EP3271929B1 - Energy accumulator for an on-load tap changer, and on-load tap changer comprising an energy accumulator - Google Patents
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- EP3271929B1 EP3271929B1 EP16711148.3A EP16711148A EP3271929B1 EP 3271929 B1 EP3271929 B1 EP 3271929B1 EP 16711148 A EP16711148 A EP 16711148A EP 3271929 B1 EP3271929 B1 EP 3271929B1
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Definitions
- the invention relates to an energy store for an on-load tap changer and an on-load tap changer with an energy store.
- An energy store often also referred to as an energy store, is used in an on-load tap changer with an output shaft, an input shaft and a diverter switch to convert a continuous, slow rotary movement of the output shaft, which is driven by a motor at a constant speed, into a sudden, rapid rotary movement of the input shaft that drives the diverter switch.
- Numerous energy stores are already known which enable the sudden rotation of the drive shaft with the aid of a storage spring. The principle is always the same: the output shaft, driven by the motor at a constant speed, tensions the storage spring to a maximum point, and after this maximum point is exceeded, the storage spring relaxes suddenly and drives the drive shaft suddenly.
- 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 comprises a storage spring, a gear, a frame for the gear, an eccentric, a pull-up slide and a spring slide.
- the transmission includes an input hub and an output hub. Because of these sledges, such energy stores are also referred to as sled energy stores.
- the output shaft is connected to the input hub in a rotationally fixed manner.
- the input hub is non-rotatably connected to the eccentric.
- the eccentric is positively connected to the mounting slide.
- the storage spring is supported between the pull-up slide and the spring slide.
- the pull-up slide and the jump slide can move back and forth independently of one another between two end positions relative to the frame along a linear guide.
- the jumping sled is positively connected to the output hub.
- the eccentric forms, together with the mounting slide, a tensioning element which is designed such that it engages the tensioning element and then when the input hub is rotated, the storage element tensions, and the jump carriage forms a relaxation element which is designed such that it engages the storage element to drive the output hub and then drives the output hub when the storage element is relaxed.
- DE 10 2006 008 338 B3 and DE 10 2009 034 627 B3 each describe an on-load tap-changer with an energy store, which comprises a storage spring, a gear, a frame for the gear, a drive element in the form of a gearwheel with two axially projecting stop faces and a crank with a crank pin.
- the transmission includes an input hub and an output hub. Because of this crank, such energy stores are also referred to as crank energy stores.
- the output shaft is connected to the input hub in a rotationally fixed manner.
- the input hub is non-rotatably connected to the drive element.
- the drive element and the crank can rotate back and forth relative to one another between a first end position and a second end position.
- the stop surfaces correspond to the crank in such a way that the first stop surface bears on a first side of the crank in the first end positions and the second stop surface bears against a second side of the crank in the second end position, these sides being opposite one another. Consequently, the drive element is positively connected to the crank in these end positions.
- the storage spring is pivoted with a free end on the crank pin and is pivotably supported on the frame with a fixed end. The free end can move back and forth between two end positions relative to the fixed end along a linear guide.
- the crank is coupled to the output hub.
- the crank together with the drive element, forms a tensioning element which is designed such that it engages with the storage element for tensioning and then tensions the storage element when the input hub is rotated, and the crank forms a relaxation element which is designed such that it is for driving the output hub attacks the storage element and then drives the output hub when the storage element is relaxed.
- the invention proposes an energy store according to claim 1.
- variable translation means is here understood to mean, for example, a translation means with variable translation, that is to say that its translation depends on the angular position of the input hub or on the angular position of its input side, which is coupled to the input hub and, in particular, connected in a rotationally fixed manner.
- the translation means can in particular be designed in such a way that when the input hub rotates from a first angular position to a second angular position, the translation becomes larger or smaller or the sign changes or remains the same or is infinite.
- the translation means of the proposed energy store enables an oscillating pivoting movement of the output hub between its first and second angular positions, regardless of the direction of rotation of the input hub.
- An oscillating pivoting movement is understood here to mean that the output hub first rotates in a first direction from a predefined first angular position to a predefined second angular position when the input hub is rotated in a first direction from a predefined first angular position by a predefined differential angle, and that , then the input hub either in an opposite, second direction back to its first angular position or further in the first direction the difference angle is rotated, then the output hub rotates in an opposite, second direction from its second back to its first angular position.
- the translation means when relaxing and / or driving the output hub, enables the tensioning element to be traversed relative to the tensioning element at a desired and / or predetermined speed, which can in particular be greater than the speed during tensioning.
- the relaxation and / or driving of the output hub can take place more slowly than under normal operating conditions and even so slowly that the tensioning element catches up with the relaxation element attacks on the storage element as when clamping.
- the translation means enables the expansion element to be re-pressed, in that the input hub drives the output hub directly and without delay via the tensioning element and the expansion element.
- the tensioning element and the relaxation element can be designed in any manner as required, for example as in the case of a slide energy store or a crank energy store.
- the crank in particular forms at least part of the tensioning element and / or at least part of the relaxation element.
- the proposed energy store can be designed in any manner as required and can 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 transmission means.
- Each storage element can be designed in any manner as required, for example as a tension coil spring or compression coil spring or gas compression spring or elastomer spring.
- Each translation means can be designed in any manner as required and include, for example, at least one gear with an uneven and / or adjustable translation, which is preferably a cam gear or coupling gear or stepping gear or continuously variable gear or CVT (Continuously Variable Transmission) or flow gear or gear pair of two elliptical gears is formed.
