thus leaving the second coupling claw 24 "and B gear 28.
  • the B-gear 28 is taken over clutch claw 24 "upon further rotation and also from the in FIG. 5 shown rotated clockwise.
  • clutch claw 24 ' is rotated counterclockwise, with first stop surface 242 still not abutting stop surface 244 and thus second clutch claw 24 "and B- Gear 28 stop.
  • A-gear 27 and clutch claw 24 ' have turned so far, namely around the first angular play, that stop surface 242 bears against stop surface 244, B-gear 28 is entrained upon further rotation and likewise rotated in the counterclockwise direction. The operation when driving the B gear 28 is reversed accordingly.
  • the second coupling 25 (FIG.8) comprises a first coupling claw 25 'having first and second abutment surfaces 251 (FIG.2), 252 (FIGS.2, 5) and a second coupling claw 25 "having third and fourth abutment surfaces 253. 254.
  • the first clutch claw 25 ' is fixed to the C gear 29 and the second clutch claw 25 "is secured to the top of the D gear 30.
  • the operation of the second clutch 25 corresponds to that of the first clutch 24.
  • FIG. 9 is a bottom view of the cam 20 of FIG.
  • Curve 202 is self-contained and has a first portion 202A with a constant first radius, a second portion 202B with a constant second radius smaller than the first radius, a third portion 202C corresponding to those in FIG FIG. 9 has lower ends of the portions 202A, 202B and a variable radius, and a fourth portion 202D having the shapes shown in FIGS. 9 connects upper ends of sections 202A, 202B and has a variable radius; The radii refer to the input hub 201. Curve 202 thus provides a variable translation.
  • variable transmission means forming cam gear is as follows: starting point is exemplified in FIG. 3 to 6 shown A-basic position in which the cam 20, the in FIG. 9, 4), abutment surface 242 rests against abutment surface 244 and, consequently, abutment surface 241 is removed by the complete first angular play from abutment surface 243 , Stop surface 252 abuts stop surface 254 and consequently abutment surface 251 is removed by the complete second angular play of stop surface 253, memory element 17 is relaxed and latch 261 latched to locking lug 263 and pawl 262 is notched.
  • B-gearwheel 28, C-gearwheel 29 and crank 18 are now also rotated via the first clutch 24 and thus storage element 17 is tensioned until, in angular position a2, the storage element 17 is tensioned to its upper dead center and the second angular clearance is used up, so that now abutment surface 251 abuts stop surface 253 and thus now stop surface 252 is removed by the complete second angular play of stop surface 254. Consequently, during this rotation from angular position a1 to angular position a2, D gear 30 and the following gear train are not driven so that output hub 231 stands.
  • B gear 28 drives release bolt 31 'up to the stop of the first pawl 261 zoom.
  • flywheel 232 In angular position co2, flywheel 232 abuts, with its left end in FIG.6, against a rear abutment block shown in FIG.6, which is fixed to the underside of the lower frame plate 19 ". is attached, latch 262 is latched to locking lug 264 and pawl 261 is disengaged.
  • the motor 1 1 rotates the cam 20 further from the angular position a3 in the direction R1 to the fourth angular position a4 corresponding to the B-base position
  • the scanner 21 moves in the portion 202B. Since in section 202B, the radius of the curve 202 is constant, drive gear 22 is not moved, which corresponds to an infinite translation of the cam gear.
  • the transmission blocks an undesired rotation of the output gear 23 driven by the drive shaft 14.
  • the curve 202 is designed by way of example such that
  • the memory element 17 relaxes so fast and with such a force that the C gear 29 rotates so fast that it turns the B gear 28 faster than the drive gear 22, the A gear 27. Consequently, abutment surface 241 moves away from stop surface 243, so that clutch 24 is free again.
  • the driven gear 23 can not rotate fast enough to achieve a timely reprints of the driven gear 23 by the motor 1 1, now decreases in section 202C, the radius again faster, resulting in a smaller translation and faster rotation of drive gear 22 and Output gear 23 means.
  • FIG. 10 a second embodiment of the locking mechanism 26 is shown schematically. This embodiment is similar to the first embodiment, so that below all the differences are explained in detail.
  • Locking lug 264 is analogous to locking lug 263 and not shown.
  • the first detent 263 has between its locking surface and its opposite end on its ramp surface an intermediate detent surface 32 which engages the pawl 261 with its pawl when the output gear 23 reaches a corresponding intermediate angle position upon rotation of angular position ⁇ 1 in angular position ⁇ 2, the between these angular positions ⁇ 1, ⁇ 2. Consequently, the locking mechanism 26 prevents the driven gear 23 from leaving this intermediate angular position in the direction of its first angular position ⁇ 1.
  • the locking mechanism 26 comprises a first spring plate 265 associated with the detent 263, a second spring plate (not shown) associated with the detent 264, and two guide pins 266, 267 associated with the detents 261, 262.
  • the first spring plate 265 is provided with a fixed end (FIG. 10) radially within its detent 263 on the underside of the lower frame plate 19 "and presses with its other, free end (on the right in FIG 10) radially outward against the connecting edge between the ramp surface and locking surface
  • Each guide pin 266, 267 is mounted on the top of the pawl of its associated pawl 261, 262.
  • FIG. 1 a third embodiment of the locking mechanism 26 is shown schematically. This embodiment is similar to the second embodiment, so that below the differences are explained in detail.
  • Locking lug 264 is analogous to locking lug 263 and not shown.
  • the locking mechanism 26 comprises, instead of the spring plates 265, 266, a first cover part 268 assigned to the latching nose 263 and a second cover part (not shown) associated with the latching nose 264.
  • the intermediate latching surface 32 is closer to the latching surface and is not visible because it is covered by the cover member 268.
  • the cover member 268 is by a biasing spring, which is supported on the radially outer surface of the latch 263, with its in FIG. 1 1 right-hand end radially outwardly biased against the connecting edge between contact surface and locking surface.
  • the cover member 268 is located with its other, in FIG. 1 1 left end with distance to the locking lug 263.

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Abstract

Ein Energiespeicher (15) für oder in einem Laststufenschalter (10), der einen Motor (11) mit einer Abtriebswelle (12) und einen Lastumschalter (13) mit einer Antriebswelle (14) umfasst, umfasst – ein elastisches Speicherelement (17); – ein Getriebe, das an das Speicherelement (17) gekoppelt ist und umfasst ∙eine Eingangsnabe (201), die mit der Abtriebswelle (12) drehfest verbunden werden kann; ∙eine Ausgangsnabe (231), die mit der Antriebswelle (12) drehfest verbunden werden kann;∙ein variables Übersetzungsmittel (20, 21), das zwischen die Eingangsnabe (201) und das Speicherelement (17) geschaltet ist.

Description

ENERGIESPEICHER FÜR EINEN LASTSTUFENSCHALTER SOWIE
LASTSTUFENSCHALTER MIT ENERGIESPEICHER
Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für einen Laststufenschalter sowie einen Laststufenschalter mit Energiespeicher.
Ein Energiespeicher, oft auch als Kraftspeicher bezeichnet, dient in einem Laststufenschalter mit einer Abtriebswelle, einer Antriebswelle und einem Lastumschalter zur Umwandlung einer kontinuierlichen, langsamen Drehbewegung der Abtriebswelle, die von einem Motor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, in eine sprungartige, schnelle Drehbewegung der Antriebswelle, die den Lastumschalter antreibt. Es sind bereits zahlreiche Energiespeicher bekannt, die die sprungartige Drehbewegung der Antriebswelle mithilfe einer Speicherfeder ermöglichen. Das Prinzip dabei ist immer das Gleiche: die von dem Motor mit konstanter Drehzahl angetriebene Abtriebswelle spannt die Speicher- feder bis zu einem Maximalpunkt, und nach Überschreiten dieses Maximalpunktes entspannt sich die Speicherfeder schlagartig und treibt dadurch die Antriebswelle sprungartig an.
