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Dokumentenidentifikation DE102006031220A1 03.01.2008
Titel Getriebeanordnung zum Antrieb eines elektrischen Schaltkontaktes
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Guenther, Rene, 13591 Berlin, DE;
Göschel, Sebastian, Dr., 14621 Schönwalde-Glien, DE;
Milewski, Peter, Dipl.-Ing., 12355 Berlin, DE
DE-Anmeldedatum 30.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006031220
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse H01H 33/42(2006.01)A, F, I, 20060630, B, H, DE
Zusammenfassung Eine Getriebeanordnung weist ein Kulissenabtastelement (11) auf, welches mit einem Kulissengang (10) einer Kulissenanordnung (9) zusammenwirkt. Die Kulissenanordnung (9) weist ein erstes Teilelement (20a) sowie ein zweites Teilelement (20b) auf, welche jeweils abschnittsweise den Kulissengang (10) begrenzen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeanordnung mit einer mit einem Kulissenabtastelement in Verbindung stehenden, relativ zu dem Kulissenabtastelement bewegbaren Kulissenanordnung mit einem Kulissengang zum Antrieb zumindest eines elektrischen Schaltkontaktes.

Eine derartige Getriebeanordnung ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 102 05 334 C1 bekannt. Dort ist ein erster und ein zweiter Schaltkontakt jeweils über ein Kulissenabtastelement mit einem Kulissengang einer Kulissenanordnung verbunden. Durch eine Bewegung der Kulissenanordnung kann eine Bewegung der Schaltkontakte erzeugt werden. Aufgrund der Formgebung des Kulissenganges wird dabei einer der beiden Schaltkontakte bewegt, während der andere Schaltkontakt in Ruhe verbleibt. Die Kulissenanordnung ist einstückig ausgeführt, wobei der Kulissengang durch die Formgebung der Kulissenanordnung festgelegt ist.

Nach einer Vielzahl von Schaltspielen treten an den Schaltkontakten Verschleißerscheinungen auf. Dies sind beispielsweise Abbranderscheinungen aufgrund von an den Schaltkontakten entstehenden Schaltlichtbögen. Dadurch ändern sich Kontaktierungszeitpunkte der Schaltkontakte. Weiterhin unterliegt eine Getriebeanordnung nach einer Vielzahl von vollgezogenen Bewegungsvorgängen einem Verschleiß. Dadurch kann es zu Ungenauigkeiten im Übertragungsverhalten kommen und somit ein Verschieben der Kontaktierungszeitpunkte auftreten. Selbst bei kleineren Abweichungen muss eine entsprechend aufwendige Instandsetzung der Kulissenanordnung erfolgen. Die Instandsetzung erfolgt dabei häufig durch einen kompletten Austausch der Kulissenanordnung.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Getriebeanordnung anzugeben, welche in einfacher Weise in ihrem Übertragungsverhalten einstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer Getriebeanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Kulissenanordnung zumindest ein erstes und ein zweites Teilelement aufweist, welche jeweils abschnittsweise den von dem Kulissenabtastelement abgreifbaren Kulissengang festlegen.

Als Kulissengang können beispielsweise Ausnehmungen, welche von Körperkanten begrenzt sind, Verwendung finden. Diese Ausnehmungen können einen Körper vollständig durchsetzen oder können nutartig in den Körper eingebracht sein. Darüber hinaus können auch weitere Ausgestaltungen eines Kulissengangs Anwendung finden. So kann beispielsweise eine vorspringende Schulter abgetastet werden; es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kulissengang beispielsweise mittels einer elektrischen Einrichtung abgetastet wird. Derartige Kulissengänge können beispielsweise in Form von Induktionsschleifen, Magnetspuren usw. ausgestaltet werden.

Bei der Verwendung von zumindest zwei Teilelementen, welche jeweils abschnittsweise den Kulissengang begrenzen, kann die Form des Kulissenganges relativ leicht verändert werden. So können beispielsweise mehrere modulare Teilelemente mit unterschiedlichen Abschnitten zur Begrenzung eines Kulissenganges vorgehalten werden. Unter Nutzung verschiedener Teilelemente kann dann ein Kulissengang zu einem Ganzen zusammengesetzt werden. Somit kann beispielsweise bei der Verwendung eines Kulissenganges in Form einer Ausnehmung die Dimension der Ausnehmung in ihrer Längserstreckung oder auch in ihrer Quererstreckung eingestellt werden. Dadurch ist es möglich, den Kulissengang in seiner Dimension in einfacher Weise an die zur Verwendung stehenden Kulissenabtastelemente anzupassen. Weiterhin ist es möglich, aufgrund von Fertigungstoleranzen durchaus zulässige Maßabweichungen durch eine Anpassung des Kulissenganges auszugleichen. So ist es möglich, Getriebeanordnungen in großen Stückzahlen zu montieren und in einer Endkontrolle die Getriebeanordnung durch eine Anpassung der Teilelemente zu justieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass die beiden Teilelemente in ihrer Lage zueinander mittels eines Justageelementes positionierbar sind.

Ein Justageelement ermöglicht in einfacher Weise, die Lage von verschiedenen Teilelementen zueinander festzulegen. Somit ist es möglich, relativ rasch und verwechselungssicher verschiedene Teilelemente zusammenzufügen. Als Justageelemente sind beispielsweise Anformungen oder Ausformungen vorsehbar, welche bezüglich anderer Elemente in eine bestimmte Lage zu bringen sind. Besonders eignen sich als Justageelemente Gewindebolzen wie z. B. Schrauben, welche beispielsweise in Langlöchern geführt sind. Innerhalb des Langloches kann eine Justage der Teilelemente erfolgen. Zusätzlich ist eine Begrenzung der Bewegbarkeit der Teilelemente zueinander gegeben. Bei einer entsprechenden Ausführung kann eine Führung eines Gewindebolzens in einem Langloch auch dazu genutzt werden, nach erfolgter Justage die Teilelemente winkelsteif miteinander zu verbinden. Ein Gewindebolzen weist weiterhin den Vorteil auf, dass die winkelsteife Verbindung lösbar ist, so dass auch nach einem längeren Zeitraum eine Justage und Anpassung der Gestalt des Kulissenganges bzw. der Kulissenanordnung möglich ist. Dies kann beispielsweise bei betriebsbedingten Abnutzungserscheinungen nötig sein.

