DE3041006A1

DE3041006A1 - Verriegelungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3041006A1
Application number: DE19803041006
Authority: DE
Inventors: Helmut 4600 Dortmund Zupfer
Original assignee: WESTFAELISCHE BERGGEWERKSCHAFT
Current assignee: WESTFAELISCHE BERGGEWERKSCHAFT
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1980-10-31
Publication date: 1982-06-09
Also published as: GB2086657A; FR2493589B1; GB2086657B; FR2493589A1; DE3041006C2

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verriegelungsvorrichtung für einen unter Wirkung einer Triebkraft stehenden Konstruktionsteil, insbesondere Schaltteil für Hoch- und Niederspannungsschaltgeräte, welcher an einem Führungsteil geführt und im verriegelten Zustand durch ein federnd vorgespanntes Entriegelungsteil gesperrt ist, welcher in einer Aussparung des Konstruktionsteiles angeordnete Kugeln gegen eine zur Wirkrichtung der Triebkraft geneigte Schrägfläche am Führungsteil andrückt.

Bei einer älteren Verriegelungsvorrichtung (P 29 43 104.7) ist ein in eine Innenbohrung eines Konstruktionsteiles eingreifendes Entriegelungsteil vorgesehen, mittels dem in verriegelter Stellung Kugeln, die in Durchbrechungen des Konstruktionsteiles angeordnet sind, gegen eine Schrägflache am Führungsteil gedrückt sind. Um das Konstruktionsteil, welches beispielsweise mit einer Schaltstange verbunden ist, in Richtung einer Triebkraft in Schaltstellung zu bewegen, ist das Entriegelungsteil relativ zum Konstruktionsteil zu bewegen, so daß den Kugeln ein verjüngter Abschnitt des Entriegelungsteiles zugeordnet wird. Dies erlaubt ein Einfahren der Kugeln in die Durchbrechungen unter Wirkung der Triebkraft, so daß der Konstruktionsteil in die Schaltstellung bewegt werden kann.

Zwar weist diese ältere Verriegelungsvorrichtung nur einen kleinen Auslöseweg auf und bedarf keiner Hebelmechanismen, so daß sehr geringe Eigenzeiten des Schaltgerätes die Folge sind, jedoch ist diese Verriegelungsvorrichtung hinsichtlich der Auslösung des Entriegelungsteiles verbesserungsfähig .

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Aufgabe der Krfindung ist es, eine Verriegelungsvorrichtung mit geringen Eigenzeiten zu schaffen, bei welcher eine gesonderte Auslösearbeit des Entriegelungsteiles wegfällt und die Auslösung allein durch die Größe der Triebkraft am Konstruktionsteil gesteuert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Konstruktionsteil eine jeder Kugel zugeordnete Gegenflä- f^ ehe ausgebildet ist, welche im verriegelten Zustand der Schrägfläche am Führungsteil gegenüberliegt und mit dieser einen Winkel einschließt,-welcher die Kugeln unter der Wirkung der Triebkraft des Konstruktionsteiles radial nach außen gegen die durch den vorgespannten Entriegelungsteil· aufgebrachte Schließkraft drückt.

Nach Maßgabe der Erfindung ist nunmehr keine gesonderte Auslösearbeit zu verrichten, um den Konstruktionsteil in seine Schaltstellung unter Wirkung der Triebkraft zu bewegen, vielmehr erfolgt diese Auslösung automatisch dann, wenn die Triebkraft die durch die Vorspannkraft der auf den Ent- ^ riegelungsteil wirkenden Feder bestimmte Schließkraft übersteigt. In diesem Fall werden aufgrund der Zuordnung der Schrägfläche am Führungsteil und der Gegenfläche am Konstruktionsteil die Kugeln gegen die Schließkraft des Entriegelungsteiles radial nach außen verdrängt, so daß sie außer Eingriff mit der Aussparung gelangen und der Konstruktionsteil unter Wirkung der Triebkraft an den Kugeln vorbeigeführt wird. Es liegt auf der Hand, daß hierdurch ein für die Automatisierung sehr zweckmäßiger Aufbau geschaffen ist. Durch Veränderung der Vorspannkraft läßt sich die Schließkraft entsprechend variieren, so daß die Auslösung unterschiedlich eingestellt werden kann.

