DE19957013C1 - Stufenschalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stufenschalter mit einem Wähler und einem, als separate Baugruppe ausgebildeten Lastumschalter, wobei die Betätigung des Lastumschalters als auch des Wählers über eine Antriebswelle erfolgt. Dabei ist auf bekannte Weise ein zwischengeschalteter Freilauf vorgesehen, der sicherstellt, dass bei Drehrichtungsumkehr zwar der Lastumschalter betätigt, der Wähler jedoch nicht geschaltet wird. Um in jedem Fall eine vollständige formschlüssige Verbindung zwischen dem Antrieb des Wählers und dem angetriebenen Wähler selbst zu erreichen, ist an einem Antriebssegment des Freilaufs eine gebogene Blattfeder mit Eingriffsmitteln befestigt, wodurch bei Betätigung des Stufenschalters ein formschlüssiger Eingriff in eine entsprechende Nut eines Antriebssegmentes erfolgt, dieser Eingriff durch geeignete Auslenkmittel im stationären Zustand des Stufenschalters jedoch wieder aufgehoben ist.

Description

Stufenschalter dienen zur unterbrechungslosen Spannungseinstellung von Stufentransformatoren unter Last. Sie bestehen üblicherweise aus einem Wähler und einem getrennten Lastumschalter. Der Wähler dient dabei zur voreilenden Auswahl der gewünschten Anzapfung des angeschlossenen Stufentransformators, die damit an die stromlose Seite des Lastumschalters geschaltet wird. Der Lastumschalter hat die Aufgabe, den Betriebsstrom von der gerade stromführenden Anzapfung auf die vom Wähler vorab angefahrene zunächst stromlose Anzapfung des Stufentransformators umzuschalten. Die Funktionen von Wähler und Lastumschalter sind daher im Ablauf der Stufenschaltung aufeinander abgestimmt. Der mechanische Antrieb sowohl des Wählers als auch des Lastumschalters erfolgt durch ein Getriebe. Ein solches Getriebe, d. h. ein Getriebezug zur Betätigung sowohl des Wählers als auch des Lastumschalters, ist aus der Firmendruckschrift "Stufenschalter Typ M" der Anmelderin, Druckimpressum BRO M 0473/1000, Seite 13, bereits bekannt.

Dabei wird durch einen externen Antrieb, üblicherweise einen Motorantrieb mit einem Elektromotor, bei Betätigung des Stufenschalters eine Isolierwelle gedreht. Diese Isolierwelle betätigt zum einen den Lastumschalter. Dies geschieht dadurch, dass durch die Drehbewegung der Isolierwelle ein Kraftspeicher aufgezogen wird. Ein solcher bekannter Kraftspeicher besteht beispielsweise aus einem Aufzugsschlitten und einem Abtriebsteil, zwischen denen Kraftspeicherfedern vorgesehen sind. Die Isolierwelle ihrerseits steht mit einem Exzenter in Verbindung, bei dessen Drehung der Aufzugsschlitten relativ zum Abtriebsteil bewegt und damit der Kraftspeicher gespannt wird. Ist die Endstellung erreicht, wird das bis dahin verklinkte Abtriebsteil gelöst, folgt sprungartig der Bewegung des Aufzugsschlittens nach und betätigt damit den Lastumschalter. Die Isolierwelle betätigt zum anderen über eine zwischengeschaltete Wählerkupplung und einen Wählerantrieb, in der Regel ein nachgeschaltetes Maltesergetriebe, auch den Wähler, d. h. dreht diesen kontinuierlich bei jedem Umschaltvorgang.