Vorteilhaft kann weiterhin vorgesehen sein, dass die beiden Teilelemente jeweils plattenartig ausgebildet sind und Plattenflächen der beiden Teilelemente gegeneinander verspannt sind.

Plattenförmige Teilelemente sind in einfacher Weise beispielsweise durch Stanzen oder Schneiden aus flächigen Platten herstellbar. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass andere Fertigungsverfahren zur Herstellung von Teilelementen eingesetzt werden. Derartige Fertigungsverfahren können beispielsweise Gussverfahren, Sinterverfahren usw. sein. Durch eine Verspannung von Plattenflächen der Teilelemente gegeneinander entsteht ein stapelartiger Aufbau der Kulissenanordnung. Je nach auszubildender Form des Kulissenganges kann dabei eine beliebige Anzahl von Teilelementen gegeneinander verspannt werden. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass zwei aneinander anliegende Teilelemente durchgängige Ausnehmungen aufweisen, wobei durch das Übereinanderlegen und das Zusammenwirken der jeweiligen Konturen der Teilelemente miteinander eine Formgebung des eigentlichen Kulissenganges in der aus Teilelementen gebildeten Kulissenanordnung entsteht. Somit entsteht ein Kulissengang, welcher in verschiedenen Ebenen verläuft. Es auch vorgesehen sein, dass durch spezielle Ausgestaltungen des Kulissenabtastelementes gezielt Konturen des Kulissenganges in unterschiedlichen „Tiefen" abgetastet werden.

Die Plattenflächen vollständig durchsetzenden Ausnehmungen in den jeweiligen Teilelementen sind beispielsweise für sich genommen keine vollständigen Kulissengänge. Erst durch die übereinander liegende Anordnung wird in einer Projektion der Plattenflächen eine resultierende Ausnehmung gebildet, die an ihren Köperkanten teilweise von dem ersten und dem zweiten Teilelement begrenzt sind. Dabei können auch Bereiche vorgesehen sein, in welchen die in den Teilelementen vorgesehenen Ausnehmungen gleichartig ausgeführt sind, so dass lediglich bestimmte Abschnitte der Bahnkurve durch einander ergänzende Ausnehmungen in den Teilelementen gebildet sind.

Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass der Kulissengang einen ersten und einen zweiten Endabschnitt aufweist, wobei die Endabschnitte über einen Zwischenabschnitt verbunden sind und eine Bahn des Zwischenabschnitts konzentrisch zu einer Achse verläuft.

Durch einen konzentrisch zu einer Achse angeordneten Zwischenabschnitt des Kulissenganges ist eine Möglichkeit gegeben, die Teilelemente um die Achse herum gegeneinander zu verschieben, ohne dabei den Zwischenabschnitt des Kulissenganges in seiner Form zu verändern. Somit ist die Möglichkeit gegeben, in einem oder beiden der Endabschnitte die Lage des Kulissenganges zu verändern. Dadurch ist eine einfache Möglichkeit zur Justierung des Kulissenganges gegeben. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass in dem ersten Teilelement der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt von dem zweiten Teilelement gebildet ist. Die jeweiligen Bereiche, welche zu dem jeweiligen Endabschnitt benachbart liegen, sind durch großflächige Ausnehmungen freigehalten, so dass bei einer Überdeckung der Teilelemente eine Drehung der Teilelemente zueinander um die Achse herum möglich ist und eine Bahnlänge des Kulissenganges einstellbar ist.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Endabschnitte jeweils einen Hubbereich und einen Blockierbereich aufweisen.

Vorzugsweise sollte in den Endabschnitten eine Antriebsbewegung übertragen werden, um den zumindest einen elektrischen Schaltkontakt oder auch mehrere elektrische Schaltkontakte zu bedienen. Zur Bedienung des Schaltkontaktes kann ein Hubbereich in dem Kulissengang vorgesehen sein. Ein Blockierbereich ist dazu geeignet, ein selbsttätiges Bewegen eines elektrischen Schaltkontaktes zu verhindern. Ein derartiger Blockierbereich kann beispielsweise bei einer drehbaren Lagerung der Kulissenanordnung um eine Achse herum derart ausgestaltet sein, dass der Kulissengang konzentrisch zu der Achse verläuft.

Neben einer Anordnung des Kulissenganges im Wesentlichen in einer Ebene kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Kulissengang zumindest teilweise konzentrisch zu der Achse verläuft, jedoch in Achsrichtung einen Hub vollzieht. Derartige Kulissengänge weisen eine im Wesentlichen wendelartige Gestalt auf. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Bewegung in mehrere Richtungen auszuführen ist bzw. wenn ein langer Kulissengang auf geringem Bauraum unterzubringen ist.

Vorteilhafterweise kann weiter vorgesehen sein, dass der Hubbereich im Wesentlichen radial zu der Achse ausgerichtet ist. Eine im Wesentlichen radial verlaufende Ausrichtung ermöglicht, bei geringen Bewegungen der Kulissenanordnung einen vergleichsweise großen Hub des Kulissenabtastelementes zu erzeugen. Im Wesentlichen radial bedeutet dabei, dass der Hubbereich verschieden von einem koaxialen Verlauf des Kulissenganges bezüglich der Achse verläuft. Bei dem Vorsehen einer im Wesentlichen radialen Komponente kann der Kulissengang ein gewisses Spiel für das Kulissenabtastelement ermöglichen, so dass das Kulissenabtastelement im Bereich des im Wesentlichen radialen Abschnittes einen größeren Bewegungsfreiraum aufweist als in dem Blockierbereich.

Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Kulissenabtastelement von zumindest einem Anpresselement in den Kulissengang gepresst ist.

Durch ein Anpresselement kann das Abtastverhalten des Kulissenabtastelementes derart beeinflusst werden, dass ein Abheben von dem Bahnverlauf des Kulissenganges verhindert wird. Dadurch ist ein zuverlässiges Übertragungsverhalten zwischen Kulissengang und Kulissenabtastelement gegeben. Des Weiteren kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der Kulissengang derart ausgestaltet ist, dass bei einer Umkehr der Bewegungsrichtung, d. h. der Richtung, in welcher das Abtastelement den Kulissengang abtastet, unterschiedliche Bereiche des Kulissenganges abgetastet werden. So kann beispielsweise bei der Verwendung eines Kulissenganges in Form einer Ausnehmung, wobei Körperkanten der Ausnehmung jeweils von dem Abtastelement abgegriffen werden, vorgesehen sein, dass bei einer Bewegung von dem ersten Endabschnitt zu dem zweiten Endabschnitt des Kulissenganges zunächst eine erste Körperkante des Kulissenganges abgetastet wird, wohingegen bei einer Bewegungsrichtungsumkehr d. h. bei einer Abtastung des Kulissenganges durch das Kulissenabtastelement von dem zweiten Endabschnitt zu dem ersten Endabschnitt eine andere, den Kulissengang begrenzende Wand abgetastet wird. Dadurch ist es möglich für die „Hinbewegung" und die „Rückbewegung" unterschiedliche Übertragungsverhalten der Getriebeanordnung zu erreichen. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn ein derartiger Wechsel des Übertragungsverhaltens durch Körperkanten des ersten und des zweiten Teilelementes realisiert wird. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, insbesondere im Bereich des geänderten Bewegungsprofiles eine Justage des Übertragungsverhaltens der Getriebeanordnung zu erzielen. Durch ein Anpresselement kann erreicht werden, dass jeweils die eine oder andere Begrenzung des Kulissenganges abgetastet wird. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Anpresselemente zum Einsatz gelangen, die in Abhängigkeit der Richtung der Abtastung des Kulissenganges wechselnd wirksam sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass das Kulissenabtastelement mit einer Zahnstange derart in Wirkverbindung steht, dass eine Relativbewegung des Kulissenabtastelementes auf die Zahnstange übertragen wird.

Mittels einer Zahnstange kann eine beispielsweise translatorische Bewegung eines Kulissenabtastelementes über ein entsprechendes Ritzel in eine Drehbewegung umgesetzt werden. Bei einer vorteilhaften Dimensionierung von Zahnstange und Ritzel kann eine bestimmte Übersetzung in das Getriebe integriert werden. So ist es beispielsweise möglich, eine relativ langsame Bewegung des Abtastelementes über die Zahnstange und das Ritzel in eine relativ schnelle Drehbewegung zu wandeln. Insbesondere bei der Verwendung von Schaltkontakten, die über eine drehbare Schaltwelle betätigt werden, kann so ein schnelles Umschalten an den Schaltkontakten hervorgerufen werden. Insbesondere bei sogenannten Meldeschaltern, die an Schaltgeräten der Hoch- und Mittelspannungstechnik zum Einsatz gelangen, ist ein möglichst zügiges Schalten der Schaltkontakte gewünscht. Weiterhin kann die Zahnstange derart ausgestaltet sein, dass sie das Kulissenabtastelement trägt. Dadurch kann eine dauerhafte verschleißarme Übertragung einer Bewegung innerhalb der Getriebeanordnung erfolgen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung kann vorsehen, dass eine drehbare Schaltwelle des zumindest einen Schaltkontaktes koaxial zu einer Antriebswelle, welche einem Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Kulissenanordnung und Kulissenabtastelement dient, angeordnet ist.

Die Getriebeanordnung kann vorteilhafterweise eingesetzt werden, um Meldeschalter mit entsprechenden Schaltkontakten anzutreiben. Meldeschalter werden im Hoch- und Mittelspannungsbereich genutzt, um die Schaltstellung von Hoch- und Mittelspannungsschaltgeräten beispielsweise Trennschaltern, Erdungsschaltern, Leistungsschaltern oder auch Lasttrennschaltern darzustellen. Die Schaltkontakte stellen ein Abbild der Hauptkontakte des elektrischen Hoch- und Mittelspannungsschaltgerätes dar. Daher werden sie auch Sekundärkontakte genannt, wohingegen die Hauptkontakte der Hoch- und Mittelspannungsschaltgeräte Primärkontakte genannt werden. Die Antriebswelle der Getriebeanordnung ist vorzugsweise mit einem Bewegteil verbunden, welches die Primärkontakte des elektrischen Schaltgerätes bewegt. Im Regelfalle liegen dort drehbare Wellen vor, welche über eine Drehbewegung die Herstellung bzw. Auflösung eines elektrischen Kontaktes an den Primärkontakten hervorrufen. Vorteilhafterweise kann die Antriebswelle der Getriebeanordnung unmittelbar an eine Welle der Primärkontakte angekoppelt werden. Vorteilhafterweise kann dies beispielsweise erfolgen, indem die Antriebswelle der Getriebeanordnung unmittelbar an die Welle der Primärkontakte angeflanscht wird. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann so eine koaxiale Anordnung von der Welle der Primärkontakte und der Drehachse der Antriebswelle der Getriebeanordnung hergestellt werden. Über entsprechende Halterungen eines Chassis der Getriebeanordnung wird die Gesamtanordnung dann beispielsweise an einem Gehäuse des Hoch- oder Mittelspannungsschaltgerätes abgestützt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass eine separate Stütz- und Haltevorrichtung für die Getriebeanordnung vorgesehen ist.