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Zweckmäßigerweise schließen die Schrägflächoi am Führungsteil und die Gegenfläche am Konstruktionsteil einm zur Schließfläche des Entriegelungsteiles hin offenen spitzen Winkel ein, wobei als Schließfläche des Entriegelungsteiles diejenige Fläche zu verstehen ist, welche die Kugeln in der Verriegelungsstellung gegen die Schrägfläche am Führungsteil drückt. Mit außerordentlich einfachen baulichen Maßnahmen wird hierdurch die radial nach außen gerichtete Kraft auf die Kugeln erzeugt, die der Schließbewegung des Entriegelungsteiles entgegenwirkt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schließfliiche am Entriegelungsteil so vorgesehen, daß sie in der Verbindung mit der Schrägfläche die Kugeln unter Wirkung der Vorspannkraft der auf den Entriegelungsteil wirkenden Feder nach innen, d.h. zur Achse des Konstruktionsteiles drückt. Dies bedeutet, daß nach Passieren der Gegenfläche am Konstruktionsteil die Kugeln nach innen gedrückt werden und somit zusammen mit dem Konstruktionsteil gegenüber dem Führungsteil verschoben werden können. Dabei wirkt in vorteilhafter Weise die Vorspannkraft der Feder über die Kugeln gleichsinnig mit der Triebkraft auf das Konstruktionsteil, wodurch die Schaltzeit weiter verkleinert und beispielsweise ein Schaltstück unter Federkraft in einer Endstellung gehalten wird.

Zweckmäßig ist es weiter, daß die Gegenfläche durch eine Verdickung am Konstruktionsteil gebildet ist, welche mit der hinter der Schrägfläche anschließenden Innenfläche des Führungsteils einen Durchlaß für die Kugeln begrenzt. Dies erlaubt die Verdrängung der Kugeln radial nach außen, so daß das Konstruktionsteil in Wegrichtung der Triebkraft be-

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bewegt werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, daß der Entriegelungsteil ein hinter der Verdickung auf dem Konstruktionsteil verschiebbar gelagerter Ring ist, dessen Stirnfläche radial derart weit über die Verdickung am Konstruktionsteil vorsteht, daß ein Durchtritt der Kugeln zwischen Entriegelungsteil und der Innenfläche des Führungsteiles gesperrt ist. Dies bringt es mit sich,daß die Kugeln stets vor der Stirnfläche des Entriegelungsteiles gehalten sind und nicht aufgrund der durch die Zuordnung der Schrägfläche und der Gegenfläche am Konstruktionsteil bedingten, auf die Kugeln wirkenden Radialkraft am Entriegelungsteil vorbeigedrückt werden können. Aufgrund der verschiebbaren Anordnung werden die Kugeln beim Verschieben des Konstruktionsteils aufgrund der Vorspannkraft in Zusammenwirkung mit der Schrägfläche am Führungsteil nach innen, also zur Achse des Konstruktionsteiles bewegt, da die Kugeln zwischen dem Entriegelungsteil und der Anlagefläche des Entriegelungsteiles am Konstruktionsteil verdrängt werden.

In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß die der Stirnfläche des Entriegelungsteiles gegenüberliegende Fläche des Konstruktionsteiles mit der an der Stirnfläche ausgebildeten Schließfläche einen Winkel bildet, welcher die nach triebkraftbedingtem Verschieben des Konstruktionsteiles zwischen die Stirnfläche des Entriegelungsteiles und der dieser gegenüberliegenden Fläche des Konstruktionsteiles eingetretenen Kugeln unter der Vorspannkraft des Verriegelungsteiles radial nach außen drückt. Während der Bewegung des Konstruktionsteiles wirkt somit eine Kraft auf die Kugeln, welche diese radial nach außen verdrängen

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will. Dies hat zur Folge, daß beim Rücklauf des Konstruktionsteiles die Kugeln nach außen verdrängt werden, wenn die Kugeln die Schrägfläche am Führungsteil passieren, so daß die Verdickung des Konstruktionsteiles wieder an den Kugeln vorbeigeführt werden kann und unter der Vorspannkraft der Feder die Verriegelungsstellung eingenommen wird.