DE 28 06 282 B1 , EP 0 355 814 A2, DE 10 2005 027 524 B3, DE 10 2005 027 527 B3, DE 10 2010 020 130 A1 und EP 2 760 034 A1 beschreiben jeweils einen Laststufenschal- ter mit einem Energiespeicher, der eine Speicherfeder, ein Getriebe, ein Gestell für das Getriebe, einen Exzenter, einen Aufziehschlitten und einen Sprungschlitten umfasst. Das Getriebe umfasst eine Eingangsnabe und eine Ausgangsnabe. Wegen dieser Schlitten werden derartige Energiespeicher auch als Schlitten-Energiespeicher bezeichnet.
Bei diesen bekannten Laststufenschaltern ist die Abtriebswelle mit der Eingangsnabe drehfest verbunden. Die Eingangsnabe ist mit dem Exzenter drehfest verbunden. Der Exzenter ist mit dem Aufziehschlitten formschlüssig verbunden. Die Speicherfeder stützt sich zwischen dem Aufziehschlitten und dem Sprungschlitten ab. Der Aufziehschlitten und der Sprungschlitten können sich relativ zu dem Gestell längs einer Linearführung unabhängig voneinander zwischen zwei Endpositionen hin und her bewegen. Der Sprung- schütten ist mit der Ausgangsnabe formschlüssig verbunden.
Folglich bildet der Exzenter zusammen mit dem Aufziehschlitten ein Spannelement, das derart ausgebildet ist, dass es zum Spannen an dem Speicherelement angreift und dann beim Drehen der Eingangsnabe das Speicherelement spannt, und bildet der Sprungschlitten ein Entspannelement, das derart ausgebildet ist, dass es zum Antreiben der Ausgangsnabe an dem Speicherelement angreift und dann beim Entspannen des Speicherelementes die Ausgangsnabe antreibt. DE 10 2006 008 338 B3 und DE 10 2009 034 627 B3 beschreiben jeweils einen Laststufenschalter mit einem Energiespeicher, der eine Speicherfeder, ein Getriebe, ein Gestell für das Getriebe, ein Antriebselement in Gestalt eines Zahnrades mit zwei axial vorstehenden Anschlagflächen und eine Kurbel mit einem Kurbelzapfen umfasst. Das Getriebe umfasst eine Eingangsnabe und eine Ausgangsnabe. Wegen dieser Kurbel werden derar- tige Energiespeicher werden auch als Kurbel-Energiespeicher bezeichnet.
Bei diesen bekannten Laststufenschaltern ist die Abtriebswelle mit der Eingangsnabe drehfest verbunden. Die Eingangsnabe ist mit dem Antriebselement drehfest verbunden. Das Antriebselement und die Kurbel können sich relativ zueinander zwischen einer ersten Endpositionen und einer zweiten Endposition hin und her drehen. Die Anschlagflächen korrespondieren mit der Kurbel derart, dass die erste Anschlagfläche in der ersten Endpositionen an einer ersten Seite der Kurbel anliegt und die zweite Anschlagfläche in der zweiten Endposition an einer zweiten Seite der Kurbel anliegt, wobei diese Seiten einander gegenüberliegen. Folglich ist das Antriebselement in diesen Endpositionen mit der Kurbel formschlüssig verbunden. Die Speicherfeder ist mit einem freien Ende an dem Kurbelzapfen drehbar angelenkt und stützt sich mit einem festen Ende an dem Gestell schwenkbar ab. Das freie Ende kann sich relativ zu dem festen Ende längs einer Linearführung zwischen zwei Endpositionen hin und her bewegen. Die Kurbel ist an die Ausgangsnabe gekoppelt.
Folglich bildet die Kurbel zusammen mit dem Antriebselement ein Spannelement, das derart ausgebildet ist, dass es zum Spannen an dem Speicherelement angreift und dann bei Drehung der Eingangsnabe das Speicherelement spannt, und bildet die Kurbel ein Entspannelement, das derart ausgebildet ist, dass es zum Antreiben der Ausgangsnabe an dem Speicherelement angreift und dann beim Entspannen des Speicherelementes die Ausgangsnabe antreibt. Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche vor. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung schlägt gemäß einem ersten Aspekt einen Energiespeicher für oder in ei- nem Laststufenschalter, der einen Motor mit einer Abtriebswelle und einen Lastumschalter mit einer Antriebswelle umfasst, vor, umfassend
- ein elastisches Speicherelement;
- ein Getriebe, das an das Speicherelement gekoppelt ist und umfasst
· eine Eingangsnabe, die mit der Abtriebswelle drehfest verbunden werden kann;
• eine Ausgangsnabe, die mit der Antriebswelle drehfest verbunden werden kann;
• ein variables Übersetzungselement oder variables Übersetzungsmittel, das zwischen die Eingangsnabe und das Speicherelement geschaltet ist.
Als variables Übersetzungsmittel wird hier beispielhaft ein Übersetzungsmittel mit variab- ler Übersetzung verstanden, das heißt, dass seine Übersetzung von der Winkelstellung der Eingangsnabe oder von der Winkelstellung seiner Eingangsseite abhängt, die mit der Eingangsnabe gekoppelt und insbesondere drehfest verbunden ist. Das Übersetzungsmittel kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass die Übersetzung bei Drehung der Eingangsnabe von einer ersten Winkelstellung in eine zweite Winkelstellung größer oder kleiner wird oder das Vorzeichen wechselt oder gleich bleibt oder unendlich ist.
Dabei ist die Übersetzung des Übersetzungsmittels beispielhaft als ü=vE:vA definiert, worin vE die Eingangsgeschwindigkeit ist, mit der sich die an die Eingangsnabe gekoppelte Eingangsseite des Übersetzungsmittels bewegt, und vA die Ausgangsgeschwindigkeit, mit der sich die an das Speicherelement gekoppelte Ausgangsseite des Übersetzungsmit- tels bewegt. Falls beispielsweise die Eingangsseite und die Ausgangsseite des Übersetzungsmittels drehbar sind, dann kann die Übersetzung beispielhaft auch durch ü=nE:nA ausgedrückt werden, worin nE die Eingangsdrehzahl der Eingangsseite ist, und nA die Ausgangsdrehzahl der Ausgangsseite. Folglich bedeutet eine große beziehungsweise kleine Übersetzung ü eine niedrige beziehungsweise hohe Ausgangsgeschwindigkeit vA=vE:ü.
Das Übersetzungsmittel des vorgeschlagenen Energiespeichers ermöglicht eine oszillierende Schwenkbewegung der Ausgangsnabe zwischen ihrer ersten und zweiten Winkelstellung unabhängig von der Drehrichtung der Eingangsnabe. Unter einer oszillierende Schwenkbewegung wird hier verstanden, dass sich die Ausgangsnabe zunächst in einer ersten Richtung aus einer vorgegebenen ersten Winkelstellung in eine vorgegebene zweite Winkelstellung dreht, wenn die Eingangsnabe in einer ersten Richtung aus einer vorgegebenen ersten Winkelstellung um einen vorgegebenen Differenzwinkel gedreht wird, und dass, wenn anschließend die Eingangsnabe entweder in einer entgegengesetzten, zweiten Richtung zurück in ihre erste Winkelstellung oder weiter in der ersten Richtung um den Differenzwinkel gedreht wird, dann die Ausgangsnabe sich in einer entgegengesetzten, zweiten Richtung aus ihrer zweiten wieder zurück in ihre erste Winkelstellung dreht.
Vorzugsweise umfasst jeder vorgeschlagene Energiespeicher
- ein Spannelement, das derart ausgebildet ist, dass es zum Spannen an dem Spei- cherelement angreift und dann bei Drehung der Eingangsnabe das Speicherelement spannt;
- ein Entspannelement, das derart ausgebildet ist, dass es zum Antreiben der Ausgangsnabe an dem Speicherelement angreift und dann beim Entspannen des Speicherelementes die Ausgangsnabe antreibt;
wobei
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• beim Entspannen und/oder Antreiben der Ausgangsnabe das Spannelement dem Entspannelement mit einer gewünschten und/oder vorgegebenen Geschwindigkeit nachfährt oder nachfahren kann; und/oder
· beim Entspannen und/oder Antreiben der Ausgangsnabe das Entspannelement nachdrückt oder nachdrücken kann.