- at least one gear with an uneven and / or adjustable translation which is preferably a cam gear or coupling gear or stepping gear or continuously variable gear or CVT (Continuously Variable Transmission) or flow gear or gear pair of two elliptical gears is formed.
- the output hub is in particular in its first angular position.
- the transmission blocks the output hub, in particular in its second angular position.
- the output hub is in its first angular position in particular.
- the transmission blocks the output hub, particularly in its first angular position.
- Both the drive gear and the driven gear can, if necessary, be replaced by another suitable gear element, for example by a chain wheel or a pulley.
- each of these gears can be replaced by another suitable gear element, for example a chain wheel or a pulley.
- the crank in particular forms at least part of the tensioning element and / or at least part of the relaxation element.
- the proposed on-load tap changer can be designed in any manner as required and can comprise, 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 store.
- Each motor can be designed in any manner as required, for example as a motor with constant or unchangeable or unregulated speed.
- the on-load tap-changer comprises at least one selector with a selector drive shaft which is connected to the driven shaft in a rotationally fixed manner or is the driven shaft.
- the selector preferably comprises at least two movable moving contacts which are connected in a rotationally fixed manner to the selector drive shaft.
- FIG. 1 A preferred embodiment of an on-load tap changer 10 is shown schematically, which comprises, for example, a motor 11 with an output shaft 12, a diverter switch 13 with an input shaft 14, an energy store 15 and a selector 16.
- the diverter switch 13 and the selector 16 are designed in a known manner and are therefore not shown in detail.
- the selector 16 comprises a plurality of fixed contacts (not shown) and two movable moving contacts (not shown) and is coupled to the output shaft 12 for driving the moving contacts.
- the diverter switch 13 comprises a movable changeover contact unit (not shown) and is coupled to the drive shaft 14 for driving the changeover contact unit.
- the drive shaft 14 is coupled via the energy store 15 to the output shaft 12, which the motor 11 drives at a constant speed during a switching operation of the on-load tap changer 10.
- the energy store 15 includes, for example, a transmission, an elastic storage element 17, a crank 18, which couples the storage element 17 to the transmission, and a frame (not shown in FIG. 3 . 4 . 5 ) with an upper and lower frame plate 19 ', 19 "as well as struts which connect the frame plates 19 to one another.
- the storage element 17 has a fixed end (left in FIG. 2 ) pivotally mounted on the frame plates 19 and with an opposite, movable end (right in FIG. 2 ) rotatably mounted on the crank 18.
- the transmission includes, for example, a cam plate 20 (not shown in FIG FIG. 5 ) with an input hub 201 and a groove-shaped curve 202 ( FIG. 3 ) in its underside, a scanner 21 scanning curve 202 ( FIG. 3 ), a drive gear 22 with a pivot axis 221, an output gear 23 with an output hub 231 and a flywheel 232, a first and second clutch 24, 25 ( FIG. 2 . 5 . 6 ), a locking mechanism 26 in a first embodiment with a first and second pawl 261, 262 and a first and second locking lug 263, 264, an A gear 27, a B gear 28, a C gear 29, a D gear 30 and a release mechanism with a first and second release bolts 31 ', 31 ".
- a cam plate 20 (not shown in FIG. 5 ) with an input hub 201 and a groove-shaped curve 202 ( FIG. 3 ) in its underside
- the input hub 201 is rotatably connected to the output shaft 12 (not shown).
- the output hub 231 is non-rotatably connected to the drive shaft 14 (not shown).
- the drive gear 22 carries the scanner 21, which is radially offset from 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 the input hub 201 and the storage element.
- the A gear 27 meshes with the drive gear 23.
- the B gear 28 is coupled to the A gear 27 via the first clutch 24.
- the C gear 29 meshes with the B gear 28.
- the D gear 30 is coupled to the C gear 29 via the second clutch 25 and meshes with the driven gear 23.
- the crank 18 is connected to the C gear 29 in a rotationally fixed manner ,
- the drive gear 22 is thus coupled to the storage element 17 via the A gear 27, the first clutch 24, the B gear 28, the C gear 29 and the crank 18.
- the output gear 23 is thus coupled to the storage element 17 via the D gear 30, the second clutch 25, the C gear 29 and the crank 18.
- the driven gear 23 lies below the lower frame plate 19 ′′ and the flywheel 232 is fastened to the underside of its toothing.
- Each pawl 261, 262 is pivotably mounted on the top of the flywheel 232 radially outside the toothing and has one at its radially outer free end Pawl claw for gripping the associated latching lug 263, 264 when latching in, whereas its radially inner free one The end serves as a stop for the associated release bolt 31 ', 31 "when notching.
- the detents 263, 264 are fastened to the underside of the lower frame plate 19" radially outside the pawls 261, 262 and each have a flat radially inward running surface and a steep radially outward extending locking surface that connects to 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 can 31 ', 31 "to be released against the inner free end of the associated pawl 261, 262 and its pawl claw swings radially inward away from the respective locking lug 263, 264 against the biasing force of an associated biasing spring which is supported on the flywheel 232.
- FIG. 7 and FIG. 8th exemplary embodiments of the first and second clutch 24, 25 are shown schematically in a cross section at right angles to the respective axis of rotation.
- the clutches 24, 25 are each designed in a freewheeling manner and in the manner of a claw clutch and each have a predetermined first or second angular play, which allows a correspondingly limited freewheeling in each direction of rotation.