Eine Besonderheit eines solchen bekannten Getriebes besteht darin, dass bei Drehrichtungsumkehr, d. h. Änderung der Schaltrichtung des Stufenschalters von "Tiefer-Höher" in "Höher-Tiefer" oder umgekehrt, der Wähler nicht schalten darf, da bereits die anzufahrende Wählerstufe vorgewählt ist, gleichwohl jedoch der Lastumschalter betätigt werden muss. Um diese Forderung zu erfüllen, ist im Getriebe im Bereich des Wählerantriebes ein 180 Grad-Freilauf eingebaut, d. h., dass bei Drehrichtungsumkehr das Getriebe den Lastumschalter betätigt, so dass dieser schaltet, der Wählerantrieb jedoch leer läuft. Bei wiederholter Betätigung in gleicher Drehrichtung hingegen werden jeweils Lastumschalter als auch Wähler betätigt. Der Freilauf ist als Leerlaufkupplung ausgebildet. Das obere, vom Lastumschalter kommende Wellenende der Isolierwelle weist ein Antriebssegment auf, das untere, zum Wähler führende axial fluchtende Wellenende weist seinerseits ein korrespondierendes Abtriebssegment auf, das vom Antriebssegment mitgenommen wird.

Dieser bekannte Freilauf im Wählerantrieb bringt es jedoch mit sich, dass beim wiederholten Schalten in die gleiche Richtung keine vollständige formschlüssige Verbindung zwischen dem Wählerantrieb und dem angetriebenen Wähler selbst besteht, vielmehr besteht dieser Formschluss nur in Drehrichtung. Wenn der Wähler betätigt wird, werden die Antriebselemente durch die Reibung der festen Wählerkontakte an dem beweglichen Wählerkontakt mechanisch vorgespannt. Dies führt zu einem ruckartigen Abschalten der Kontakte und zu einem Vorlaufen der Wählerkupplung in den Bereich des Freilaufs. Durch diese an sich nicht gewollte Bewegung kann es vorkommen, dass die beweglichen Wählerkontakte bereits vor dem eigentlichen Ende der Schaltung den nächsten festen Wählerkontakt berühren. Dies ist zwar im Allgemeinen elektrisch unbedenklich und führt im Betrieb normalerweise nicht zu Störungen, kann jedoch bei der vorgesehenen Messung des Schaltablaufes vor Inbetriebnahme des Stufenschalters Unregelmäßigkeiten mit sich bringen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Stufenschalter anzugeben, der einerseits einen bekannten Freilauf im Wählerantrieb aufweist, derart, dass bei Drehrichtungsumkehr des Antriebes nur der Lastumschalter, nicht jedoch der Wähler betätigt wird, der andererseits aber auch bei wiederholter Drehung des Antriebs in derselben Richtung mit einfachen Mitteln einen vollständig formschlüssigen, definierten Antrieb des Wählers gestattet.

Diese Aufgabe wird durch einen Stufenschalter mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches gelöst. Die Unteransprüche betreffen besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Besonders vorteilhaft am erfindungsgemäßen Stufenschalter ist zunächst einmal, dass die bekannte und prinzipiell bewährte Leerlaufkupplung weiter verwendet werden kann. Durch wenige, einfache Bauteile, an die zudem keine hohen Genauigkeitsanforderungen gestellt werden, ist ein ständiger - und vollständiger - Formschluss bei der Wählerbetätigung erzielbar. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass diese Bauteile zur Erreichung dieses Effektes ohne weiteres auch nachgerüstet werden können.

Die Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen beispielhaft noch näher erläutert werden.

Die Figuren zeigen:

Fig. 1 den Bereich der Freilaufkupplung eines erfindungsgemäßen Stufenschalters in seitlicher, schematischer Schnittdarstellung

Fig. 2 eben diesen Bereich in Schnittdarstellung von oben.