Durch das unmittelbare Anflanschen der Antriebswelle an die Welle der Primärkontakte des Mittel- oder Hochspannungsschaltgerätes ist sichergestellt, dass Störgrößen zwischen der Welle des Primärschaltgerätes zu der Schaltwelle der Sekundärkontakte kaum angreifen können. Dadurch wird eine sichere Abbildung der Schaltstellung der Primärkontakte durch die Sekundärkontakte sichergestellt.

Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Schaltwelle durch eine Ausnehmung in der Antriebswelle zugänglich ist.

Die Antriebswelle kann beispielsweise derart ausgestaltet sein, dass die Antriebswelle hohl ausgeführt ist, also eine rohrförmige Gestalt aufweist. Eine derartige Ausnehmung durch die Antriebswelle hindurch hat den Vorteil, dass auch bei einer Ankopplung der Antriebswelle und bei voller Funktionstüchtigkeit hinsichtlich der Übertragung einer Drehbewegung auf die Schaltwelle zugegriffen werden kann. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die Drehachse der Schaltwelle koaxial zu der Drehachse der Antriebswelle ausgerichtet ist. Wenn nunmehr wie vorstehend beschrieben die Antriebswelle auch zu der Welle des Primärkonktaktes koaxial ausgerichtet ist, ergibt sich so eine Achsgleichheit, für die Drehachsen der Wellen. Beispielsweise kann auf der Schaltwelle des Meldeschalters ein Koppelelement angeordnet sein, ein Vierkant, ein Gewindegang oder ähnliches, an welchen weitere Meldeschalter ankoppelbar sind. So kann die Bewegung des Meldeschalters aus der Getriebeanordnung heraus ausgeleitet und die Anzahl der Sekundärkontakte erhöht werden. Aufgrund der achsgleichen Ausrichtung der Wellen und die zwischengeschaltete Getriebeanordnung kann ein Abweichen der Art der Bewegungen der Welle der Primärkontakte und der Schaltwelle des Meldeschalters erzeugt werden.

Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es vorteilhaft, wenn der Meldeschalter stets den aktuellen Zustand der Schaltkontakte des Primärgerätes aufweist. Bei einem Schaltvorgang handelt es sich um einen zeitlich ausgedehnten Vorgang. Bei einem Einschaltvorgang wird ein bewegbares Kontaktstück aus einer sicheren Ausschaltposition in eine sichere Einschaltposition überführt, wobei in dem Zeitraum zwischen dem Verlassen der sicheren Ausschaltposition und dem Erreichen der sicheren Einschaltposition ein dielektrisch undefinierter Zustand innerhalb des Schaltgerätes herrscht. Daher ist es nötig, dass erst bei einem tatsächlichen Vorliegen von dielektrisch sicheren und definierten Zuständen (entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet) eine entsprechende Umschaltung des Meldeschalters vorgenommen wird. In den dazwischen liegenden Abschnitten ist durch den Meldeschalter eine entsprechende undefinierte Stellung des Schaltgerätes abzubilden. Sollte während eines Schaltvorganges beispielsweise bei einem Einschalten eines Erdungsschalters während der Verschiebung eines elektrischen Kontaktstückes des Erdungsschalters eine Störung auftreten und die Bewegung undefiniert zum Stillstand kommen, ist sichergestellt, dass dieser dielektrisch undefinierte Zustand auch durch den Meldeschalter abgebildet wird. Keinesfalls darf durch den Meldeschalter bereits nach dem Verlassen einer dielektrisch sicheren Position (Erdungsschalter wird aus seiner Ausschaltstellung herausbewegt) sofort ein Umspringen des Meldeschalters in die Einschaltposition des Erdungsschalters erfolgen, obwohl dieser sich doch im Prozess des Erreichens seiner Einschaltposition befindet. Durch den Einsatz einer Kulissenanordnung bei der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung kann erreicht werden, dass durch den Einbau der als Totzeitglied wirkenden Kulissenanordnung eine Zwischenstellung an dem Meldeschalter eingenommen wird. Die kontinuierliche Bewegung der Antriebswelle, welche von den primären elektrischen Schaltkontakten herrührt, wird aufgrund der Getriebeanordnung nicht in dieser Form auf den Meldeschalter übertragen. Der Meldeschalter bewegt sich tatsächlich erst, wenn dielektrisch sichere Positionen eingenommen bzw. verlassen wurden und bildet stets den aktuellen Zustand der primären elektrischen Schaltkontakte ab.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend näher beschrieben.

Dabei zeigt die

1 eine perspektivische Ansicht eines Chassis einer Getriebeanordnung, die

2 eine Frontalansicht des Chassis der Getriebeanordnung, die

3 eine von dem Chassis freigeschnittene Getriebeanordnung in einer ersten Endlage, die

4 die Getriebeanordnung in einer Zwischenlage, die

5 die Getriebeanordnung in einer zweiten Endlage, die

6 eine Explosionsdarstellung einer Kulissenanordnung, die

7 die in der 6 dargestellte Kulissenanordnung im zusammengebauten Zustand, die

8 eine alternative Montagemöglichkeit der in der 6 abgebildeten Kulissenanordnung und die

9 die in der 8 dargestellte Montagemöglichkeit der Kulissenanordnung im montierten Zustand.