In diesem Fall ermöglicht das Übersetzungsmittel beim Entspannen und/oder Antreiben der Ausgangsnabe ein Nachfahren des Spannelementes relativ zu dem Entspannelement mit einer gewünschten und/oder vorgegebenen Geschwindigkeit, die insbesondere größer als die Geschwindigkeit beim Spannen sein kann.
Bei Defekt oder Blockierung oder Hemmung des Speicherelementes oder bei im Vergleich zu normalen Betriebsbedingungen erschwerten Betriebsbedingungen des Laststufenschalters oder bei Überlastsituationen kann das Entspannen und/oder das Antreiben der Ausgangsnabe langsamer als bei normalen Betriebsbedingungen und gar so langsam erfolgen, dass das Spannelement das Entspannelement einholt und an dem Speicherelement wie beim Spannen angreift. In diesem Fall ermöglicht das Übersetzungsmittel ein Nachdrücken des Entspannelementes, indem die Eingangsnabe über das Spannelement und das Entspannelement die Ausgangsnabe direkt und unverzögert antreibt.
Das Spannelement und das Entspannelement können nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise wie bei einem Schlitten-Energiespeicher oder einem Kurbel-Energiespeicher.
Vorzugsweise umfasst jeder vorgeschlagene Energiespeicher
- wenigstens eine Kurbel, die an das Speicherelement und an das Getriebe gekoppelt ist.
Die Kurbel bildet insbesondere zumindest einen Teil des Spannelementes und/oder zumindest einen Teil des Entspannelementes.
Der vorgeschlagene Energiespeicher kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise aus- gebildet sein und beispielsweise wenigstens ein oder kein zusätzliches elastisches Speicherelement und/oder wenigstens ein oder kein zusätzliches Getriebe und/oder wenigstens ein oder kein zusätzliches Übersetzungsmittel umfassen.
Jedes Speicherelement kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Schraubenzugfeder oder Schraubendruckfeder oder Gasdruckfeder oder Elastomerfeder.
Jedes Übersetzungsmittel kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise wenigstens ein Getriebe mit ungleichmäßiger und/oder einstellbarer Übersetzung umfassen, das bevorzugt als Kurvengetriebe oder Koppelgetriebe oder Schrittgetriebe oder stufenloses Getriebe oder CVT (Continuously Variable Transmission) oder Strömungsgetriebe oder Zahnradpaar aus zwei elliptischen Zahnrädern ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe in einer ersten Richtung aus einer vorgegebenen ersten Winkelstellung in eine vorgegebene zweite Winkelstellung das Speicherelement spannt und dabei die Ausgangsnabe steht;
das Speicherelement derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der zweiten Winkelstellung in eine vorgegebene dritte Winkelstellung sich entspannt und dabei die Aus- gangsnabe aus einer ersten Winkelstellung in eine zweite Winkelstellung dreht.
Bei dieser Drehung aus der ersten in die zweite Winkelstellung steht die Ausgangsnabe insbesondere in ihrer ersten Winkelstellung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass
· bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der zweiten in die dritte
Winkelstellung und/oder beim Entspannen die Übersetzung des Übersetzungs- mittels kleiner als beim Spannen ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der ersten in die zweite Winkelstellung die Übersetzung des Übersetzungsmittels größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist; und/oder
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der zweiten in die dritte Winkelstellung die Übersetzung des Übersetzungsmittels kleiner als dieser Schwellenwert oder als ein vorgegebener anderer Schwellenwert ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der dritten Winkelstellung in eine vorgegebene vierte Winkelstellung die Ausgangsnabe blockiert;
und/oder das Getriebe derart ausgebildet ist, dass
» bei dieser Drehung aus der dritten in die vierte Winkelstellung die Übersetzung des Übersetzungsmittels unendlich ist.
Bei dieser Drehung blockiert das Getriebe die Ausgangsnabe insbesondere in ihrer zweiten Winkelstellung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
- das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus einer vorgegebenen fünften Winkelstellung, die vor der ersten Winkelstellung liegt, in die erste Winkelstellung das Speicherelement nicht spannt und dabei die Ausgangsnabe steht.
Bei dieser Drehung steht die Ausgangsnabe insbesondere in ihrer ersten Winkelstellung. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der fünften Winkelstellung in eine vorgegebene Zwischenwinkelstellung, die zwischen der fünften und ersten Winkelstellung liegt, die Ausgangsnabe blockiert;
- und/oder das Getriebe derart ausgebildet ist, dass
• bei dieser Drehung aus der fünften Winkelstellung in die Zwischenwinkelstellung die Übersetzung des Übersetzungsmittels unendlich ist. Bei dieser Drehung blockiert das Getriebe die Ausgangsnabe insbesondere in ihrer ersten Winkelstellung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der fünften Winkelstellung oder einer vorgegebenen Zwischenwinkelstellung, die zwischen der fünften und ersten Winkelstellung liegt, in die erste Winkelstellung die Übersetzung des Übersetzungsmittels kleiner als beim Spannen ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
- das Getriebe und das Speicherelement derart ausgebildet sind, dass sie zusammen
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der zweiten Winkelstellung in die dritte Winkelstellung die Ausgangsnabe aus ihrer ersten Winkelstellung oder aus einer Zwischenwinkelstellung, die zwischen ihrer ersten und zweiten Winkelstellung liegt, in ihre zweite Winkelstellung drehen oder drehen können;
oder das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung aus der zweiten in die dritte Winkelstellung anstelle des Speicherelementes die Ausgangsnabe aus ihrer ersten Winkelstellung oder aus einer Zwischenwinkelstellung, die zwischen ihrer ersten und zweiten Winkelstellung liegt, in ihre zweite Winkelstellung dreht oder drehen kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung und zwischen der zweiten und dritten Winkelstellung verhindert, dass die Ausgangsnabe ihre zweite Winkelstellung um mehr als einen vorgegebenen Abweichungswinkel verlassen kann.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe umfasst
• wenigstens eine Kurvenscheibe, die wenigstens eine Kurve und die Eingangsnabe umfasst;
• wenigstens einen Abtaster, der die Kurve abtastet;
und/oder das Getriebe umfasst
• ein Antriebszahnrad mit einer Schwenkachse, das den Abtaster radial zur Schwenkachse versetzt trägt; und/oder
• ein Abtriebszahnrad, das die Ausgangsnabe umfasst und an das Speicherelement gekoppelt ist; und/oder
• eine erste, insbesondere freilaufartige Kupplung mit einem vorgegebenen ersten Winkelspiel, die zwischen das Antriebszahnrad und das Speicherelement geschaltet ist; und/oder
• eine zweite, insbesondere freilaufartige Kupplung mit einem vorgegebenen zweiten Winkelspiel, die zwischen das Speicherelement und das Abtriebszahnrad geschaltet ist.