Im dargestellten Bereich der Freilaufkupplung sind zunächst einmal das obere, vom Lastumschalter kommende, antreibende Wellenende 1 und das untere, zum Wähler führende angetriebene axial fluchtende Wellenende 2 gezeigt, zwischen denen sich die nachfolgend näher erläuterte Freilaufkupplung mit ihren einzelnen Bauteilen befindet. Das obere Wellenende 1 weist ein Antriebssegment 3 auf, das mit einem Abtriebssegment 4 am unteren Wellenende 2 auf bekannte Weise korrespondiert. Zusätzlich ist am Abtriebssegment 4 ein abgebogenes Federelement, vorzugsweise eine Blattfeder 5, mittels Befestigungsmitteln 6 befestigt. Diese Blattfeder 5 weist an ihren beiden freien Enden jeweils einen Sperrzapfen 7, 8 auf, der nach innen, in Richtung des Antriebssegmentes 3 weist. Gegenüber dem jeweiligen Sperrzapfen 7, 8 ist, jeweils nach außen gerichtet, eine Auflaufkontur 9, 10 an jedem Ende der Blattfeder 5 angeordnet. Am Antriebssegment 3 ist seitlich eine Sperrnut 11 vorgesehen, die mit einem der Sperrzapfen 7 oder 8 korrespondiert, wenn sich die Blattfeder im entspannten Zustand befindet. Im entspannten Zustand der Blattfeder 5 ist also stets einer der Sperrzapfen 7 oder 8 in Eingriff in der Sperrnut 11; damit ist eine formschlüssige feste Verbindung zwischen Antriebssegment 3 und Abtriebssegment 4 gewährleistet. Am festen Lager 12 des oberen Wellenendes 1 sind weiterhin Auslenkmittel, hier zwei sich in der gleichen horizontalen Ebene gegenüberliegende, nach unten weisende Auslenkzapfen 13, 15 vorgesehen, die ihrerseits mit den Auflaufkonturen 9, 10 korrespondieren. Treffen diese Auflaufkonturen 9, 10 auf einen der Auslenkzapfen 13, 15, so werden sie jeweils nach außen gedrückt, was bewirkt, dass derjenige Sperrzapfen 7 oder 8, der sich in Eingriff mit der Sperrnut 11 befindet; außer Eingriff gelangt; die formschlüssige Verbindung wird damit aufgehoben. Die Auslenkzapfen 13, 15 selbst sind auf besonders einfache Weise durch jeweils ein Gewinde 14, 16 in das Lager 12 einschraubbar. Auslenkzapfen 13, 15 einerseits und Sperrzapfen 7, 8 andererseits sind räumlich so angeordnet, dass im stationären Zustand des Stufenschalters die Blattfeder 5 an den beiden freien Enden voll ausgelenkt ist, d. h. kein Eingriff eines Sperrzapfens 7, 8 in der Sperrnut 11 vorliegt. Dazu ist die Blattfeder 5 derart dimensioniert, dass sie einen Winkel von mindestens 180 Grad zumindest annähernd kreisförmig umschließt, derart, dass sich die beiden Sperrzapfen 7, 8 bzw. die beiden Auflaufkonturen 9, 10 auf ihr radial gegenüberliegen.

Die Wirkungsweise der vorstehend erläuterten Bestandteile der Erfindung ist folgende: Zunächst wird, ausgehend von der in den Figuren dargestellten stationären Betriebsstellung des Stufenschalters, eine Drehrichtung des oberen Wellenendes 1 im Uhrzeigersinn beschrieben. Bei einer solchen Drehung im Uhrzeigersinn schlägt zu Beginn der Betätigung und damit der Drehbewegung des oberen Wellenendes 1 das Antriebssegment 3 an das Abtriebssegment 4 an und nimmt dieses mit. Mit dem Abtriebssegment 4 dreht sich auch die Blattfeder 5; die Auflaufkontur 9 gleitet vom Auslenkzapfen 13, die Blattfeder 5 bewegt sich nach innen in ihre Ruhelage, drückt den Sperrzapfen 7 in die Sperrnut 11 des Antriebssegmentes 3 und stellt damit eine formschlüssige Verbindung zwischen Antriebssegment 3 und Abtriebssegment 4 her. Ist nach einer Gesamtdrehung von 180 Grad die neue Endstellung des Stufenschalters annähernd erreicht, läuft die Auflaufkontur 9 auf den gegenüberliegenden Auslenkzapfen 15 auf und unterbricht damit die formschlüssige Verbindung. In der neu erreichten stationären Betriebsstellung sind also Antriebssegment 3 und Abtriebssegment 4 wiederum nicht mehr mechanisch gekoppelt. Bei nochmaliger Drehung im Uhrzeigersinn um 180 Grad wiederholt sich der Vorgang analog: Das Antriebssegment 3 nimmt wiederum das Abtriebssegment 4 mit, die Auflaufkontur 9 gleitet vom Auslenkzapfen 15, der Sperrzapfen 7 rutscht wieder in die Sperrnut 11 des Antriebssegmentes 3 usw. Mit Abschluss dieser nochmaligen Drehung mit Uhrzeigersinn um 180 Grad ist dann wieder die in den Figuren gezeigte Betriebsstellung erreicht.

