JP2014525678A - ウォーム歯車装置を有するタップ切換器 - Google Patents

Abstract

本発明は、タップ切換器ヘッドに直接に配置された、ハウジングとウォームとウォームホイールとを有するウォーム歯車装置に関する。この場合、少なくとも１つの無線方式用弾性表面波センサと、１つの回転子アンテナと、１つの固定子アンテナ（９）とから構成される、トルクを検出するための手段が、このウォーム歯車装置内に設けられている。

Description

本発明は、トルクを検出するための手段を伴う、ウォーム歯車装置を有するタップ切換器に関する。このウォーム歯車装置は、タップ切換器ヘッドに配置されていて、且つ駆動部を用いて当該タップ切換器を切り換えるために使用される。

負荷の切り換えの全期間中にタップ切換器を監視することによって正確な機能を保証するためには、当該監視が非常に需要な課題であることが、独国特許第１９７４４４６５号明細書から既に公知である。一般に、当該監視は、トルクの経時変化を検出し、当該タップ切換器のその都度の実際の位置を位置検出し、当該検出された値対を予め記憶された値と比較することによって実現される。したがって、当該トルクの経時変化は、各負荷時タップ切換器ごとに、電流の実効値と電圧の実効値とを用いて電動部の有効電力を求めることによって算出される。

一般に、電動機が、電動歯車装置と傘歯車装置とウォーム歯車装置とを介してタップ切換器を稼働させる。これらの歯車装置は、シャフトを通じて互いに連結されていて、且つ異なる歯車比及び伝達効率を有する。当該２つの要因は、トルクの測定に影響しうる。例えば、ベルト伝導装置では、高い温度のときに、ベルトを空転させうる。このため、その伝達効率が低下する。また、低い温度も、トルクの経時変化に大きく影響する。図１は、−２０℃のときの第１切換工程の経時変化を大まかに示す。時間ｔが、示された横座標上に付記されていて、縦座標が、トルクＭを示す。ここでは、時点Ａが、当該切換工程の開始を示す。明確に認識できるように、当該トルクは、最初に非常に急激に上昇する。この理由は、特に、電動歯車装置内の低温のベルトと、ウォーム歯車装置及び傘歯車装置内の高粘性の潤滑剤とにある。この第１の抵抗を乗り越えた後に、当該トルクは、時点Ｂまで減少し続ける。時点Ｂと時点Ｃとの間の第２の上昇は、蓄勢機構の稼働に起因している。この蓄勢機構は、ばねに蓄勢するために、ばね力を解放する直前により多くのエネルギーを必要とする。当該切換工程は、時点Ｃに対して終了している。当該蓄勢機構によって引き起こされた第２の上昇は、１回の切り換えのトルクの経時変化に対して固有である一方で、時点Ａと時点Ｂとの間の第１の上昇は、常に温度に依存し、したがって一定でなく且つ計算不可能である。

上記３つの歯車装置が測定誤差をもたらすことも、従来の技術における欠点である。当該測定誤差は、個々の伝達効率と歯車比との積によって決定され、或る程度まで非常に大きくなりうる。当該測定誤差の増大は、特に、パワートレインの全体のより長い停止の後の第１切換工程に対して起きる。

独国特許第１９７４４４６５号明細書

本発明の課題は、駆動部の全体の、測定誤差に作用する要因を排除するように、確実に作動し且つ温度の影響を考慮した、可能な限り正確なトルク検出を、タップ切換器で提供することにある。

この課題は、ウォーム歯車装置を有するタップ切換器によって解決される。この場合、本発明によれば、当該ウォーム歯車装置は、請求項１に記載の特徴を有する、トルクを検出するための手段を備える。

本発明は、駆動部及び歯車装置の上記要因を完全に排除するため、トルク検出装置をタップ切換器に対してより近くに配置するという概念に基づいている。

以下に、本発明を図面に基づいて詳しく説明する。

−２０℃のときの切換工程の従来の技術から公知の、トルクの経時変化を示す。 トルクを検出するための手段を有するタップ切換器の、本発明のウォーム歯車装置を示す。

図２には、カバーとして形成されたハウジング上部２と、ハウジング下部３とから構成されたウォーム歯車装置１が示されている。その内部には、特に、螺旋状に形成されたウォーム４が存在する。このウォーム４は、図示されなかったパワートレインと変速歯車装置とを介して駆動部によって駆動される。このウォーム４は、ウォームホイール５に機械式に係合連結されていて、このウォームホイール５を駆動させる。また、このウォームホイール５は、シャフト６に結合されている。このシャフト６は、タップ切換器と、例えば、選択器、蓄勢機構のような、このタップ切換器の一部とを直接又は間接に駆動させる。