Eine Getriebeanordnung ist innerhalb eines Chassis 1 angeordnet. Das Chassis weist im Wesentlichen eine quaderförmige Struktur auf und nimmt in seinem Innern die Getriebeanordnung auf. Zur besseren Erkenntlichkeit ist eine Frontplatte 2 in der 1 durch eine unterbrochene Volllinie angedeutet. Aus der Frontplatte 2 ragt eine Antriebswelle 3 heraus. Die Antriebswelle 3 ist rohrförmig ausgebildet und um eine Rohrlängsachse herum drehbar an dem Chassis 1 gelagert. Die Antriebswelle 3 ist konzentrisch von einem Antriebswellenzahnrad 4 umgeben. Das Antriebswellenzahnrad 4 kämmt ein Antriebsritzel 5. Das Antriebsritzel 5 sitzt auf einer Antriebsritzelwelle 6. Das Antriebswellenzahnrad 4 und das Antriebsritzel 5 sind von der Frontplatte 2 abgedeckt. Zur Kopplung an ein primäres Schaltgerät kann die Antriebswelle 3 unmittelbar oder mittelbar mit einer Welle zum Antrieb von primären Schaltkontakten verbunden sein. Dies kann beispielsweise durch ein formschlüssiges Aufstecken der rohrförmigen Antriebswelle 3 auf die Welle erfolgen.

Die 2 zeigt eine Frontalansicht des Chassis 1, wobei die Frontplatte 2 aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist. Zu erkennen ist die Antriebswelle 3, welche rohrförmig ausgebildet ist, so dass in axialer Richtung, d. h. in einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden Richtung eine drehbare Schaltwelle 7 eines Schaltkontaktes eines Meldeschalters 8 zugänglich ist. Der Meldeschalter 8 ist in den 3, 4 und 5 dargestellt. Um in axialer Richtung durch die Ausnehmung der Antriebswelle 3 hindurch beispielsweise einen weiteren Meldeschalter ankoppeln zu können, weist die drehbare Schaltwelle 7 stirnseitig eine rechteckige Ausformung auf, in welche ein entsprechendes Gegenstück einsteckbar ist.

Zur Kontaktierung von Schaltkontakten des Meldeschalters 8 können an dem Chassis 1 entsprechende Schnittstellen in Form von Steckern, Klemmkontakten usw. angeordnet sein

Die 3, 4 und 5 zeigen eine vom Chassis 1 freigeschnittene Ausgestaltung einer Getriebeanordnung. Das bereits in den 1 und 2 gezeigte Antriebsritzel 5 und die Antriebsritzelwelle 6 sind auch in den 3, 4 und 5 erkennbar. Zur Verdeutlichung einer Drehbewegung des Antriebsritzes 5 und der Antriebsritzelwelle 6 ist auf der Antriebsritzelwelle 6 stirnseitig eine punktförmige exzentrische Markierung beispielsweise eine Ausnehmung angebracht.

Auf die über die Antriebswelle 3, das Antriebswellenzahnrad 4, das Antriebsritzel 5 antreibbare Antriebsritzelwelle 6 ist eine Kulissenanordnung 9 aufgesetzt. Die Kulissenanordnung 9 ist formschlüssig mit der Antriebsritzelwelle 6 verbunden, so dass Bewegungen der Antriebsritzelwelle 6 auf die Kulissenanordnung 9 übertragen werden. Die Kulissenanordnung 9 weist eine im Wesentlichen kreisförmige Außenkontur auf. Die Kulissenanordnung 9 ist mit einem Kulissengang 10 ausgestattet. Der Kulissengang 10 ist abschnittsweise auf einen ersten und einen zweiten Teilelement gebildet. Die Teilelemente sind in Richtung der Drehachse der Antriebsritzelwelle 6 hintereinander liegend angeordnet und weisen jeweils eine plattenartige Struktur auf, wobei Plattenflächen des ersten und des zweiten Teilelementes gegeneinander gepresst sind. Der genaue Aufbau von einer Kulissenanordnung 9 ist in den 6, 7, 8 und 9 dargestellt und wird in dem entsprechend zugehörigen Abschnitten der Beschreibung des Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In den Kulissengang 10, welcher als durchgreifende Ausnehmung in der Kulissenanordnung 9 ausgebildet ist, greift ein Kulissenabtastelement 11 ein. Das Kulissenabtastelement 11 ist in Form eines Bolzens ausgeführt, welcher den Kulissengang 10 durchsetzt. Eine Bolzenmantelfläche kontaktiert den Kulissengang begrenzende Wandungen, die aus dem ersten und dem zweiten Teilelement der Kulissenanordnung 9 gebildet sind. Stirnseitig ist das Kulissenabtastelement winkelsteif auf einem Querschubelement 12 befestigt. Das Querschubelement 12 ist mit einer Zahnstange 13 verbunden bzw. Teil der Zahnstange 13. Weiterhin ist an dem Querschubelement 12 ein Führungsbolzen 14 angeordnet, welcher der Lagerung und Führung des Querschubelementes 12 dient. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die Führung des Führungsbolzens 14 in den 3, 4 und 5 nicht näher dargestellt. An dem Querschubelement 12 sind ein erstes und ein zweites Anpresselement 15a, b sowie ein drittes und viertes Anpresselement 16a, b angeordnet. Die Anpresselemente 15a, b; 16a, b sind jeweils als gleichartige Schraubenfedern ausgeführt, welche ihre Federkraft bei Zugbeanspruchung entfalten.

In der in der 3 dargestellten ersten Endlage sind das erste und das zweite Anpresselement 15a, b vorgespannt, während das dritte und vierte Anpresselement 16a, b entspannt sind. Eine Kraftwirkung der Anpresselemente 15a, b; 16a, b ist jeweils parallel zu der Bewegungsachse des Querschubelementes 12 ausgerichtet, d. h. eine Bewegung des Querschubelementes 12 wird bei einer entsprechenden Vorspannung von zumindest einem Paar von Anpresselementen 15a, b; 16a, b durch die Federkraft unterstützt.