Bei Drehung aus der in den Figuren dargestellten Betriebsstellung entgegen dem Uhrzeigersinn dagegen kann das Antriebsteil 3 sich dadurch, dass der Formschluss im stationären Zustand aufgehoben ist, frei um 180 Grad drehen, ohne dass das Abtriebsteil 4 mitgenommen würde. Das Antriebsteil 3 erreicht die in Fig. 2 punktiert dargestellte Betriebsstellung, während das Abtriebsteil 4 in der bisherigen Position verharrt. Bei nochmaliger Drehung in derselben Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn aus der dann erreichten Position heraus wird dann wieder das Abtriebsteil 4 mitgenommen. Die Auflaufkontur 10 gleitet dann vom Auslenkzapfen 15, der Sperrzapfen 8 rutscht in die Sperrnut 11 und der Formschluss ist wieder hergestellt.

Es ist also ersichtlich, dass durch die Erfindung einerseits die Freilaufwirkung bei jedem Wechsel der Antriebsrichtung beibehalten wird, andererseits jedoch immer dann, wenn das Antriebssegment 3 das Abtriebssegment 4 mitnimmt, eine formschlüssige Verbindung während der Dauer der Bewegung des Stufenschalters - und nur dann! - realisiert ist.

Claims (3)

1. Stufenschalter mit einem Wähler und einem, als separate Baugruppe ausgebildeten, Lastumschalter,
wobei eine Antriebswelle vorgesehen ist, die direkt den Lastumschalter und über einen zwischengeschalteten Freilauf den Wähler betätigt,
wobei der Freilauf als Leerlaufkupplung ausgebildet ist, derart, dass ein vom Lastumschalter kommendes Wellenende der Antriebswelle ein Antriebssegment aufweist und ein zum Wähler führendes axial fluchtendes Wellenende der Antriebswelle ein korrespondierendes Abtriebssegment aufweist, das vom Antriebssegment mitgenommen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Abtriebssegment (4) ein gebogenes Federelement (5) befestigt ist, das einen Winkel von mindestens 180° umschließt und zwei freie Enden aufweist, die durch Federkraft radial nach innen gedrückt werden,
dass an den beiden freien Enden des Federelementes (5) jeweils ein nach innen gerichteter Sperrzapfen (7, 8) und eine nach außen gerichtete Auflaufkontur (9, 10) angeordnet sind,
dass am Antriebssegment (3) eine seitliche Sperrnut (11) vorgesehen ist, in die jeder der beiden Sperrzapfen (7, 8) während der Betätigung des Stufenschalters, im entspannten Zustand des Federelementes (5), einrasten kann
und dass mit den Auflaufkonturen (9, 10) korrespondierende, feststehende Auslenkmittel (13, 15) vorgesehen sind, derart, dass im stationären Zustand des Stufenschalters die beiden Auflaufkonturen (9, 10) und damit die Sperrzapfen (7, 8) gegen die Federkraft des Federelementes (5) nach außen gedrückt werden und die Einrastung des jeweiligen Sperrzapfens (7, 8) in der Sperrnut (11) aufgehoben wird.

2. Stufenschalter nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Federelement (5) eine gebogene, zumindest annähernd mittig befestigte Blattfeder (5) vorgesehen ist.

3. Stufenschalter nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Auslenkmittel (13, 15) ein erster Auslenkzapfen (13) und ein zweiter Auslenkzapfen (15) vorgesehen sind, die an einem festen Bauteil des Stufenschalters, sich radial gegenüberliegend, befestigt sind.