- the first clutch 24 ( FIG. 7 ) comprises a first clutch claw 24 'with a first and second stop surface 241 ( FIG. 5 . 6 ), 242 and a second clutch claw 24 "with a third and fourth stop surface 243, 244 ( FIG. 5 ).
- the first clutch claw 24 ′ is fastened to the underside of the A gear 27 and the second clutch claw 24 ′′ to the top of the B gear 28.
- FIG. 7 shows an intermediate position in which the abutment surface 241 does not yet abut against the abutment surface 243 and thus the second clutch claw 24 "and the B gearwheel 28 remain.
- the B gear 28 is taken via the clutch claw 24 "during further rotation and also from the in FIG. 5 shown position rotated clockwise.
- the second clutch 25 ( FIG. 8th ) comprises a first clutch claw 25 'with a first and second stop surface 251 ( FIG. 2 ), 252 ( FIG. 2 . 5 ) and a second clutch claw 25 "with a third and fourth stop surface 253, 254.
- the first clutch claw 25 ' is attached to the C gear 29 and the second clutch claw 25" 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 from FIG. 4 with an exemplary embodiment of curve 202.
- Curve 202 is self-contained and has a first section 202A with a constant first radius, a second section 202B with a constant second radius smaller than the first radius, a third section 202C, which is shown in FIG FIG. 9 connects lower ends of sections 202A, 202B and has a variable radius, and a fourth section 202D, which the in FIG. 9 connects upper ends of sections 202A, 202B and has a variable radius; the radii relate to the input hub 201.
- Curve 202 thus offers a variable translation.
- the mode of operation of the cam mechanism forming the variable transmission means is as follows:
- Abutment surface 242 abuts abutment surface 244 and consequently abutment surface 241 is removed by the complete first angular play from abutment surface 243
- abutment surface 252 abuts the abutment surface 254 and consequently abutment surface 251 is removed by the complete second angular play from abutment surface 253
- the storage element 17 is relaxed and the pawl 261 is latched to latch 263 and pawl 262 is notched.
- flywheel 232 lies with its in FIG. 6 left end at one in FIG. 6 rear stop block, which is attached to the underside of the lower frame plate 19 ", pawl 262 is latched to latch 264 and pawl 261 is unlatched.
- the storage element 17 relaxes so quickly and with such a force that the C gear 29 rotates so fast that it rotates the B gear 28 faster than the drive gear 22 and the A gear 27.
- the abutment surface 241 is removed from stop surface 243, so that clutch 24 runs freely again.
- the motor 11 can press the driven gear 23 as soon as possible, the radius now decreases again faster in section 202C, which means a smaller transmission ratio and faster Rotation of drive gear 22 and Output gear 23 means.
- the gearbox can turn the output gear 23 from the angular position ⁇ 1 or from an intermediate angular position, which lies between the angular position ⁇ 1 and the angular position ⁇ 2, to the angular position ⁇ 2 either together with the storage element 17 or even instead of the storage element 17.
- FIG. 10 A second embodiment of the locking mechanism 26 is shown schematically. This embodiment is similar to the first embodiment, so that the differences are explained in more detail below.
- Locking lug 264 is designed analogously to locking lug 263 and is not shown.
- the first latching lug 263 has an intermediate latching surface 32 between its latching surface and its opposite end on its contact surface, which the pawl 261 engages with its pawl claw when the output gear 23 reaches a corresponding intermediate angular position when the angular position ⁇ 1 is rotated into the angular position ⁇ 2 lies between these angular positions ⁇ 1, ⁇ 2. Consequently, the locking mechanism 26 prevents the driven gear 23 from being able to leave this intermediate angular position in the direction of its first angular position ⁇ 1.
- the locking mechanism 26 comprises a first spring plate 265 assigned to the latching lug 263, a second spring plate (not shown) assigned to the latching lug 264 and two guide pins 266, 267 assigned to the pawls 261, 262.
- the first spring plate 265 has a fixed end ( left in FIG. 10 ) attached radially within its locking lug 263 to the underside of the lower frame plate 19 "and presses with its other free end (right in FIG. 10 ) radially outwards against the connecting edge between the contact surface and the locking surface.
- the fixed end lies in the area of the intermediate latching surface 32.
- Each guide pin 266, 267 is fastened on the top of the pawl claw of its associated pawl 261, 262.
- FIG. 11 A third embodiment of the locking mechanism 26 is shown schematically. This embodiment is similar to the second embodiment, so that the differences are explained in more detail below.
- Locking lug 264 is designed analogously to locking lug 263 and is not shown.
- the locking mechanism 26 instead of the spring plates 265, 266 comprises a first cover part 268 assigned to the locking lug 263 and a second cover part assigned to the locking lug 264 (not shown).
- the intermediate latching surface 32 is closer to the latching surface and cannot be seen since it is covered by the cover part 268.
- the cover part 268 is supported by a biasing spring, which is supported on the radially outer surface of the latch 263, with its in FIG. 11 right end biased radially outward against the connecting edge between the ramp surface and the locking surface.
- the cover member 268 lies with its other one, in FIG. 11 left end at a distance from the latch 263.
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Description
Die Erfindung betrifft einen Energiespeicher für einen Laststufenschalter sowie einen Laststufenschalter mit Energiespeicher.The invention relates to an energy store for an on-load tap changer and an on-load tap changer with an energy store.