Ein Schaltwellenritzel 17 ist auf eine Schaltwelle des Meldeschalters 8 aufgesetzt. Das Schaltwellenritzel 17 steht in Wirkverbindung mit der Zahnstange 13, so dass bei einer Bewegung der Zahnstange 13 (mit dem Querschubelement 12) eine Drehbewegung des Schaltwellenritzels 17 erfolgt. Da das Schaltwellenritzel 17 auf einer Schaltwelle des Meldeschalters 8 sitzt, wird bei einer Drehbewegung des Schaltwellenritzels 17 zumindest ein elektrischer Schaltkontakt betätigt. Im vorliegenden Fall weist der Meldeschalter 8 eine Vielzahl von Schaltkontakten auf, welche über Anschlussfahnen 18 kontaktierbar sind. Die elektrischen Schaltkontakte sind beispielsweise Öffnungsschaltkontakte, Schließschaltkontakte, Umschaltkontakte, Schaltkontakte mit voreilender Charakteristik, Schaltkontakte mit nacheilender Charakteristik usw.

Nunmehr soll anhand der 3, 4 und 5 eine Überführung der Getriebeanordnung von einer ersten Endlage (3) über eine Zwischenlage (4) in eine zweite Endlage (5) beschrieben werden.

Die 3 zeigte eine erste Endlage. Das Kulissenabtastelement 11 liegt in einem ersten Endabschnitt des Kulissenganges 10. Wie zu erkennen ist, ist bereits ein erster Teil der Drehbewegung der Antriebsritzelwelle 6 erfolgt, so dass das Kulissenabtastelement 11 leicht von seinem Endanschlag entfernt ist. Die Antriebsritzelwelle 6 hat sich dazu entgegengesetzt des Uhrzeigersinns bewegt. Das Kulissenabtastelement 11 ist jedoch immer noch im ersten Endabschnitt befindlich, und zwar im Blockierbereich des ersten Endabschnittes. Der Blockierbereich des ersten Endabschnittes ist im Wesentlichen koaxial zu der Drehachse der Antriebsritzelwelle 6 ausgerichtet, d. h. aufgrund der Führung und winkelstarren Befestigung des Kulissenabtastelementes 11 an dem Querschubelement 12 ist bisher noch keinerlei Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 erfolg, trotzdem bereits eine Bewegung der Antriebsritzelwelle 6 vollzogen wurde. Ein primärer Schaltkontakt, welcher über die Antriebswelle 3 an die Getriebeanordnung gekoppelt ist, befindet sich noch in einem dielektrisch sicheren Bereich, jedoch hat bereits eine Bewegung des primären Schaltkontaktes des elektrischen Primärgerätes begonnen. Bei einem weiteren Voranschreiten der Bewegung wird eine Drehbewegung weiter auf die Antriebsritzelwelle 6 übertragen. Der erste Endabschnitt des Kulissenganges 10 läuft nunmehr in den Hubbereich des ersten Endabschnittes ein. Der Hubbereich des ersten Endabschnittes hat eine radiale Komponente, so dass mit dem Eintreten des Kulissenabtastelementes 11 in den Hubbereich eine Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 und damit auch eine Bewegung des Querschubelementes 12 erfolgt. Kurz danach verlässt der Primärkontakt des Primärgerätes seinen dielektrisch sicheren Bereich und nimmt eine undefinierte Zwischenstellung zwischen zwei dielektrisch definierten Bereichen ein. Im Hubbereich des ersten Endabschnittes erfolgt nunmehr die Bewegung des Kulissenabtastelementes 11, damit eine Bewegung des Querschubelementes 12 und über die Zahnstange 13 auch eine Drehbewegung des Schaltwellenritzels 17, wodurch zumindest ein Schaltkontakt des Meldeschalters umgeschaltet wird. Um das Umschalten an den Meldeschalter 8 möglichst zügig und sprungartig erfolgen zu lassen, ist der Hubbereich des ersten Endabschnittes mit einem gewissen Spiel ausgeführt, so dass die vorgespannten Anpresselemente 15a, 15b das Kulissenabtastelement 11 sprungartig gegen die der Antriebsritzelwelle 6 zugewandte Kontur des Kulissenganges 10 verschieben und pressen. Dadurch erfolgt eine sprungartige Bewegung der Zahnstange 13 und somit ein rasches Schalten der Schaltkontakte des Meldeschalters 8. Nach dem Vollzug der Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 ist ein Zwischenabschnitt des Kulissenganges 10 erreicht. In der 4 ist ein weiteres Voranschreiten des Abtastens des Zwischenabschnittes des Kulissenganges 10 durch das Kulissenabtastelement 11 dargestellt. Da der Zwischenabschnitt des Kulissenganges 10 konzentrisch zu der Drehachse der Antriebsritzelwelle 6 angeordnet ist, wird auch bei einem Fortschreiten der Bewegung der Antriebsritzelwelle 6 keine Bewegung auf das Kulissenabtastelement 11 und somit auf das Querschubelement 12 die Zahnstange 13 und das Schaltwellenritzel 17 übertragen. Bezogen auf das primäre Schaltgerät bedeutet dies, dass die primären Schaltkontakte weiterhin in der Phase zwischen zwei dielektrisch sicheren Endlagen befindlich sind, d. h. die Bewegung von einem Ausschaltzustand zu einem Einschaltzustand des Primärschaltgerätes ist noch nicht abgeschlossen. Die Anpresselemente 15a, b und 16a, b befinden sich nunmehr in einer neutralen leicht vorgespannten Stellung.