Sowohl das Antriebszahnrad als auch das Abtriebszahnrad kann bei Bedarf durch ein anderes geeignetes Getriebeelement ersetzt werden, beispielsweise durch ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe umfasst
• wenigstens einen Sperrmechanismus, der an die Ausgangsnabe und insbesondere an das Abtriebszahnrad gekoppelt ist;
- der Sperrmechanismus derart ausgebildet ist, dass er
• bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung und zwischen der zweiten und dritten Winkelstellung verhindert, dass die Ausgangsnabe ihre zweite Winkelstellung um mehr als den Abweichungswinkel und/oder in Richtung zu ihrer ersten Winkelstellung hin verlassen kann; und/oder
• in der zweiten Winkelstellung der Ausgangsnabe verhindert, dass die Ausgangsnabe die zweite Winkelstellung in Richtung zu der ersten Winkelstellung hin verlassen kann; und/oder
• in einer Zwischenwinkelstellung der Ausgangsnabe, die zwischen ihrer ersten und zweiten Winkelstellung liegt, verhindert, dass die Ausgangsnabe diese Zwischenwinkelstellung in Richtung zu der ersten Winkelstellung hin verlassen kann; und/oder
• bei Drehung der Ausgangsnabe aus ihrer zweiten in ihre erste Winkelstellung verhindert, dass die Ausgangsnabe in ihrer Zwischenwinkelstellung stehen bleibt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe umfasst
• ein erstes Zahnrad oder A-Zahnrad, das mit dem Antriebszahnrad kämmt; und/oder • ein zweites Zahnrad oder B-Zahnrad, das insbesondere mit dem A-Zahnrad insbesondere über die erste Kupplung gekoppelt ist; und/oder
• ein drittes Zahnrad oder C-Zahnrad, das insbesondere mit dem B-Zahnrad kämmt; und/oder
· ein viertes Zahnrad oder D-Zahnrad, das mit dem Abtriebszahnrad kämmt und insbesondere mit dem C-Zahnrad insbesondere über die zweite Kupplung gekoppelt ist.
Jedes dieser Zahnräder kann bei Bedarf durch ein anderes geeignetes Getriebeelement ersetzt werden, beispielsweise durch ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe. Vorzugsweise umfasst jeder vorgeschlagene Energiespeicher
- wenigstens eine Kurbel, die an das Speicherelement und/oder an das C-Zahnrad gekoppelt ist.
Die Kurbel bildet insbesondere zumindest einen Teil des Spannelementes und/oder zumindest einen Teil des Entspannelementes. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
das Getriebe umfasst
• wenigstens einen Lösemechanismus, der insbesondere an das B-Zahnrad gekoppelt ist;
- der Lösemechanismus derart ausgebildet ist, dass er
· bei Drehung der Eingangsnabe in dieser Richtung und dann, wenn sich die Eingangsnabe in der zweiten Winkelstellung oder zwischen der zweiten und dritten Winkelstellung befindet, den Sperrmechanismus löst.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass
- die Kurve derart ausgebildet ist, dass bei Drehung der Eingangsnabe in der ersten Richtung aus der fünften in die vierte Winkelstellung und bei Drehung der Eingangsnabe in einer entgegengesetzten, zweiten Richtung aus der vierten in die fünfte Winkelstellung die jeweiligen Bewegungen des Antriebszahnrades spiegelbildlich zueinander verlaufen; und/oder
- die Kurve derart ausgebildet ist, dass bei Drehung der Eingangsnabe in der ersten Richtung aus der fünften in die vierte Winkelstellung und bei Drehung der Eingangsnabe in der ersten Richtung aus der vierten Winkelstellung um denselben Differenzwinkel die jeweiligen Bewegungen des Antriebszahnrades spiegelbildlich zu zueinander verlaufen; und/oder - die Kurve in sich geschlossen ist; und/oder
- die Kurve derart ausgebildet ist, dass der Differenzwinkel zwischen der vierten und fünften Winkelstellung 180° oder 90° oder 60° oder 45° oder einen ganzzahligen Bruchteil von 180° beträgt. Die Erfindung schlägt gemäß einem zweiten Aspekt einen Laststufenschalter vor, umfassend
einen Motor mit einer Abtriebswelle;
einen Lastumschalter mit einer Antriebswelle;
einen Energiespeicher, der gemäß dem ersten Aspekt ausgebildet ist;
wobei
die Eingangsnabe mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist;
die Ausgangsnabe mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist.
Der vorgeschlagene Laststufenschalter kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise wenigstens einen oder keinen zusätzlichen Motor und/oder wenigstens einen oder keinen zusätzlichen Lastumschalter und/oder wenigstens einen oder keinen zusätzlichen Energiespeicher umfassen.
Jeder Motor kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Motor mit konstanter oder unveränderbarer oder ungeregelter Drehzahl.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Laststufenschalter wenigstens einen Wähler mit einer Wählerantriebswelle umfasst, die mit der Abtriebswelle drehfest verbunden ist oder die Abtriebswelle ist. Der Wähler umfasst bevorzugt wenigstens zwei bewegliche Bewegtkontakte, die mit der Wählerantriebswelle drehfest verbunden sind.
Die Ausführungen und Erläuterungen zu einem der Aspekte der Erfindung, insbesondere zu einzelnen Merkmalen dieses Aspektes, gelten entsprechend auch analog für die ande- ren Aspekte der Erfindung.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die daraus hervorgehenden einzelnen Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausführungsformen beschränkt, sondern können mit weiter oben beschriebenen einzelnen Merkmalen und/oder mit einzelnen Merkmalen anderer Ausführungsformen verbunden und/oder kombiniert werden. Die Einzelheiten in den Zeichnungen sind nur erläuternd, nicht aber beschränkend auszulegen. Die in den Ansprüchen enthaltenen Bezugszeichen sollen den Schutzbereich der Erfindung in keiner Weise beschränken, sondern verweisen lediglich auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen.
Die Zeichnungen zeigen in
FIG. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines Laststufenschalters mit einem
Energiespeicher;
FIG. 2 eine erste Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Energiespeichers der FIG. 1 mit einem Sperrmechanismus in einer ersten Ausführungsform;
FIG. 3 eine zweite Ansicht des Energiespeichers aus FIG. 2;
FIG. 4 eine dritte Ansicht des Energiespeichers aus FIG. 2;
FIG. 5 eine vierte Ansicht des Energiespeichers aus FIG. 2;
FIG. 6 eine fünfte Ansicht des Energiespeichers aus FIG. 2;
FIG. 7 eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer ersten
Kupplung für den Energiespeicher;
FIG. 8 eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer zweiten
Kupplung für den Energiespeicher;
FIG. 9 eine Unteransicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Kurvenscheibe für den Energiespeicher;
FIG. 10 eine zweite Ausführungsform des Sperrmechanismus;
FIG. 1 1 eine dritte Ausführungsform des Sperrmechanismus.
In FIG. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Laststufenschalters 10 schematisch dargestellt, der beispielhaft einen Motor 1 1 mit einer Abtriebswelle 12, einen Lastumschalter 13 mit einer Antriebswelle 14, einen Energiespeicher 15 und einen Wähler 16 umfasst. Der Lastumschalter 13 und der Wähler 16 sind auf bekannte Art und Weise ausgebildet und daher nicht näher dargestellt. Der Wähler 16 umfasst mehrere Festkontakte (nicht dargestellt) und zwei bewegliche Bewegtkontakte (nicht dargestellt) und ist zum Antrieb der Bewegtkontakte an die Abtriebswelle 12 gekoppelt. Der Lastumschalter 13 umfasst eine bewegliche Umschaltkontakteinheit (nicht dargestellt) und ist zum Antrieb der Umschaltkontakteinheit an die Antriebswelle 14 gekoppelt. Die Antriebswelle 14 ist über den Energiespeicher 15 an die Abtriebswelle 12 gekoppelt, die der Motor 1 1 bei einem Schaltvorgang des Laststufenschalters 10 mit konstanter Drehzahl antreibt.
In FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform des Energiespeichers 15 schematisch in unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Der Energiespeicher 15 umfasst beispielhaft ein Getriebe, ein elastisches Speicherelement 17, eine Kurbel 18, die das Speicherelement 17 an das Getriebe koppelt, und ein Gestell (nicht dargestellt in FIG. 3, 4, 5) mit einer oberen und unteren Gestellplatte 19', 19" sowie Streben, die die Gestellplatten 19 miteinander verbinden. Das Speicherelement 17 ist mit einem festen Ende (links in FIG. 2) schwenkbar an den Gestellplatten 19 gelagert und mit einem ge- genüberliegenden, beweglichen Ende (rechts in FIG. 2) drehbar an der Kurbel 18 gelagert.
