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(11) | EP 1 267 371 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Schaltgerät-Mehrstellungsgetriebe |
(57) Es wird ein Schaltgerät-Mehrstellungsgetriebe mit einer mit dem Antrieb eines Schalters
in Eingriff stehenden Antriebszahnscheibe (1) und einer die Betätigung von elektrischen
Kontakten des Schalters bewirkenden Abtriebszahnscheibe (11) vorgeschlagen,
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[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Schaltgerät-Mehrstellungsgetriebe. Die Erfindung kann beispielsweise bei einem kombinierten Trennschalter/Erdungsschalter einer Hochspannungs-Schaltanlage verwendet werden.
[0002] Elektrische Schaltanlagen zur Energieverteilung bestehen aus einer anwendungsspezifischen Kombination verschiedener Schaltgeräte, darunter auch Trenn- und Erdungsschalter. Wenn die Funktionen Trennen und Erden in einem einzigen Schaltgerät bzw. Kontaktgerät miteinander kombiniert werden sollen, ist ein Dreistellungsantrieb erforderlich, der die drei unterschiedlichen Schaltstellungen "Ausgeschaltet", "Eingeschaltet" und "Geerdet" der Schaltkontakte realisiert.
[0003] Dabei besteht insbesondere bei einem per Handbetrieb zu betätigendem Schaltgerät die Gefahr, daß Positionen bzw. Schaltstellungen überfahren werden (Überhub), so daß ein sicheres Positionieren der Kontakte nicht immer gewährleistet ist.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät-Mehrstellungsgetriebe anzugeben, welches das Kontaktsystem stets zuverlässig in eine gewünschte definierte Stellung bringt.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schaltgerät-Mehrstellungsgetriebe mit einer mit dem Antrieb eines Schalters in Eingriff stehenden Antriebszahnscheibe und einer die Betätigung von elektrischen Kontakten des Schalters bewirkenden Abtriebszahnscheibe,
- wobei die Antriebszähne der Antriebszahnscheibe nicht lückenlos über den gesamten Umfang verteilt sind, sondern sich mindestens zwei zahnfreie Bereiche längs des Umfanges der Antriebszahnscheibe ergeben,
- wobei jedem zahnfreien Bereich eine erste Verriegelung einer Verriegelungskulisse fest zugeordnet ist,
- wobei der Winkel des von der wirksamen Eingriffsfläche einer Verriegelung gebildeten Sektors kleiner als der Winkel des vom korrespondierenden zahnfreien Bereich gebildeten Sektors ist,
- wobei der Abtriebszahnscheibe zweite Verriegelungen der Verriegelungskulisse fest zugeordnet sind,
- wobei die Verriegelungskulisse mit den Verriegelungen in einer Ebene neben der durch Antriebszahnscheibe und Abtriebszahnscheibe gebildeten Ebene liegt,
- wobei eine Verriegelung der Abtriebszahnscheibe trotz Drehung der Antriebszahnscheibe erfolgt, solange eine erste Verriegelung und eine zweite Verriegelung ineinander greifen.
[0006] Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein sicheres Positionieren der Kontakte des Kontaktsystems zuverlässig gewährleistet ist, und zwar auch bei einem Handantrieb. Die Übersetzung während des Bewegungsvorganges ist konstant. Der Bewegungsvorgang verläuft gleichmäßig.
[0009] Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
- Fig.1
- eine Seitenansicht eines Mehrstellungsgetriebes,
- Fig. 2
- eine Stirnansicht eines Mehrstellungsgetriebes,
- Fig. 3
- eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines Mehrstellungsgetriebes.