Mit dem Erreichen des zweiten Endabschnittes des Kulissenganges 10 (5) fährt das Kulissenabtastelement 12 zunächst in den Hubbereich des zweiten Endabschnittes des Kulissenganges 10 ein. Mit dem Durchfahren des Hubbereiches wird eine Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 hervorgerufen. Damit bewegt sich auch das Querschubelement 12, die Zahnstange 13 sowie das Schaltwellenritzel 17. Die Schaltkontakte des Meldeschalters 8 werden wiederum entsprechend betätigt. Während dieses Vorganges wird die von der Antriebsritzelwelle 6 abgewandte Wandung des Kulissenganges 10 abgetastet und diese Wandung schiebt das Kulissenabtastelement 11. Mit dem Abschluss der Bewegung des Kulissenabtastelementes 11 wird eine Drehbewegung der Antriebsritzelwelle 6 so lange fortgesetzt, bis das Kulissenabtastelement 11 in den Blockierbereich des zweiten Endabschnittes einfährt und so eine Rückstellung der Schaltkontakte des Meldeschalters 8 verhindert ist. Dazu ist der Blockierbereich entsprechend konzentrisch zu der Drehachse der Antriebsritzelwelle 6 ausgebildet.

Mit dem Durchlaufen des Hubbereiches des zweiten Endabschnittes ist der primäre Schaltkontakt in einer dielektrisch sicheren Stellung angelangt, d. h. ein Schaltkontakt ist sicher in seine Einschaltstellung eingefahren. Nunmehr kann diese Position auch von dem Meldeschalter 8 gemeldet werden. Bei einer Umkehr der Schaltbewegung des Primärschaltgerätes, d. h. bei einem Verfahren eines primären Schaltkontaktes von seiner Einschaltstellung in eine Ausschaltstellung wird die Antriebsritzelwelle 6 in entgegengesetzter Richtung, d. h. im Uhrzeigersinn bewegt und das Kulissenabtastelement wird durch die Bewegung des Kulissenganges verschoben. Dabei ist anzumerken, dass bei diesem Vorgang das dritte und das vierte Anpresselement 16a, b, welche sich im vorgespannten Zustand befinden, eine Rückbewegung des Querschubelementes 12 sprungartig unterstützen. Dazu ist auch die dem Antriebswellenritzel 6 zugewandte innere Flanke des Kulissenganges 10 entsprechend großzügig ausgestaltet, so dass ein ausreichendes Spiel besteht. Aufgrund der Vorspannung des dritten und des vierten Anpresselementes 16a, b erfolgt ein sprungartiges Umschalten der Schaltkontakte des Meldeschalters 8.

Zusammenfassend ist auszuführen, dass bei einem Übergang des primären Schaltkontaktes von einem dielektrisch sicheren in einen dielektrisch unsicheren Zustand eine Bewegung unterstützt von den Anpresselementen 15a, b; 16a, b sprungartig erfolgt, d. h. ein Wechsel vom sicheren in einen unsicheren Zustand wird stets schlagartig an den Meldeschalter übertragen, so dass eine nahezu zeitgleiche Abbildung der Zustandsänderung erfolgt. Hingegen wird der Wechsel von einem dielektrisch unsicheren Zustand in einen elektrisch sicheren Zustand, d. h. Kontaktstücke des Primärschaltgerätes werden von einer Zwischenstellung in die Ausschalt- bzw. Einschaltstellung bewegt, durch ein Abtasten einer Flanke des Kulissenganges 10 bewirkt. Während dieses Abtastens werden die entsprechenden Anpresselemente 15a, b; 16a, b vorgespannt, so dass diese für den nächsten Bewegungsvorgang der Getriebeanordnung vorgespannt zur Verfügung stehen.

Nachdem nunmehr die Wirkungsweise der Getriebeanordnung beschrieben ist, erfolgt anhand der 6, 7, 8, 9 eine Beschreibung der Kulissenanordnung 9. Die in den 6, 7, 8 und 9 gezeigten Bauteile sind von ihrer Struktur jeweils gleich. Es ist jeweils eine unterschiedliche Lage der Baugruppen dargestellt, wodurch unterschiedliche Kulissenanordnungen entstehen. Die gleichartigen Teilelemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in der 6 gezeigte Kulissenanordnung 9 weist ein erstes Teilelement 20a sowie ein zweites Teilelement 20b auf. Die beiden Teilelemente 20a, 20b sind jeweils mit Ausnehmungen versehen, welche im Zusammenwirken einen Kulissengang ausbilden. Die Teilelemente 20a, 20b sind plattenförmig ausgestaltet und weisen eine kreisförmige Außenkontur auf. Das zweite Teilelement 20b weist eine zentrische Ausnehmung 21 auf, welche eine Profilierung aufweist, so dass die Ausnehmung 21 auf eine Antriebsritzelwelle 6 aufsteckbar ist und ein Formschluss gegeben ist. Das erste Teilelement 20a hingegen weist eine kreisrunde Ausnehmung 22 auf, so dass die Antriebsritzelwelle 6 durch die kreisrunde Ausnehmung 22a hindurchführbar ist, jedoch kein Formschlussverbund zwischen Antriebsritzelwelle 6 und den ersten Teilelement 20a gegeben ist. Jedes der beiden Teilelemente 20a, 20b weist einen der beiden Endabschnitte des Kulissenganges auf. An dem jeweils benachbarten Endabschnitt des Kulissenganges ist eine entsprechend großzügige Freischneidung in den jeweiligen Teilelementen vorgesehen. Werden nunmehr die beiden Teilelemente 20a, 20b konzentrisch übereinander gelegt, so entsteht in der Projektion ein geschlossener Kulissengang, wobei der die beiden Endabschnitte verbindende Zwischenabschnitt des Kulissenganges 10 zu großen Teilen aus beiden Ausnehmungen in den beiden Teilelementen 20a, 20b gebildet ist. Die jeweiligen Endbereiche sind jedoch jeweils von dem ersten Teilelement 20a oder dem zweiten Teilelement 20b gebildet. Aufgrund der großzügigen Freischneidungen im Bereich der Teilelemente, welche den jeweils von dem anderen Teilelement gebildeten Endabschnitt benachbart angeordnet sind, ist es nunmehr möglich, dass in einem gewissen Bereich das erste Teilelement 20a relativ zu dem zweiten Teilelement 20b um eine Drehachse herum verdreht werden kann. Dadurch ist es möglich, die Lage der Endabschnitte des Kulissenganges zueinander zu justieren. Dadurch kann man je nach Gestalt der großzügigen Freischneidungen eine mehr oder weniger starke Anpassung der Kulissenanordnung 9 an die geforderten Übersetzungsverhältnisse erreichen.