Das Getriebe umfasst beispielhaft eine Kurvenscheibe 20 (nicht dargestellt in FIG. 5) mit einer Eingangsnabe 201 und einer nutförmigen Kurve 202 (FIG. 3) in ihrer Unterseite, einen die Kurve 202 abtastenden Abtaster 21 (FIG. 3), ein Antriebszahnrad 22 mit einer Schwenkachse 221 , ein Abtriebszahnrad 23 mit einer Ausgangsnabe 231 und einer Schwungmasse 232, eine erste und zweite Kupplung 24, 25 (FIG. 2, 5, 6), einen Sperrmechanismus 26 in einer ersten Ausführungsform mit einer ersten und zweiten Klinke 261 , 262 und einer ersten und zweiten Rastnase 263, 264, ein A-Zahnrad 27, ein B- Zahnrad 28, ein C-Zahnrad 29, ein D-Zahnrad 30 sowie einen Lösemechanismus mit ei- nem ersten und zweiten Lösebolzen 31 ', 31 ".
Die Eingangsnabe 201 ist mit der Abtriebswelle 12 (nicht dargestellt) drehfest verbunden. Die Ausgangsnabe 231 ist mit der Antriebswelle 14 (nicht dargestellt) drehfest verbunden. Das Antriebszahnrad 22 trägt den Abtaster 21 , der radial zur Schwenkachse 221 versetzt ist und nach oben in die Kurve 202 ragt. Kurvenscheibe 20 und Abtaster 21 bilden zu- sammen ein Kurvengetriebe, das ein variables Übersetzungsmittel darstellt, das zwischen Eingangsnabe 201 und Speicherelement geschaltet ist. Das A-Zahnrad 27 kämmt mit dem Antriebszahnrad 23. Das B-Zahnrad 28 ist über die erste Kupplung 24 mit dem A- Zahnrad 27 gekoppelt. Das C-Zahnrad 29 kämmt mit dem B-Zahnrad 28. Das D-Zahnrad 30 ist über die zweite Kupplung 25 mit dem C-Zahnrad 29 gekoppelt und kämmt mit dem Abtriebszahnrad 23. Die Kurbel 18 ist mit dem C-Zahnrad 29 drehfest verbunden. Das Antriebszahnrad 22 ist somit über A-Zahnrad 27, erste Kupplung 24, B-Zahnrad 28, C- Zahnrad 29 und Kurbel 18 an das Speicherelement 17 gekoppelt. Das Abtriebszahnrad 23 ist somit über D-Zahnrad 30, zweite Kupplung 25, C-Zahnrad 29 und Kurbel 18 an das Speicherelement 17 gekoppelt. Das Abtriebszahnrad 23 liegt unterhalb der unteren Gestellplatte 19", und an der Unterseite seiner Zahnung ist die Schwungmasse 232 befestigt. Jede Klinke 261 , 262 ist auf der Oberseite der Schwungmasse 232 radial außerhalb der Zahnung schwenkbar gelagert und weist an ihrem radial äußeren freien Ende eine Klinkenklaue zum Ergreifen der zugeordneten Rastnase 263, 264 beim Einklinken auf, wohingegen ihr radial inneres freies Ende als Anschlag für den zugeordneten Lösebolzen 31 ', 31 " beim Ausklinken dient. Die Rastnasen 263, 264 sind an der Unterseite der unteren Gestellplatte 19" radial außerhalb der Klinken 261 , 262 befestigt und weisen jeweils eine flach radial einwärts verlaufende Auflauffläche und eine steil radial auswärts verlaufende Rastfläche auf, die an dem radial inneren Ende der Auflauffläche anschließt. Die Lösebolzen 31 ', 31 " sind an dem B- Zahnrad 28 befestigt und ragen durch einen bogenförmigen Schlitz in der unteren Gestellplatte 19" nach unten bis auf Höhe der zugeordneten Klinke 261 , 262. Durch geeignete Drehung des B-Zahnrades 28 kann jeder Lösebolzen 31 ', 31 " zum Ausklinken gegen das innere freie Ende der zugeordneten Klinke 261 , 262 gefahren werden und de- ren Klinkenklaue radial einwärts von der jeweiligen Rastnase 263, 264 gegen die Vorspannkraft einer zugeordneten Vorspannfeder, die sich an der Schwungmasse 232 abstützt, weg schwenken.
In FIG. 7 und FIG. 8 sind beispielhafte Ausführungsformen der ersten beziehungsweise zweiten Kupplung 24, 25 in einem Querschnitt rechtwinklig zur jeweiligen Drehachse schematisch dargestellt. Die Kupplungen 24, 25 sind jeweils freilaufartig und nach Art einer Klauenkupplung ausgebildet und weisen jeweils ein vorgegebenes erstes beziehungsweise zweites Winkelspiel auf, das einen entsprechend begrenzten Freilauf in jeder Drehrichtung erlaubt.
Die erste Kupplung 24 (FIG. 7) umfasst eine erste Kupplungsklaue 24' mit einer ersten und zweiten Anschlagfläche 241 (FIG. 5, 6), 242 und eine zweite Kupplungsklaue 24" mit einer dritten und vierten Anschlagfläche 243, 244 (FIG. 5). Die erste Kupplungsklaue 24' ist an der Unterseite des A-Zahnrades 27 befestigt und die zweite Kupplungsklaue 24" an der Oberseite des B-Zahnrades 28.
Die Funktionsweise der ersten Kupplung 24 ist wie folgt: Wenn das A-Zahnrad 27 aus der in FIG. 5 gezeigten Stellung im Uhrzeigersinn gedreht wird, dann wird auch die erste Kupplungsklaue 24' im Uhrzeigersinn der FIG. 7 gedreht. FIG. 7 zeigt eine Zwischenstellung, in der die Anschlagfläche 241 noch nicht an Anschlagfläche 243 anliegt und somit zweite Kupplungsklaue 24" und B-Zahnrad 28 stehen bleiben. Sobald sich A-Zahnrad 27 und Kupplungsklaue 24' so weit gedreht haben, dass Anschlagfläche 241 an Anschlagflä- che 243 anliegt, wird bei weiterer Drehung das B-Zahnrad 28 über Kupplungsklaue 24" mitgenommen und ebenfalls aus der in FIG. 5 gezeigten Stellung im Uhrzeigersinn gedreht. Wenn dann A-Zahnrad 27 im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, dann wird auch Kupplungsklaue 24' im Gegenuhrzeigersinn gedreht, wobei zunächst Anschlagfläche 242 noch nicht an Anschlagfläche 244 anliegt und somit zweite Kupplungsklaue 24" und B- Zahnrad 28 stehen bleiben. Sobald sich A-Zahnrad 27 und Kupplungsklaue 24' so weit, nämlich um das erste Winkelspiel, gedreht haben, dass Anschlagfläche 242 an Anschlagfläche 244 anliegt, wird bei weiterer Drehung das B-Zahnrad 28 mitgenommen und ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn gedreht. Die Funktionsweise bei Antrieb des B-Zahnrades 28 ist entsprechend umgekehrt.
Die zweite Kupplung 25 (FIG. 8) umfasst eine erste Kupplungsklaue 25' mit einer ersten und zweiten Anschlagfläche 251 (FIG. 2), 252 (FIG. 2, 5) und eine zweite Kupplungsklaue 25" mit einer dritten und vierten Anschlagfläche 253, 254. Die erste Kupplungsklaue 25' ist an dem C-Zahnrad 29 befestigt und die zweite Kupplungsklaue 25" an der Oberseite des D-Zahnrades 30. Die Funktionsweise der zweiten Kupplung 25 entspricht derjenigen der ersten Kupplung 24.
FIG. 9 ist eine Unteransicht der Kurvenscheibe 20 aus FIG. 4 mit einer beispielhaften Ausführungsform der Kurve 202. Kurve 202 ist in sich geschlossen und weist einen ersten Abschnitt 202A mit einem konstanten ersten Radius, einen zweiten Abschnitt 202B mit einem konstanten zweiten Radius kleiner als der erste Radius, einen dritten Abschnitt 202C, der die in FIG. 9 unteren Enden der Abschnitte 202A, 202B verbindet und einen veränderlichen Radius hat, und einen vierten Abschnitt 202D auf, der die in FIG. 9 oberen Enden der Abschnitte 202A, 202B verbindet und einen veränderlichen Radius hat; dabei beziehen sich die Radien auf die Eingangsnabe 201 . Kurve 202 bietet somit eine variable Übersetzung.