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 Speicherfeder bis zu einem Maximalpunkt, und nach Überschreiten dieses Maximalpunktes entspannt sich die Speicherfeder schlagartig und treibt dadurch die Antriebswelle sprungartig an.An energy store, often also referred to as an energy store, is used in an on-load tap changer with an output shaft, an input shaft and a diverter switch to convert a continuous, slow rotary movement of the output shaft, which is driven by a motor at a constant speed, into a sudden, rapid rotary movement of the input shaft that drives the diverter switch. Numerous energy stores are already known which enable the sudden rotation of the drive shaft with the aid of a storage spring. The principle is always the same: the output shaft, driven by the motor at a constant speed, tensions the storage spring to a maximum point, and after this maximum point is exceeded, the storage spring relaxes suddenly and drives the drive shaft suddenly.
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 Sprungschlitten ist mit der Ausgangsnabe formschlüssig verbunden.In these known on-load tap changers, the output shaft is connected to the input hub in a rotationally fixed manner. The input hub is non-rotatably connected to the eccentric. The eccentric is positively connected to the mounting slide. The storage spring is supported between the pull-up slide and the spring slide. The pull-up slide and the jump slide can move back and forth independently of one another between two end positions relative to the frame along a linear guide. The jumping sled is positively connected to the output hub.
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.Consequently, the eccentric forms, together with the mounting slide, a tensioning element which is designed such that it engages the tensioning element and then when the input hub is rotated, the storage element tensions, and the jump carriage forms a relaxation element which is designed such that it engages the storage element to drive the output hub and then drives the output hub when the storage element is relaxed.
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.In these known on-load tap changers, the output shaft is connected to the input hub in a rotationally fixed manner. The input hub is non-rotatably connected to the drive element. The drive element and the crank can rotate back and forth relative to one another between a first end position and a second end position. The stop surfaces correspond to the crank in such a way that the first stop surface bears on a first side of the crank in the first end positions and the second stop surface bears against a second side of the crank in the second end position, these sides being opposite one another. Consequently, the drive element is positively connected to the crank in these end positions. The storage spring is pivoted with a free end on the crank pin and is pivotably supported on the frame with a fixed end. The free end can move back and forth between two end positions relative to the fixed end along a linear guide. The crank is coupled to the output hub.
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.Consequently, the crank, together with the drive element, forms a tensioning element which is designed such that it engages with the storage element for tensioning and then tensions the storage element when the input hub is rotated, and the crank forms a relaxation element which is designed such that it is for driving the output hub attacks the storage element and then drives the output hub when the storage element is relaxed.
Vor diesem Hintergrund schlägt die Erfindung die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche vor. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Against this background, the invention proposes the subject matter of the independent claims. Advantageous further developments and embodiments of the invention are described in the dependent claims.
Die Erfindung schlägt einen Energiespeicher gemäß Anspruch 1 vor.The invention proposes an energy store according to claim 1.
Als variables Übersetzungsmittel wird hier beispielhaft ein Übersetzungsmittel mit variabler 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.A variable translation means is here understood to mean, for example, a translation means with variable translation, that is to say that its translation depends on the angular position of the input hub or on the angular position of its input side, which is coupled to the input hub and, in particular, connected in a rotationally fixed manner. The translation means can in particular be designed in such a way that when the input hub rotates from a first angular position to a second angular position, the translation becomes larger or smaller or the sign changes or remains the same or is infinite.
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 Übersetzungsmittels 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.The translation of the translation means is defined, for example, as ü = vE: vA, where vE is the input speed with which the input side of the translation means coupled to the input hub moves, and vA the output speed with which the output side of the translation means coupled to the storage element moves emotional. If, for example, the input side and the output side of the translation means are rotatable, then the translation can also be expressed, for example, by ü = nE: nA, where nE is the input speed of the input side, and nA is the output speed of the output side. Consequently, a large or small translation ü means a low or high output speed 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.The translation means of the proposed energy store enables an oscillating pivoting movement of the output hub between its first and second angular positions, regardless of the direction of rotation of the input hub. An oscillating pivoting movement is understood here to mean that the output hub first rotates in a first direction from a predefined first angular position to a predefined second angular position when the input hub is rotated in a first direction from a predefined first angular position by a predefined differential angle, and that , then the input hub either in an opposite, second direction back to its first angular position or further in the first direction the difference angle is rotated, then the output hub rotates in an opposite, second direction from its second back to its first angular position.
Vorzugsweise umfasst jeder vorgeschlagene Energiespeicher
- ein Spannelement, das derart ausgebildet ist, dass es zum Spannen an dem Speicherelement 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.
- a tensioning element which is designed such that it engages the tensioning element for tensioning and then tensiones the storage element when the input hub rotates;
- a relaxation element which is designed such that it engages the storage element to drive the output hub and then drives the output hub when the storage element is relaxed;
in which - the transmission is designed such that it
- when relaxing and / or driving the output hub, the tensioning element follows or can follow the relaxation element at a desired and / or predetermined speed; and or
- when relaxing and / or driving the output hub, the relaxation element presses or can press.
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.In this case, the translation means, when relaxing and / or driving the output hub, enables the tensioning element to be traversed relative to the tensioning element at a desired and / or predetermined speed, which can in particular be greater than the speed during tensioning.
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.If the storage element is defective or blocked or inhibited, or if the on-load tap-changer has difficult operating conditions compared to normal operating conditions or in overload situations, the relaxation and / or driving of the output hub can take place more slowly than under normal operating conditions and even so slowly that the tensioning element catches up with the relaxation element attacks on the storage element as when clamping. In this case, the translation means enables the expansion element to be re-pressed, in that the input hub drives the output hub directly and without delay via the tensioning element and the expansion element.