[0010] In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Mehrstellungsgetriebes dargestellt. Die beiden Hauptkomponenten des Getriebes sind eine mit dem Antrieb eines Schalters in Eingriff stehende (d. h. von diesem angetriebene) Antriebszahnscheibe 1 sowie eine die Betätigung von elektrischen Kontakten des Schalters bewirkende Abtriebzahnscheibe 11. Die Drehachsen von Antriebszahnscheibe 1 bzw. Abtriebszahnscheibe 11 sind mit Ziffern 2 bzw. 12 bezeichnet. Die Antriebszahnscheibe 1 weist eine Anzahl Z1 Antriebszähne 3 auf, wobei diese Antriebszähne 3 jedoch nicht gleichmäßig und lückenlos über den gesamten Umfang verteilt sind, sondern sich insgesamt drei zahnfreie Bereiche 4, 5, 6 längs des Umfanges der Zahnscheibe ergeben. Die Breite eines solchen zahnfreien Bereiches längs des Umfanges beträgt bZF.
[0011] Jedem zahnfreien Bereich 4 bzw. 5 bzw. 6 ist eine Verriegelung 7 bzw. 8 bzw. 9 einer Verriegelungskulisse fest zugeordnet. Das Zentrum der Verriegelungen 7, 8, 9 ist die Drehachse 2. Die Eingriffsfläche einer derartigen Verriegelung 7, 8, 9 ist mit Ziffer 10 bezeichnet. Die Eingriffsfläche 10 ist konvex gekrümmt, wobei der Krümmungsradius (bezogen auf die Drehachse 2) rv1 beträgt. Die Breite einer solchen Eingriffsfläche 10 längs des Umfanges beträgt bF1, wobei bF1 kleiner als bZF ist. Mit anderen Worten ist der Winkel des von der wirksamen Eingriffsfläche 10 einer Verriegelung gebildeten Sektor kleiner als der Winkel des vom korrespondierenden zahnfreien Bereich gebildeten Sektors.
[0012] Die Abtriebszahnscheibe 11 weist eine Anzahl Z2 Abtriebszähne 13 auf, welche gleichmäßig und lückenlos über den gesamten Umfang verteilt sind. Der Abtriebszahnscheibe 11 sind drei Verriegelungen 14, 15, 16 der vorstehend erwähnten Verriegelungskulisse fest zugeordnet. Das Zentrum der Verriegelungen 14, 15, 16 ist die Drehachse 12. Die Eingriffsfläche einer derartigen Verriegelung 14, 15, 16 ist mit Ziffer 17 bezeichnet. Der Abstand zwischen Eingriffsfläche 17 und Drehachse 12 beträgt rV2. Die Eingriffsfläche 17 ist konkav gekrümmt, wobei der Krümmungsradius ebenfalls rv1 beträgt (Zentrum der Krümmung ist ebenfalls die Drehachse 2). Die Breite einer solchen Eingriffsfläche 17 längs des Umfanges beträgt bF2, wobei bF2 größer als bF1 ist. Die Summe beider Krümmungsradien rv1 + rv2 entspricht dem Abstand zwischen beiden Drehachsen 2, 12. Die Verriegelungskulisse mit den Verriegelungen 7, 8, 9 und 14, 15, 16 liegt in einer Ebene neben der durch Antriebszahnscheibe / Abtriebszahnscheibe gebildeten Ebene.
[0013] In Fig. 2 ist eine Stirnansicht eines Mehrstellungsgetriebes dargestellt. Es sind die durch Antriebszahnscheibe / Abtriebszahnscheibe gebildete Ebene mit Antriebszahnscheibe 1, Drehachse 2, Antriebszähnen 3, Abtriebszahnscheibe 11, Drehachse 12, Abtriebszähnen 13 und die durch die Verriegelungskulisse gebildete Ebene mit Verriegelungen 8, 9 sowie 15, 16 zu erkennen.
[0014] In Fig. 3 ist eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht eines Mehrstellungsgetriebes dargestellt, wobei die auch in Fig. 1 gezeigte Stellung der Antriebszahnscheibe 1 und Abtriebszahnscheibe 11 vorliegt. Es ist das Ineinandergreifen der Eingriffsflächen 10 bzw. 17 der Verriegelungen 7 bzw. 14 zu erkennen, wobei sich die Abtriebszähne 13 der Abtriebszahnscheibe 11 gleichzeitig im zahnfreien Bereich 4 der Antriebszahnscheibe 4 befinden.