Die Funktionsweise des das variable Übersetzungsmittel bildenden Kurvengetriebes ist wie folgt: Ausgangspunkt ist beispielhaft die in FIG. 3 bis 6 gezeigte A-Grundstellung, in der die Kurvenscheibe 20 die in FIG. 9 gezeigte Stellung, die einer fünften Winkelstellung a5=0° entspricht, einnimmt, Abtaster 21 in Abschnitt 202A sitzt (FIG. 3, 4), Anschlagfläche 242 an Anschlagfläche 244 anliegt und folglich Anschlagfläche 241 um das komplette erste Winkelspiel von Anschlagfläche 243 entfernt ist, Anschlagfläche 252 an Anschlagfläche 254 anliegt und folglich Anschlagfläche 251 um das komplette zweite Winkelspiel von Anschlagfläche 253 entfernt ist, Speicherelement 17 entspannt ist sowie Klinke 261 an Rastnase 263 eingeklinkt und Klinke 262 ausgeklinkt ist. Endpunkt wird eine B- Grundstellung sein, in der die Kurvenscheibe 20 eine vierte Winkelstellung a4=180° einnimmt, Abtaster 21 in Abschnitt 202B sitzt, Anschlagfläche 241 an Anschlagfläche 243 anliegt und folglich Anschlagfläche 242 um das komplette erste Winkelspiel von Anschlagfläche 244 entfernt ist, Anschlagfläche 251 an Anschlagfläche 253 anliegt und folglich Anschlagfläche 252 um das komplette zweite Winkelspiel von Anschlagfläche 254 entfernt ist, Speicherelement 17 entspannt ist sowie Klinke 262 an Rastnase 264 eingeklinkt und Klinke 261 ausgeklinkt ist.
Wenn der Motor 1 1 die Kurvenscheibe 20 über Abtriebswelle 12 und Eingangsnabe 201 aus dieser A-Grundstellung, also aus der fünften Winkelstellung a5, in einer ersten Rich- tung R1 in eine erste Winkelstellung a1 dreht, dann bewegt sich Abtaster 21 zunächst in Abschnitt 202A hin zu Abschnitt 202C und danach weiter bis in Abschnitt 202C hinein. Da in Abschnitt 202A der Radius der Kurve 202 konstant ist, wird Antriebszahnrad 22 nicht bewegt, was einer unendlichen Übersetzung des Kurvengetriebes entspricht. Dadurch blockiert das Getriebe eine unerwünschte, durch die Antriebswelle 14 angetriebene Dre- hung des Abtriebszahnrades 23. In Abschnitt 202C nimmt der Radius zunächst rasch ab, was einer kleinen Übersetzung entspricht Folglich werden Antriebszahnrad 22 und A- Zahnrad 27 schnell gedreht, bis in Winkelstellung a1 das erste Winkelspiel aufgebraucht ist, sodass nun Anschlagfläche 241 an Anschlagfläche 243 anliegt und somit nun Anschlagfläche 242 um das komplette erste Winkelspiel von Anschlagfläche 244 entfernt ist. Folglich werden bei dieser Drehung von Winkelstellung a5 nach Winkelstellung a1 B- Zahnrad 28 und der nachfolgende Getriebestrang nicht angetrieben, sodass Speicherelement 17 nicht gespannt wird und Ausgangsnabe 231 steht.
Wenn der Motor 1 1 die Kurvenscheibe 20 aus Winkelstellung a1 weiter in Richtung R1 bis in eine zweite Winkelstellung a2 dreht, dann bewegt sich Abtaster 21 weiter in Abschnitt 202C hin zu Abschnitt 202B. Da in Abschnitt 202C der Radius nun jedoch langsamer als zuvor abnimmt, entspricht dies einer größeren Übersetzung. Folglich werden Antriebszahnrad 22 und A-Zahnrad 27 langsamer gedreht. Über die erste Kupplung 24 werden nun auch B-Zahnrad 28, C-Zahnrad 29 und Kurbel 18 gedreht und somit Speicherelement 17 gespannt, bis in Winkelstellung a2 das Speicherelement 17 bis in seinen oberen Tot- punkt gespannt ist und das zweite Winkelspiel aufgebraucht ist, sodass nun Anschlagfläche 251 an Anschlagfläche 253 anliegt und somit nun Anschlagfläche 252 um das komplette zweite Winkelspiel von Anschlagfläche 254 entfernt ist. Folglich werden bei dieser Drehung von Winkelstellung a1 nach Winkelstellung a2 D-Zahnrad 30 und der nachfolgende Getriebestrang nicht angetrieben, sodass Ausgangsnabe 231 steht. B-Zahnrad 28 fährt Lösebolzen 31 ' bis an den Anschlag der ersten Klinke 261 heran.
Wenn der Motor 1 1 die Kurvenscheibe 20 aus Winkelstellung a2 weiter in Richtung R1 bis in eine dritte Winkelstellung a3 dreht, dann bewegt sich Abtaster 21 weiter in Abschnitt 202C bis hin zu Abschnitt 202B. Folglich wird Lösebolzen 31 ' durch B-Zahnrad 28 gegen Klinke 261 gedrückt und diese von Rastnase 263 ausgeklinkt. Gleichzeitig drückt Kurbel 18 Speicherelement 17 über den oberen Totpunkt hinaus, sodass sich Speicherelement 17 entspannt und dabei Abtriebszahnrad 23 aus der in FIG. 2 bis 6 gezeigten ersten Winkelstellung ω1 in eine zweite Winkelstellung ω2 dreht. In Winkelstellung ω1 liegt Schwungmasse 232 mit ihrem in FIG. 6 rechten Ende an einem in FIG. 6 vorderen Anschlagblock an, der an der Unterseite der unteren Gestellplatte 19" befestigt ist. In Winkelstellung co2 liegt Schwungmasse 232 mit ihrem in FIG. 6 linken Ende an einem in FIG. 6 hinteren Anschlagblock an, der an der Unterseite der unteren Gestellplatte 19" befestigt ist, ist Klinke 262 an Rastnase 264 eingeklinkt und ist Klinke 261 ausgeklinkt. Wenn der Motor 1 1 die Kurvenscheibe 20 aus Winkelstellung a3 weiter in Richtung R1 bis in die vierte Winkelstellung a4, die der B-Grundstellung entspricht, dreht, dann bewegt sich Abtaster 21 in Abschnitt 202B hinein. Da in Abschnitt 202B der Radius der Kurve 202 konstant ist, wird Antriebszahnrad 22 nicht bewegt, was einer unendlichen Übersetzung des Kurvengetriebes entspricht. Dadurch blockiert das Getriebe eine unerwünschte, durch die Antriebswelle 14 angetriebene Drehung des Abtriebszahnrades 23.
Die Kurve 202 ist beispielhaft derart ausgebildet ist, dass
- sowohl bei der zuvor erläuterten Drehung der Eingangsnabe 201 in der ersten Richtung R1 aus Winkelstellung a5 in Winkelstellung a4 als auch bei einer weiteren Drehung der Eingangsnabe 201 in einer entgegengesetzten, zweiten Richtung R2 aus Winkelstellung a4 zurück in Winkelstellung a5, die jeweiligen Bewegungen des Antriebszahnrades 22 spiegelbildlich zueinander verlaufen; und
- sowohl bei der zuvor erläuterten Drehung der Eingangsnabe 201 in Richtung R1 aus Winkelstellung a5 in Winkelstellung a4 als auch bei einer Drehung der Eingangsnabe 201 weiter in Richtung R1 aus Winkelstellung a4 um denselben Differenzwinkel, der hier beispielhaft α4-α5=180° beträgt, die jeweiligen Bewegungen des Antriebszahnrades 22 spiegelbildlich zu zueinander verlaufen.