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.The tensioning element and the relaxation element can be designed in any manner as required, for example as in the case of a slide energy store or a crank energy store.
Vorzugsweise umfasst jeder vorgeschlagene Energiespeicher
- wenigstens eine Kurbel, die an das Speicherelement und an das Getriebe gekoppelt ist.
- at least one crank that is coupled to the storage element and to the transmission is.
Die Kurbel bildet insbesondere zumindest einen Teil des Spannelementes und/oder zumindest einen Teil des Entspannelementes.The crank in particular forms at least part of the tensioning element and / or at least part of the relaxation element.
Der vorgeschlagene Energiespeicher kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet 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.The proposed energy store can be designed in any manner as required and can 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 transmission means.
Jedes Speicherelement kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Schraubenzugfeder oder Schraubendruckfeder oder Gasdruckfeder oder Elastomerfeder.Each storage element can be designed in any manner as required, for example as a tension coil spring or compression coil spring or gas compression spring or elastomer spring.
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.Each translation means can be designed in any manner as required and include, for example, at least one gear with an uneven and / or adjustable translation, which is preferably a cam gear or coupling gear or stepping gear or continuously variable gear or CVT (Continuously Variable Transmission) or flow gear or gear pair of two elliptical gears is formed.
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 Ausgangsnabe aus einer ersten Winkelstellung in eine zweite Winkelstellung dreht.
- the transmission is designed such that it
- upon rotation of the input hub in a first direction from a predetermined first angular position to a predetermined second angular position, the storage element is tensioned and the output hub is stationary;
- the storage element is designed such that it
- when the input hub rotates in this direction from the second angular position to a predetermined third angular position, the output hub rotates from a first angular position to a second angular position.
Bei dieser Drehung aus der ersten in die zweite Winkelstellung steht die Ausgangsnabe insbesondere in ihrer ersten Winkelstellung.During this rotation from the first to the second angular position, the output hub is in particular in its first angular position.
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 Übersetzungsmittels kleiner als beim Spannen ist.
- the transmission is designed such that
- when the input hub rotates in this direction from the second to the third angular position and / or when the pressure is released, the translation of the translation means is smaller than when clamping.
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.
- the transmission is designed such that
- when the input hub rotates in this direction from the first to the second angular position, the translation of the transmission means is greater than a predetermined threshold value; and or
- when the input hub rotates in this direction from the second to the third angular position, the translation of the transmission means is less than this threshold value or as a predetermined other threshold value.
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.
- the transmission is designed such that it
- when the input hub rotates in this direction from the third angular position into a predetermined fourth angular position, the output hub is blocked;
- and / or the transmission is designed such that
- with this rotation from the third to the fourth angular position, the translation of the translation means is infinite.
Bei dieser Drehung blockiert das Getriebe die Ausgangsnabe insbesondere in ihrer zweiten Winkelstellung.During this rotation, the transmission blocks the output hub, in particular in its second angular position.
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.
- the transmission is designed such that it
- when the input hub is rotated in this direction from a predetermined fifth angular position, which lies before the first angular position, into the first angular position, the storage element is not tensioned and the output hub is stationary.
Bei dieser Drehung steht die Ausgangsnabe insbesondere in ihrer ersten Winkelstellung.During this rotation, the output hub is in its first angular position in particular.
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.
- the transmission is designed such that it
- upon rotation of the input hub in this direction from the fifth angular position to a predetermined intermediate angular position which lies between the fifth and first angular position, the output hub is blocked;
- and / or the transmission is designed such that
- with this rotation from the fifth angular position to the intermediate angular position, the translation of the transmission means is infinite.
Bei dieser Drehung blockiert das Getriebe die Ausgangsnabe insbesondere in ihrer ersten Winkelstellung.During this rotation, the transmission blocks the output hub, particularly in its first angular position.
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.
- the transmission is designed such that
- when the input hub rotates in this direction from the fifth angular position or a predetermined intermediate angular position, which lies between the fifth and first angular position, into the first angular position, the translation of the transmission means is smaller than when clamping.
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.
- the transmission and the storage element are designed such that they are together
- upon rotation of the input hub in this direction from the second angular position to the third angular position, the output hub can rotate or rotate from its first angular position or from an intermediate angular position which lies between its first and second angular positions to its second angular position;
- or the transmission is designed such that it
- when the input hub is rotated in this direction from the second to the third angular position, the output hub rotates or can rotate from its first angular position or from an intermediate angular position that lies between its first and second angular positions to its second angular position instead of the storage element.
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.
- the transmission is designed such that it
- when the input hub rotates in this direction and between the second and third angular positions, it prevents the output hub from leaving its second angular position by more than a predetermined deviation angle.
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.
- includes the transmission
- at least one cam disk that includes at least one curve and the input hub;
- at least one scanner that scans the curve;
- and / or includes the transmission
- a drive gear with a pivot axis that the scanner radially to Offset pivot bearing; and or
- an output gear that includes the output hub and is coupled to the storage element; and or
- a first, in particular free-wheel-type clutch with a predetermined first angular play, which is connected between the drive gear and the storage element; and or
- a second, in particular free-wheel-type clutch with a predetermined second angular play, which is connected between the storage element and the driven gear.
Sowohl das Antriebszahnrad als auch das Abtriebszahnrad kann bei Bedarf durch ein anderes geeignetes Getriebeelement ersetzt werden, beispielsweise durch ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe.Both the drive gear and the driven gear can, if necessary, be replaced by another suitable gear element, for example by a chain wheel or a pulley.