Die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung arbeitet in vorteilhafter Weise automatisch in Abhängigkeit von der Größe der auf den Konstruktionsteil wirkenden Triebkraft, wobei durch Einstellung der Vorspannung der auf den Kntriegelungsteil wirkenden E'eder die Auslösekraft der Verriegelungseinrichtung stufenlos eingestellt werden kann. Zugleich ist der Aufbau so getroffen, daß die Vorspannkraft der Feder im Falle der Entriegelung gleichsinnig mit der Triebkraft auf den Konstruktionsteil wirkt und damit die Schaltbewegung weiter begünstigt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Verriegelungsvorrichtung, sowie

Fig. 2 einen Teil einer Schalterkonstruktion mit eingebauter Verriegelungsvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 steht der Konstruktionsteil 1 unter der Wirkung einer schematisch durch den Pfeil P₁ angedeuteten Antriebskraft und ist in einem Führungsteil 2 geführt. In der linken Schnitthälfte von Fig. 1 befindet sich der Konstruktionsteil 1 im verriegelten Zustand, wohingegen die rechte Schnitt-

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hälfte den Konstruktionsteil 1 in entriegelter Stellung zeigt.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, weist der Konstruktionsteil 1 eine Aussparung 3 auf, die zur Aufnahme von Kugeln 4 dient. Die Aussparung 3 weist dabei eine Tiefe auf, die kleiner als der Durchmesser der Kugeln 4 ist, so daß die Kugeln 4 nur teilweise in der Aussparung 3 aufgenommen werden können, so daß ein Teil einer jeden Kugel 4 in eingebetteter Stellung über das Konstruktionsteil 1 vorsteht. Zweckmäßigerweise ist die Aussparung 3 durch eine umlaufende Nut gebildet, in welche die Kugeln 4 als Kugelkranz aufgenommen sind. Anstelle einer durchgehenden Nut können jedoch auch einzelne Aussparungen vorgesehen sein, in welche je eine Kugel 4 aufgenommen ist.

Die Aussparung 3 ist an ihrem oberen Ende durch eine VerdLckung 5 begrenzt, die über den Boden der Aussparung 3 vorsteht. Die Verdickung 5 weist einen Außendurchmesser auf, der geringer als der Innendurchmesser des Führungsabschnittes 6 des Führungsteiles 2 ist. Hinter der Verdickung des Konstruktionsteiles 1 ist ein als Ring ausgebildetes Entriecjelungsteil 7 angeordnet. Der Ring 7 ist verschiebbar auf einem am freien Ende des Konstruktionsteiles 1 vorstehenden Stummel 8 angeordnet. Der Ring 7 hat einen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Verdickung 5, so daß der Ring 7 radial über die Verdickung 5 vorsteht. Hierdurch wird im verriegelten Zustand durch den Ring 7, die Verdickung 5 und eine am Führungselement 2 ausgebildete Schrägfläche 9 eine Kammer gebildet, in welcher die Kugeln 4 gehalten sind.

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Die Innenbohrung des Führungselementes 2 ist am oberen Ende durch einen Deckel 10 abgeschlossen, durch den eine Schraube 11 geschraubt ist. Mit der Schraube 11 ist ein in der Innenbohrung des Führungsteiles unterhalb des Deckels 10 angeordneter Federsitz 12 befestigt. Zwischen dem Federsitz 12 und dem Ring 7 erstreckt sich eine Feder 13, wobei diese Feder 13 unter Vorspannung steht. Die Vorspannung kann durch Verschrauben der Schraube 11 verändert werden.

Aufgrund der durch die Feder 13 ausgeübten Vorspannkraft wird im verriegelten Zustand der Ring 7 mit seiner am äußeren Ende der dem Konstruktionsteil 1 zugewandten Stirnfläche 14 ausgebildeten Schließfläche 15 gegen die Kugeln 4 gedrückt, so daß diese gegen die der Schließfläche 15 gegenüberliegenden' Schrägfläche 9 gedrückt werden, welche zur Wirkrichtung der Triebkraft geneigt ist. Da die Kugeln teilweise in die Aussparung 3 reichen und zum Teil sich über die Schrägfläche 9, also über den Durchmesser des Führungsabschnittes hinaus erstrecken, ist der Konstruktionsteil 1 innerhalb des Führungsteiles 2 verriegelt. Die Schließkraft in der verriegelten Stellung wird hierbei durch die einstellbare Vorspannkraft der Feder 13 bestimmt.