Im Normalfall entspannt sich das Speicherelement 17 so schnell und mit einer solchen Kraft, dass sich das C-Zahnrad 29 so schnell dreht, dass es das B-Zahnrad 28 schneller dreht als das Antriebszahnrad 22 das A-Zahnrad 27. Folglich entfernt sich Anschlagfläche 241 von Anschlagfläche 243, sodass Kupplung 24 wieder frei läuft. Um für den Fall, dass das Speicherelement 17 das Abtriebszahnrad 23 nicht schnell genug drehen kann, ein möglichst zeitnahes Nachdrücken des Abtriebszahnrades 23 durch den Motor 1 1 erreichen zu können, nimmt in Abschnitt 202C nun der Radius wieder schneller ab, was eine kleinere Übersetzung und schnellere Drehung von Antriebszahnrad 22 und Abtriebszahnrad 23 bedeutet. Folglich kann in diesem Fall das Getriebe mithilfe des Motors 1 1 entweder zusammen mit dem Speicherelement 17 oder gar anstelle des Speicherelementes 17 das Abtriebszahnrad 23 aus Winkelstellung ω1 oder aus einer Zwischenwinkelstellung, die zwischen Winkelstellung ω1 und Winkelstellung ω2 liegt, in die Winkelstellung ω2 drehen.
In FIG. 10 ist eine zweite Ausführungsform des Sperrmechanismus 26 schematisch dargestellt. Diese Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform, sodass im Folgenden vor Allem die Unterschiede näher erläutert werden. Rastnase 264 ist analog zu Rastnase 263 ausgebildet und nicht dargestellt. Bei dieser Ausführungsform weist die erste Rastnase 263 zwischen ihrer Rastfläche und ihrem gegenüberliegenden Ende auf ihrer Auflauffläche eine Zwischenrastfläche 32 auf, die die Klinke 261 mit ihrer Klinkenklaue ergreift, wenn das Abtriebszahnrad 23 bei Drehung von Winkelstellung ω1 in Winkelstellung ω2 eine entsprechende Zwischenwinkelstellung erreicht, die zwischen diesen Winkelstellungen ω1 , ω2 liegt. Folglich verhindert der Sperrmechanismus 26, dass das Abtriebszahnrad 23 diese Zwischenwinkelstellung in Richtung zu seiner ersten Winkelstellung ω1 hin verlassen kann.
Bei dieser Ausführungsform umfasst der Sperrmechanismus 26 ein der Rastnase 263 zugeordnetes erstes Federblech 265, ein der Rastnase 264 zugeordnetes zweites Federblech (nicht dargestellt) und zwei den Klinken 261 , 262 zugeordnete Führungsstifte 266, 267. Das erste Federblech 265 ist mit einem festen Ende (links in FIG. 10) radial innerhalb seiner Rastnase 263 an der Unterseite der unteren Gestellplatte 19" befestigt und drückt mit seinem anderen, freien Ende (rechts in FIG. 10) radial auswärts gegen die Verbindungskante zwischen Auflauffläche und Rastfläche. Das feste Ende liegt im Bereich der Zwischenrastfläche 32. Jeder Führungsstift 266, 267 ist auf der Oberseite der Klin- kenklaue seiner zugeordneten Klinke 261 , 262 befestigt. Beim Einklinken der Klinke 261 wird der Führungsstift 266 in FIG. 10 von links nach rechts in den Zwischenraum zwischen Federblech 265 und Rastnase 263 geführt, bis das Abtriebszahnrad 23 seine in FIG. 10 gezeigte zweite Winkelstellung ω2 erreicht hat, in der die Klinke 261 eingeklinkt ist und der Führungsstift 266 den Zwischenraum verlassen hat. Beim Ausklinken wird der Führungsstift 266 radial einwärts an dem freien Ende des Federbleches 265 vorbei bewegt und gleitet bei weiterer Drehung des Abtriebszahnrades 23 in Richtung der ersten Winkelstellung ω1 an der von der Rastnase 263 abgewandten Seite des Federbleches 265 entlang in FIG. 10 von rechts nach links und verhindert, dass die Klinke 261 mit ihrer Klinkenklaue die Zwischenrastfläche 32 ergreifen kann. Folglich verhindert der Sperrme- chanismus 26 bei Drehung des Abtriebszahnrades 23 aus der Winkelstellung ω2 in Winkelstellung ω1 , dass das Abtriebszahnrad 23 in dieser Zwischenwinkelstellung stehen oder hängen oder stecken bleiben kann.
In FIG. 1 1 ist eine dritte Ausführungsform des Sperrmechanismus 26 schematisch darge- stellt. Diese Ausführungsform ähnelt der zweiten Ausführungsform, sodass im Folgenden vor Allem die Unterschiede näher erläutert werden. Rastnase 264 ist analog zu Rastnase 263 ausgebildet und nicht dargestellt.
Bei dieser Ausführungsform umfasst der Sperrmechanismus 26 anstelle der Federbleche 265, 266 ein der Rastnase 263 zugeordnetes erstes Abdeckteil 268 und ein der Rastnase 264 zugeordnetes zweites Abdeckteil (nicht dargestellt). Im Vergleich zu der zweiten Ausführungsform liegt die Zwischenrastfläche 32 näher bei der Rastfläche und ist nicht zu erkennen, da sie von dem Abdeckteil 268 verdeckt wird. Das Abdeckteil 268 ist durch eine Vorspannfeder, die sich an der radial äußeren Fläche der Rastnase 263 abstützt, mit seinem in FIG. 1 1 rechten Ende radial auswärts gegen die Verbindungskante zwischen Auf- lauffläche und Rastfläche vorgespannt. Das Abdeckteil 268 liegt mit seinem anderen, in FIG. 1 1 linken Ende mit Abstand zu der Rastnase 263. Beim Einklinken der Klinke 261 wird der Führungsstift 266 in FIG. 1 1 von links nach rechts in den Zwischenraum zwischen Abdeckteil 268 und Rastnase 263 geführt, bis das Abtriebszahnrad 23 seine in FIG. 1 1 gezeigte zweite Winkelstellung ω2 erreicht hat, in der die Klinke 261 eingeklinkt ist und der Führungsstift 266 den Zwischenraum verlassen hat. Beim Ausklinken wird der Führungsstift 266 radial einwärts an dem freien Ende des Abdeckteils 268 vorbei bewegt und gleitet bei weiterer Drehung des Abtriebszahnrades 23 in Richtung der ersten Winkelstellung ω1 an der von der Rastnase 263 abgewandten Seite des Abdeckteils 268 entlang in FIG. 1 1 von rechts nach links und verhindert, dass die Klinke 261 mit ihrer Klinkenklaue die Zwischenrastfläche 32 ergreifen kann. Folglich verhindert der Sperrmechanismus 26 bei Drehung des Abtriebszahnrades 23 aus der Winkelstellung ω2 in Winkelstellung ω1 , dass das Abtriebszahnrad 23 in dieser Zwischenwinkelstellung stehen oder hängen oder stecken bleiben kann. BEZUGSZEICHEN
10 Laststufenschalter
1 1 Motor
12 Abtriebswelle
13 Lastumschalter
14 Antriebswelle
15 Energiespeicher
16 Wähler
17 elastisches Speicherelement
18 Kurbel
19719" obere/untere Gestellplatte
20 Kurvenscheibe
201/202 Eingangsnabe/Kurve von 20
202A/B/C/D erster/zweiter/dritter/vierter Abschnitt von 202
21 Abtaster
22 Antriebszahnrad
221 Schwenkachse von 22
23 Abtriebszahnrad
231/232 Ausgangsnabe/Schwungmasse von 23
24 erste Kupplung
24724" erste/zweite Kupplungsklaue von 24
241/242 erste/zweite Anschlagfläche von 24
243/244 dritte/vierte Anschlagfläche von 24
25 zweite Kupplung
25725" erste/zweite Kupplungsklaue von 25
251/252 erste/zweite Anschlagfläche von 25
253/254 dritte/vierte Anschlagfläche von 25
26 Sperrmechanismus
261/262 erste/zweite Klinke von 26
263/264 erste/zweite Rastnase von 26
265 erstes Federblech von 26
266/267 erster/zweiter Führungsstift von 26
27 A-Zahnrad
28 B-Zahnrad
29 C-Zahnrad 30 D-Zahnrad
31731 " erster/zweiter Lösebolzen 32 Zwischenrastfläche von 263, 264
R1/R2 erste/zweite Drehrichtung von 20 α1 ...α5 Winkelstellungen von 20 und 201 ω1 , ω2 Winkelstellungen von 23 und 231

Claims

ANSPRÜCHE
1 . Energiespeicher (15) für oder in einem Laststufenschalter (10), der einen Motor (1 1 ) mit einer Abtriebswelle (12) und einen Lastumschalter (13) mit einer Antriebswelle (14) umfasst, umfassend
- ein elastisches Speicherelement (17);
- ein Getriebe, das an das Speicherelement (17) gekoppelt ist und umfasst
• eine Eingangsnabe (201 ), die mit der Abtriebswelle (12) drehfest verbunden werden kann;
• eine Ausgangsnabe (231 ), die mit der Antriebswelle (12) drehfest verbunden werden kann;
• ein variables Übersetzungsmittel (20, 21 ), das zwischen die Eingangsnabe (201 ) und das Speicherelement (17) geschaltet ist.
2. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, umfassend
- ein Spannelement (18), das derart ausgebildet ist, dass es zum Spannen an dem Speicherelement (17) angreift und dann bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) das Speicherelement (17) spannt;
- ein Entspannelement (18), das derart ausgebildet ist, dass es zum Antreiben der Ausgangsnabe (231 ) an dem Speicherelement (17) angreift und dann beim Entspannen des Speicherelementes (17) die Ausgangsnabe (231 ) antreibt;
wobei
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• beim Entspannen das Spannelement (17) dem Entspannelement (18) mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit nachfährt; und/oder
• beim Entspannen das Entspannelement (18) nachdrückt.
3. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in einer ersten Richtung (R1 ) aus einer vorgegebenen ersten Winkelstellung in eine vorgegebene zweite Winkelstellung das Speicherelement (17) spannt und dabei die Ausgangsnabe (231 ) steht;
das Speicherelement (17) derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) aus der zweiten Winkelstellung in eine vorgegebene dritte Winkelstellung sich entspannt und dabei die Ausgangsnabe (231 ) aus einer ersten Winkelstellung in eine zweite Win- kelstellung dreht.
4. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) aus der zweiten in die dritte Winkelstellung die Übersetzung des Übersetzungsmittels (20, 21 ) kleiner als beim Spannen ist.
5. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) aus der ersten in die zweite Winkelstellung die Übersetzung des Übersetzungsmittels (20, 21 ) größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist;
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) aus der zweiten in die dritte Winkelstellung die Übersetzung des Übersetzungsmittels (20, 21 ) kleiner als der Schwellenwert ist.
6. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) aus der dritten Winkelstellung in eine vorgegebene vierte Winkelstellung die Ausgangsnabe blockiert.
7. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) aus einer vorgegebenen fünften Winkelstellung, die vor der ersten Winkelstellung liegt, in die erste Winkelstellung das Speicherelement (17) nicht spannt und dabei die Ausgangsnabe steht.
8. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe und das Speicherelement (17) derart ausgebildet sind, dass sie zusammen
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) aus der zweiten Winkelstellung in die dritte Winkelstellung die Ausgangsnabe (231 ) aus ihrer ersten Winkelstellung oder aus einer Zwischenwinkelstellung, die zwischen ihrer ersten und zweiten Winkelstellung liegt, in ihre zweite Winkelstellung drehen oder drehen können; und/oder das Getriebe derart ausgebildet sind, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) aus der zweiten in die dritte Winkelstellung anstelle des Speicherelementes (17) die Ausgangsnabe aus ihrer ersten Winkelstellung oder aus einer Zwischenwinkelstellung, die zwischen ihrer ersten und zweiten Winkelstellung liegt, in ihre zweite Winkelstellung dreht oder drehen kann.
9. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe derart ausgebildet ist, dass es
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) und zwischen der zweiten und dritten Winkelstellung verhindert, dass die Ausgangsnabe (231 ) ihre zweite Winkelstellung um mehr als einen vorgegebenen Abweichungswinkel verlassen kann.
10. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe umfasst
• einen Sperrmechanismus (26), der an die Ausgangsnabe (231 ) gekoppelt ist;
- der Sperrmechanismus (26) derart ausgebildet ist, dass er
• bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) und zwischen der zweiten und dritten Winkelstellung verhindert, dass die Ausgangsnabe (231 ) ihre zweite Winkelstellung um mehr als den Abweichungswinkel und/oder in Richtung zu ihrer ersten Winkelstellung hin verlassen kann;
• in der zweiten Winkelstellung der Ausgangsnabe (231 ) verhindert, dass die Ausgangsnabe (231 ) die zweite Winkelstellung in Richtung zu ihrer ersten Winkelstellung hin verlassen kann;
• in einer Zwischenwinkelstellung der Ausgangsnabe (231 ), die zwischen ihrer ersten und zweiten Winkelstellung liegt, verhindert, dass die Ausgangsnabe (231 ) diese Zwischenwinkelstellung in Richtung zu ihrer ersten Winkelstellung hin verlassen kann;
• bei Drehung der Ausgangsnabe (231 ) aus ihrer zweiten in ihre erste Winkelstellung verhindert, dass die Ausgangsnabe (231 ) in ihrer Zwischenwinkelstellung stehen bleibt.
1 1 . Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe umfasst
• einen Lösemechanismus (31 );
- der Lösemechanismus derart ausgebildet ist, dass er • bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in dieser Richtung (R1 ) und in der zweiten Winkelstellung oder zwischen der zweiten und dritten Winkelstellung den Sperrmechanismus (26) löst.
12. Energiespeicher (15) nach einem der vorigen Ansprüche, wobei
das Getriebe umfasst
• eine Kurvenscheibe (20), die eine Kurve (202) und die Eingangsnabe (201 ) umfasst;
• einen Abtaster (21 ), der die Kurve (202) abtastet;
- die Kurve (202) derart ausgebildet ist, dass bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in der ersten Richtung (R1 ) aus der fünften in die vierte Winkelstellung und bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in einer entgegengesetzten, zweiten Richtung (R2) aus der vierten in die fünfte Winkelstellung die jeweiligen Bewegungen des Abtasters (21 ) spiegelbildlich zueinander verlaufen; und/oder
- die Kurve (202) derart ausgebildet ist, dass bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in der ersten Richtung (R1 ) aus der fünften um einen Differenzwinkel in die vierte Winkelstellung und bei Drehung der Eingangsnabe (201 ) in der ersten Richtung (R1 ) aus der vierten Winkelstellung um denselben Differenzwinkel die jeweiligen Bewegungen des Abtasters (21 ) spiegelbildlich zu zueinander verlaufen; und/oder
- die Kurve (202) in sich geschlossen ist; und/oder
- die Kurve (202) derart ausgebildet ist, dass der Differenzwinkel zwischen der vierten und fünften Winkelstellung 180° oder 90° oder 60° oder 45° oder einen ganzzahligen Bruchteil von 180° beträgt.
13. Laststufenschalter (10), umfassend
- einen Motor (1 1 ) mit einer Abtriebswelle (12);
- einen Lastumschalter (13) mit einer Antriebswelle (14);
- einen Energiespeicher (15), der gemäß einem der vorigen Ansprüche ausgebildet ist; wobei
- die Eingangsnabe (201 ) mit der Abtriebswelle (12) drehfest verbunden ist;
- die Ausgangsnabe (231 ) mit der Antriebswelle (14) drehfest verbunden ist.
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