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.
- includes the transmission
- at least one locking mechanism which is coupled to the output hub and in particular to the output gear;
- the locking mechanism is designed such that it
- upon rotation of the input hub in this direction and between the second and third angular positions, prevents the output hub from being able to leave its second angular position by more than the deviation angle and / or in the direction of its first angular position; and or
- in the second angular position of the output hub prevents the output hub from leaving the second angular position in the direction of the first angular position; and or
- in an intermediate angular position of the output hub, which lies between its first and second angular positions, prevents the output hub from leaving this intermediate angular position in the direction of the first angular position; and or
- upon rotation of the output hub from its second to its first angular position prevents the output hub from remaining in its intermediate angular position.
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.
- includes the transmission
- a first gear or A gear that meshes 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 third gear or C gear that meshes with the B gear in particular; and or
- a fourth gear or D gear, which meshes with the driven gear and in particular is coupled to the C gear, in particular via the second clutch.
Jedes dieser Zahnräder kann bei Bedarf durch ein anderes geeignetes Getriebeelement ersetzt werden, beispielsweise durch ein Kettenrad oder eine Riemenscheibe.If necessary, each of these gears can be replaced by another suitable gear element, for example a chain wheel or a pulley.
Vorzugsweise umfasst jeder vorgeschlagene Energiespeicher
- wenigstens eine Kurbel, die an das Speicherelement und/oder an das C-Zahnrad gekoppelt ist.
- at least one crank which is coupled to the storage element and / or to the C gear.
Die Kurbel bildet insbesondere zumindest einen Teil des Spannelementes und/oder zumindest einen Teil des Entspannelementes.The crank in particular forms at least part of the tensioning element and / or at least part of the relaxation element.
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.
- includes the transmission
- at least one release mechanism, which is in particular coupled to the B gear;
- the release mechanism is designed such that it
- upon rotation of the input hub in this direction and then when the input hub is in the second angular position or between the second and third angular positions, the locking mechanism is released.
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.
- the curve is designed such that when the input hub rotates in the first direction from the fifth to the fourth angular position and when the input hub rotates in an opposite, second direction from the fourth to the fifth angular position, the respective movements of the drive gear run in mirror image to one another; and or
- the curve is designed such that when the input hub rotates in the first direction from the fifth to the fourth angular position and when the input hub rotates in the first direction from the fourth angular position, the respective movements of the drive gear run in mirror image to one another; and or
- the curve is closed; and or
- the curve is designed such that the difference angle between the fourth and fifth angular positions is 180 ° or 90 ° or 60 ° or 45 ° or an integer fraction of 180 °.
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.
- an engine with an output shaft;
- a diverter switch with a drive shaft;
- an energy store, which is designed according to the first aspect;
in which - the input hub is rotatably connected to the output shaft;
- the output hub is rotatably connected to the drive shaft.
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.The proposed on-load tap changer can be designed in any manner as required and can comprise, 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 store.
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.Each motor can be designed in any manner as required, for example as a motor with constant or unchangeable or unregulated speed. It is preferably provided that the on-load tap-changer comprises at least one selector with a selector drive shaft which is connected to the driven shaft in a rotationally fixed manner or is the driven shaft. The selector preferably comprises at least two movable moving contacts which are connected in a rotationally fixed manner to the selector drive shaft.
Die Ausführungen und Erläuterungen zu einem der Aspekte der Erfindung, insbesondere zu einzelnen Merkmalen dieses Aspektes, gelten entsprechend auch analog für die anderen Aspekte der Erfindung.The explanations and explanations for one of the aspects of the invention, in particular for individual features of this aspect, also apply analogously to the other aspects of the invention.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. 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.Embodiments of the invention are explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying drawings. The details in the drawings are to be interpreted only as explanatory, but not restrictive. The reference numerals contained in the claims are not intended to limit the scope of the invention in any way Limit way, but only refer to the embodiments shown in the drawings.
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. 11
- eine dritte Ausführungsform des Sperrmechanismus.
- FIG. 1
- a preferred embodiment of an on-load tap-changer with an energy store;
- FIG. 2
- a first view of a preferred embodiment of the energy storage
FIG. 1 with a locking mechanism in a first embodiment; - FIG. 3
- a second view of the energy storage
FIG. 2 ; - FIG. 4
- a third view of the energy storage
FIG. 2 ; - FIG. 5
- a fourth view of the energy storage
FIG. 2 ; - FIG. 6
- a fifth view of the energy storage
FIG. 2 ; - FIG. 7
- a sectional view of an exemplary embodiment of a first clutch for the energy storage;
- FIG. 8th
- a sectional view of an exemplary embodiment of a second clutch for the energy storage;
- FIG. 9
- a bottom view of an exemplary embodiment of a cam for the energy storage;
- FIG. 10
- a second embodiment of the locking mechanism;
- FIG. 11
- a third embodiment of the locking mechanism.