少なくとも１つの無線方式用弾性表面波センサ７（ＳＡＷセンサ）が、シャフト６上に取り付けられている。当該無線方式用弾性表面波センサ７は、回転子アンテナ８に導電接続されている。この回転子アンテナ８は、半径方向に形成されていて、且つシャフト６に機械式に結合されている。軸方向に間隔をあけて円盤状に半径方向に形成された固定子アンテナ９が、回転子アンテナ８に相対して配置されている。当該固定子アンテナ９は、直接に又はホルダを介してハウジング下部３に不動に固定されている。エネルギー伝送及びデータ伝送が、回転子アンテナ８と固定子アンテナ９とを通じて電磁式に実施される。

トルクの検出が、ウォーム４及びウォーム歯車５の後方、すなわちウォーム歯車装置の出力部で実施されると、特に有益である。したがって、当該出力部より前に構成された全ての変速歯車装置の伝達効率及び歯車比が、上記トルクの測定に影響しない。つまり、その測定誤差が最小である。さらに、時間と共に変化する許容差と、当該変速歯車装置の、機械的負荷がかかる部分の摩耗とが、当該測定評価時に考慮される必要がない。さらに大きい利点は、すべり接触又は直接の係合連結と比べて、上記非接触式のエネルギー伝送及びデータ伝送は、整備をほとんど必要としないことである。

さらに、上記無線方式用弾性表面波センサ７は、シャフト６の温度を測定することができる。このため、トルクの経時変化の測定値を、当該温度によって決定される要因に関して補正することができる。

１ ウォーム歯車装置
２ ハウジング上部
３ ハウジング下部
４ ウォーム
５ ウォームホイール
６ シャフト
７ 無線方式用弾性表面波センサ
８ 回転子アンテナ
９ 固定子アンテナ

Claims (3)

1. ウォーム歯車装置（１）を有するタップ切換器であって、
   前記ウォーム歯車装置（１）は、前記タップ切換器ヘッドに直接に配置されていて、
   前記ウォーム歯車装置（１）は、ハウジング上部（２）及びハウジング下部（３）を有し、
   前記ウォーム歯車装置（１）は、電動機によって駆動されるウォーム（４）を有し、
   前記ウォーム（４）は、ウォームホイール（５）に機械式に係合連結されていて、
   前記ウォームホイール（５）は、シャフト（６）に結合されていて、
   前記ウォーム（４）は、前記ウォームホイール（５）を介して前記シャフト（６）を駆動させ、
   前記シャフト（６）は、前記タップ切換器を駆動させる当該タップ切換器において、
   トルクを検出するための手段が、前記ウォーム歯車装置（１）内に設けられていること、
   前記トルクを検出するための手段は、少なくとも１つの無線方式用弾性表面波センサ（７）と、１つの回転子アンテナ（８）と、１つの固定子アンテナ（９）とから構成されること、
   前記少なくとも１つの無線方式用弾性表面波センサ（７）は、前記シャフト（６）上に固定されていること、
   前記少なくとも１つの無線方式用弾性表面波センサ（７）に導電接続されている前記回転子アンテナ（８）は、前記シャフト（６）に固定されていること、及び
   軸方向に前記回転子アンテナ（８）に対して離間された前記固定子アンテナ（９）は、直接に又はホルダを介して前記ハウジング下部（３）に不動に配置されていることを特徴とするタップ切換器。
2. エネルギー及びデータが、前記少なくとも１つの無線方式用弾性表面波センサ（７）に非接触式にリンク可能であるように、当該エネルギー伝送及びデータ伝送が、前記回転子アンテナ（８）と前記固定子アンテナ（９）とを通じて電磁式に実施されることを特徴とする請求項１に記載のタップ切換器。
3. 前記少なくとも１つの無線方式用弾性表面波センサ（７）は、さらに温度を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のタップ切換器。

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