[0015] Durch das vorstehend erläuterte Dreistellungsgetriebe werden eine Freigangfunktion und eine Verriegelungsfunktion fest kombiniert. Die zahnfreien Bereich 4, 5, 6 auf der Antriebszahnscheibe 1 in Verbindung mit den drei zugeordneten Verriegelungen 7, 8, 9 und den Verriegelungen 14, 15, 16 legen drei Positionen des Abtriebszahnrades 11 und damit des Kontaktsystems fest, in denen die jeweilige Position des Abtriebszahnrades 11 durch die Verriegelungskulisse - gemäß Fig. 3 beispielsweise Verriegelungen 7, 14 - fixiert ist, wobei das Antriebszahnrad 1 im zahnfreien Bereich innerhalb vorgegebener Grenzen frei positioniert werden kann. Damit muß der Antrieb nicht genau abgesteuert werden. Das Kontaktsystem wird in eine definierte Stellung gebracht, auch wenn der Antrieb Überhub hat.
[0016] Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind drei unterschiedliche Schaltstellungen einstellbar. Selbstverständlich lassen sich davon abweichend auch Schaltgerät-Mehrstellungsgetriebe mit zwei, vier, fünf, sechs usw. Schaltstellungen realisieren, wobei die Anzahl der zahnfreien Bereich auf der Antriebszahnscheibe 1 und die Anzahl der Verriegelungen der Antriebszahnscheibe 1 und der Abtriebszahnscheibe 11 stets der Anzahl der gewünschten Schaltstellungen entspricht.
[0017] Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die drei unterschiedlichen Schaltstellungen symmetrisch längs des Umfanges der Antriebszahnscheibe 1 angeordnet. Selbstverständlich ist es abweichend davon möglich, diese Positionen ungleichmäßig längs des Umfanges der Antriebszahnscheibe 1 zu verteilen.
1. Schaltgerät-Mehrstellungsgetriebe mit einer mit dem Antrieb eines Schalters in Eingriff
stehenden Antriebszahnscheibe (1) und einer die Betätigung von elektrischen Kontakten
des Schalters bewirkenden Abtriebszahnscheibe (11),
- wobei die Antriebszähne (3) der Antriebszahnscheibe (1) nicht lückenlos über den gesamten Umfang verteilt sind, sondern sich mindestens zwei zahnfreie Bereiche (4, 5, 6) längs des Umfanges der Antriebszahnscheibe ergeben,
- wobei jedem zahnfreien Bereich (4, 5, 6) eine erste Verriegelung (7, 8, 9) einer Verriegelungskulisse fest zugeordnet ist,
- wobei der Winkel des von der wirksamen Eingriffsfläche (10) einer Verriegelung gebildeten Sektors kleiner als der Winkel des vom korrespondierenden zahnfreien Bereich gebildeten Sektors ist,
- wobei der Abtriebzahnsscheibe (11) zweite Verriegelungen (14, 15,16) der Verriegelungskulisse fest zugeordnet sind,
- wobei die Verriegelungskulisse mit den Verriegelungen (7, 8, 9, 14, 15, 16) in einer Ebene neben der durch Antriebszahnscheibe (1) und Abtriebszahnscheibe (11) gebildeten Ebene liegt,
- wobei eine Verriegelung der Abtriebszahnscheibe (11) trotz Drehung der Antriebszahnscheibe (11) erfolgt, solange eine erste Verriegelung (7, 8, 9) und eine zweite Verriegelung (14, 15, 16) ineinandergreifen.
2. Schaltgerät-Mehrstellungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsfläche (10) einer der Antriebszahnscheibe (1) zugeordneten Verriegelung
(7, 8, 9) konvex - mit vorgegebenem Krümmungsradius (rV1) um die Drehachse (2) der Antriebszahnscheibe (1) - und die Eingriffsfläche (17)
einer der Abtriebszahnscheibe (11) zugeordneten Verriegelung (14, 15, 16) konkav gekrümmt
ist, wobei beide Krümmungsradien gleich sind.