In
In
Das Getriebe umfasst beispielhaft eine Kurvenscheibe 20 (nicht dargestellt in
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 zusammen 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.The
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 deren Klinkenklaue radial einwärts von der jeweiligen Rastnase 263, 264 gegen die Vorspannkraft einer zugeordneten Vorspannfeder, die sich an der Schwungmasse 232 abstützt, weg schwenken.The driven
In
Die erste Kupplung 24 (
Die Funktionsweise der ersten Kupplung 24 ist wie folgt: Wenn das A-Zahnrad 27 aus der in
Die zweite Kupplung 25 (
Die Funktionsweise des das variable Übersetzungsmittel bildenden Kurvengetriebes ist wie folgt: Ausgangspunkt ist beispielhaft die in
Wenn der Motor 11 die Kurvenscheibe 20 über Abtriebswelle 12 und Eingangsnabe 201 aus dieser A-Grundstellung, also aus der fünften Winkelstellung a5, in einer ersten Richtung R1 in eine erste Winkelstellung α1 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 Drehung 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 α1 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 α5 nach Winkelstellung α1 B-Zahnrad 28 und der nachfolgende Getriebestrang nicht angetrieben, sodass Speicherelement 17 nicht gespannt wird und Ausgangsnabe 231 steht.When the
Wenn der Motor 11 die Kurvenscheibe 20 aus Winkelstellung α1 weiter in Richtung R1 bis in eine zweite Winkelstellung α2 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 α2 das Speicherelement 17 bis in seinen oberen Totpunkt 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 α1 nach Winkelstellung α2 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.When the
Wenn der Motor 11 die Kurvenscheibe 20 aus Winkelstellung α2 weiter in Richtung R1 bis in eine dritte Winkelstellung α3 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
Wenn der Motor 11 die Kurvenscheibe 20 aus Winkelstellung α3 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.When
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 α5 in Winkelstellung α4 als auch bei einer weiteren Drehung derEingangsnabe 201 in einer entgegengesetzten, zweiten Richtung R2 aus Winkelstellung α4 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 α5 in Winkelstellung α4 als auch bei einer Drehung derEingangsnabe 201 weiter in Richtung R1 aus Winkelstellung α4 um denselben Differenzwinkel, der hier beispielhaft α4-α5=180° beträgt, die jeweiligen Bewegungen des Antriebszahnrades 22 spiegelbildlich zu zueinander verlaufen.
- Both the rotation of the
input hub 201 in the first direction R1 from the angular position α5 to the angular position α4 and the further rotation of theinput hub 201 in an opposite, second direction R2 from the angular position α4 back to the angular position a5, the respective movements of thedrive gear 22 run in mirror image to each other; and - Both in the case of the previously explained rotation of the
input hub 201 in the direction R1 from the angular position α5 in the angular position α4 and also in the case of a rotation of theinput hub 201 further in the direction R1 from the angular position α4 by the same difference angle, which in this example is α4-α5 = 180 °, the respective Movements of thedrive gear 22 are mirror images of each other.
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 11 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 11 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 the normal case, the
In
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.In this embodiment, the
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
In
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
- 1010
- LaststufenschalterOLTC
- 1111
- Motorengine
- 1212
- Abtriebswelleoutput shaft
- 1313
- Lastumschalterdiverter switch
- 1414
- Antriebswelledrive shaft
- 1515
- Energiespeicherenergy storage
- 1616
- Wählervoter
- 1717
- elastisches Speicherelementelastic storage element
- 1818
- Kurbelcrank
- 19'/19"19 '/ 19 "
- obere/untere Gestellplatteupper / lower frame plate
- 2020
- Kurvenscheibecam
- 201/202201/202
- Eingangsnabe/Kurve von 20Input hub / curve of 20
- 202A/B/C/D202A / B / C / D
- erster/zweiter/dritter/vierter Abschnitt von 202first / second / third / fourth section of 202
- 2121
- Abtastersampler
- 2222
- Antriebszahnraddrive gear
- 221221
- Schwenkachse von 22Swivel axis from 22
- 2323
- Abtriebszahnradoutput gear
- 231/232231/232
- Ausgangsnabe/Schwungmasse von 23Output hub / flywheel from 23
- 2424
- erste Kupplungfirst clutch
- 24'/24"24 '/ 24'
- erste/zweite Kupplungsklaue von 24first / second clutch claw of 24
- 241/242241/242
- erste/zweite Anschlagfläche von 24first / second stop surface of 24
- 243/244243/244
- dritte/vierte Anschlagfläche von 24third / fourth stop surface of 24
- 2525
- zweite Kupplungsecond clutch
- 25'/25"25 '/ 25'
- erste/zweite Kupplungsklaue von 25first / second clutch claw of 25
- 251/252251/252
- erste/zweite Anschlagfläche von 25first / second stop surface of 25
- 253/254253/254
- dritte/vierte Anschlagfläche von 25third / fourth stop surface of 25
- 2626
- Sperrmechanismuslocking mechanism
- 261/262261/262
- erste/zweite Klinke von 26first / second jack of 26
- 263/264263/264
- erste/zweite Rastnase von 26first / second latch from 26
- 265265
- erstes Federblech von 26first spring plate from 26
- 266/267266/267
- erster/zweiter Führungsstift von 26first / second guide pin of 26
- 2727
- A-ZahnradA gear
- 2828
- B-ZahnradB Gear
- 2929
- C-ZahnradC-Gear
- 3030
- D-ZahnradD-gear
- 31'/31"31 '/ 31'
- erster/zweiter Lösebolzenfirst / second release bolts
- 3232
- Zwischenrastfläche von 263, 264Intermediate rest area of 263, 264
- R1/R2R1 / R2
- erste/zweite Drehrichtung von 20first / second direction of rotation of 20
- α1...α5α1 ... α5
- Winkelstellungen von 20 und 201Angular positions of 20 and 201
- ω1, ω2ω1, ω2
- Winkelstellungen von 23 und 231Angular positions of 23 and 231
Claims (13)
- An energy accumulator (15) for an on-load tap changer (10) that comprises a motor (11) with an output shaft (12) and a load diverter switch (13) with an input shaft (14), the energy accumulator (15) comprising- an elastic storage element (17);- a gear that is coupled to the storage element (17) and comprises• an input hub (201) that can be non-rotatably connected to the output shaft (12);• an output hub (231) that can be non-rotatably connected to the input shaft (14); and• a variable transmission means (20, 21) that is interposed between the input hub (201) and the storage element (17); characterised by• a first coupling (24) with a specified first angular backlash, which first coupling (24) is interposed between the input hub (201) and the storage element (17);• a second coupling (25) with a specified second angular backlash, which second coupling (25) is interposed between the storage element (17) and the output hub (231).