Um die beiden Teilelemente 20a, 20b zueinander zu positionieren, sind Justageelemente vorgesehen. Als Justageelemente dienen Gewindebolzen, welche an dem ersten Teilelement 20a in kreisrunden Ausnehmungen geführt sind. In entsprechend sektorförmig gestalteten Langlöchern des zweiten Teilelementes 20b können die Gewindebolzen eingeführt werden. Durch die sektorförmig ausgebildeten Langlöcher ist ein Anschlag bezüglich der relativen Bewegbarkeit zwischen den beiden Teilelementen 20a, 20b gegeben.

Nach einer erfolgten Justage werden die Gewindebolzen mittels einer Druckplatte 23 und sich an der Druckplatte 20 abstützenden Muttern gesichert (7). Mittels der Gewindebolzen und der Druckplatte 23 werden Plattenflächen der Teilelemente 20a, 20b gegeneinander verspannt, so dass ein winkelstarrer Verbund entsteht, welcher eine stabile Kulissenanordnung 9 bildet. Zu erkennen ist, dass ein erster Abschnitt eines Kulissenganges 10a von der in dem ersten Teilelement 20a eingebrachten Ausnehmung gebildet ist. Ein zweiter Teilabschnitt eines Kulissenganges 10b ist durch das teilweise von dem ersten Teilelement 20a verdeckte Teilelement 20b gebildet. Insbesondere im Zwischenbereich 10c ist der Kulissengang 10 gleichermaßen von dem ersten Teilelement 20a wie von dem zweiten Teilelement 20b gebildet. Lediglich bei einer Justage der beiden Teilelemente 20a, 20b zueinander ändert sich die Überdeckung der jeweils großzügigen Freischneidungen und damit die Länge der Bahn des Kulissenganges 10.

Die in den 6 und 7 gezeigte Ausgestaltungsvariante einer Kulissenanordnung 9 entspricht der in den 3, 4 und 5 gezeigten Kulissenanordnung 9, wobei zu beachten ist, dass die in den 6 und 7 vom Betrachter abgewandte Seite in den 3, 4 und 5 dem Betrachter zugewandt ist, d. h. in den 3, 4 und 5 sind jeweils die auf die Gewindebolzen aufgeschraubten Muttern sichtbar und es ist die Druckplatte 23 in den 3, 4 und 5 dem Betrachter zugewandt.

Die 8 und 9 zeigen jeweils die gleichen ersten und zweiten Teilelemente 20a, 20b sowie die gleiche Druckplatte 23 wie in den 6 und 7 dargestellt, jedoch ist ihre Lage bezüglich der Drehachse um 180° gedreht, d. h. die in der 6 und 7 jeweils sichtbaren Flächen sind in den 8 und 9 vom Betrachter abgewandt. Somit entsteht eine Antriebsanordnung, die eine umgekehrte Verlaufsform des Kulissenganges 10 aufweist.


Anspruch[de]
Getriebeanordnung mit einer mit einem Kulissenabtastelement (11) in Verbindung stehenden, relativ zu dem Kulissenabtastelement (11) bewegbaren Kulissenanordnung (9) mit einem Kulissengang, zum Antrieb zumindest eines elektrischen Schaltkontaktes (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenanordnung (9) zumindest ein erstes und ein zweites Teilelement (20a, 20b) aufweist, welche jeweils abschnittsweise den von dem Kulissenabtastelement (11) abgreifbaren Kulissengang (10) festlegen. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilelemente (20a, 20b) in ihrer Lage zueinander mittels eines Justageelementes positionierbar sind. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teilelemente (20a, 20b) jeweils plattenartig ausgebildet sind und Plattenflächen der beiden Teilelemente (20a, 20b) gegeneinander verspannt sind. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kulissengang (10) einen ersten und einen zweiten Endabschnitt (10a, 10b) aufweist, wobei die Endabschnitte (10a, 10b) über einen Zwischenabschnitt (10c) verbunden sind und eine Bahn des Zwischenabschnittes (10c) konzentrisch zu einer Achse verläuft. Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitte (10a, 10b) jeweils einen Hubbereich und einen Blockierbereich aufweisen. Getriebeanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubbereich im Wesentlichen radial zu der Achse verläuft. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenabtastelement (11) von zumindest einem Anpresselement (15a, b; 16a, b) in den Kulissengang (10) gepresst ist. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenabtastelement (10) mit einer Zahnstange (13) derart in Wirkverbindung steht, dass eine Relativbewegung des Kulissenabtastelementes (11) auf die Zahnstange (13) übertragen wird. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine drehbare Schaltwelle des zumindest einen Schaltkontaktes koaxial zu einer Antriebswelle (3), welche einem Erzeugen euer Relativbewegung zwischen Kulissenanordnung (9) und dem Kulissenabtstelement (11) dient, angeordnet ist. Getriebeanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwelle durch eine Ausnehmung in der Antriebswelle (3) zugänglich ist.






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