- The energy accumulator (15) according to one of the previous claims, comprising- a tensioning element (18) that is formed such that it engages at the storage element (17) for tensioning and then tensions the storage element (17) upon rotation of the input hub (201);- a relaxing element (18) that is formed such that it engages at the storage element (17) for driving the output hub (231) and then drives the output hub (231) upon relaxation of the storage element (17);
wherein- the gear is formed such that it• follows up the tensioning element (18) to the relaxing element (18) at a specified velocity upon relaxation; and/or• re-presses the relaxing element (18) upon relaxation. - The energy accumulator (15) according to one of the previous claims, wherein- the gear is formed such that it• tensions the storage element (17) upon rotation of the input hub (201) in a first direction (R1) from a specified first angular position into a specified second angular position, and the output hub (231) meanwhile stands still;- the storage element (17) is formed such that it• relaxes upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) from the second angular position into a specified third angular position, and the output hub (231) meanwhile rotates from a first angular position into a second angular position.
- The energy accumulator (15) according to claim 3, wherein- the gear is formed such that• the transmission of the transmission means (20, 21) upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) from the second into the third angular position is smaller than during tensioning.
- The energy accumulator (15) according to claim 3, wherein- the gear is formed such that• the transmission of the transmission means (20, 21) upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) from the first into the second angular position is greater than a specified threshold value;• the transmission of the transmission means (20, 21) upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) from the second into the third angular position is smaller than the threshold value.
- The energy accumulator (15) according to claim 3, wherein- the gear is formed such that it• blocks the output hub upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) from the third angular position into a specified fourth angular position.
- The energy accumulator (15) according to claim 6, wherein- the gear is formed such that it• does not tension the storage element (17) upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) from a specified fifth angular position, which is located before the first angular position, into the first angular position, and the output hub meanwhile stands still.
- The energy accumulator (15) according to claim 3, wherein- the gear and the storage element (17) are formed such that together they• rotate or can rotate the output hub (231) from its first angular position or from an intermediate angular position, which is located between its first and second angular position, into its second angular position upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) from the second angular position into the third angular position;- and/or the gear is formed such that• instead of the storage element (17), the gear rotates or can rotate the output hub from its first angular position or from an intermediate angular position, which is located between its first and second angular position, into its second angular position upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) from the second into the third angular position.
- The energy accumulator (15) according to claim 3, wherein- the gear is formed such that it• prevents the output hub (231) from being able to depart from its second angular position by more than a specified deviation angle upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) and between the second and third angular position.
- The energy accumulator (15) according to claim 3, wherein- the gear comprises• a locking mechanism (26) that is coupled to the output hub (231);- the locking mechanism (26) is formed such that it• prevents the output hub (231) from being able to depart from its second angular position by more than the deviation angle and/or toward its first angular position upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) and between the second and third angular position;• prevents the output hub (231) from being able to depart from its second angular position toward its first angular position when the output hub (231) is in the second angular position;• prevents the output hub (231) from being able to depart from an intermediate angular position toward its first angular position when the output hub (231) is in said intermediate position, which is located between its first and second angular position;• prevents the output hub (231) from remaining in its intermediate angular position upon rotation of the output hub (231) from its second into its first angular position.
- The energy accumulator (15) according to claim 3, wherein- the gear comprises• a release mechanism ;- the release mechanism is formed such that it• releases the locking mechanism (26) upon rotation of the input hub (201) in said direction (R1) and in the second angular position or between the second and third angular position.
- The energy accumulator (15) according to claim 7, wherein- the gear comprises• a cam disk (20) that comprises a cam (202) and the input hub (201);• a cam follower (21) that follows the cam (202);- the cam (202) is formed such that each of the particular movements of the cam follower (21) run mirror-invertedly to each other upon rotation of the input hub (201) in the first direction (R1) from the fifth into the fourth angular position and upon rotation of the input hub (201) in an opposite, second direction (R2) from the fourth into the fifth angular position; and/or- the cam (202) is formed such that each of the particular movements of the cam follower (21) run mirror-invertedly to each other upon rotation of the input hub (201) in the first direction (R1) by a differential angle from the fifth into the fourth angular position and upon rotation of the input hub (201) in the first direction (R1) by the same differential angle from the fourth angular position; and/or- the cam (202) is in itself closed; and/or- the cam (202) is formed such that the differential angle between the fourth and fifth angular position is 180° or 90° or 60° or 45° or a whole-number fraction of 180°.
- An on-load tap changer (10) comprising- a motor (11) with an output shaft (12);- a load diverter switch (13) with an input shaft (14);- an energy accumulator (15) that is formed according to one of the previous claims;
wherein- the input hub (201) is non-rotatably connected to the output shaft (12);- the output hub (231) is non-rotatably connected to the input shaft (14).
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