Das Konstruktionsteil 1 weist im Bereich seiner Verdickung 5 eine der Schrägfläche 9 gegenüberliegende Gegenfläche auf, an welcher die Kugeln in verriegelter Stellung anliegen. Die Gegenfläche 16 ist dabei derart geneigt, daß unter Wirkung der nach unten gerichteten Triebkraft P₁ die Kugeln 4 radial nach außen gedrückt werden. Hierzu schliessen zweckmäßigerweise die Schrägfläche 9 und die Gegenfläche 16 einen spitzen Winkel ein, der nach außen hin offen ist. Pi?-

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se Ausbildung hat zur Folge, daß die Verriegelungsstellung so lange aufrecht erhalten wird, als die Triebkraft P₁ geringer als die durch die Vorspannkraft der Feder 13 über den Ring 7 auf die Kugeln 4 ausgeübte Schließkraft ist. Sobald allerdings die Triebkraft P₁ diese Schließkraft überschreitet, werden die Kugeln 4 radial nach außen gedrückt, so daß der Konstruktionsteil 1 mit seiner Verdickuntj 5 an den Kugeln 4 vorbeigeführt werden kann und damit der Schaltkontakt geschlossen wird. D.h. also, daß die Verdickung 5 mit der hinter der Schrägfläche 9 befindlichen Innenfläche 17 des Führungsteiles 1 einen Durchgang für die Kugeln begrenzt, der lediglich durch den Ring 7 gesperrt ist.

Wenn der Konstruktionsteil 1 mit seiner Verdickung 5 an den Kugeln 4 vorbeigeführt ist, werden die Kugeln durch den Ring 7 in Zusammenwirkung mit der Schrägfläche 9 nach innen zur Achse des Konstruktionsteiles 1 gedrückt, so daß sie in den Raum zwischen der dem Konstruktionsteil 1 zugewendeten Stirnfläche 14 des Ringes 7 und der hinter der Verdickung liegenden Fläche 18 des Konstruktionsteiles 1 eintreten. Diese Stellung ist in Fig. 1 in der rechten Schnitthälfte verdeutlicht. Dieses Verdrängen der Kugeln 4 zwischen den Ring 7 und den Konstruktionsteil 1 wird maßgeblich durch die Schrägfläche 9 in Verbindung mit der durch die Feder 13 ausgeübten Vorspannkraft bewirkt, wobei diese Verdrängung zweckmäßigerweise noch dadurch begünstigt wird, daß die Schließfläche 15 des Ringes 7 in entgegengesetzter Richtung zur Neigung der Schrägfläche 9 geneigt ist und mit dieser einen zur Achse des Konstruktionsteiles 1 hin offenen spitzen Winkel einschließt.

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In der in der rechten Schnitthälfte von Fig. 1 dargestellten Schaltstellung des Konstruktionstexles 1 wirkt zugleich die Feder 13 mit ihrer Vorspannkraft auf die Kugeln 4 und damit auf das Konstruktionsteil 1, so daß in zweckmäßiger Weise diese Feder 13 gleichsinnig mit der Triebkraft P₁ auf das Konstruktionsteil wirkt und so beispielsweise ein Schaltstück unter Federkraft in einer Endstellung hält.

' Sobald der Konstruktionsteil 1 in entgegengesetzter Richtung zur Triebkraft P nach oben, also beispielsweise aus seiner Schaltstellung heraus bewegt wird, treten die Kugeln 4 aus dem Raum zwischen dem Ring 7 und der Fläche 18 des Konstruktionsteiles 1 aus und gelangen wieder zur Anlage an die Schrägfläche 9, wobei die Verdickung 5 die Kugeln 4 passieren kann. Dieses Austreten der Kugeln 4 wird dadurch begünstigt, daß die Fläche 18 des Konstruktionsteiles 1 mit der Schließfläche 15 einen Winkel bildet, der die Kugeln 4^-unter Wirkung der Vorspannkraft der Feder 13 radial nach außen verdrängt. Zweckmäßigerweise schließen somit die Schließtlache 15 und die Fläche 18 des Konstruktionsteiles einen zur Innenfläche

^s des Führun-gsteiles 2 hin offenen spitzen Winkel ein.

Aus Fig. 2 ist ein Teil der Schaltkonstruktion ersichtlich, in welcher die erfindungsgemäße Verriegelungsvorrichtung Anwendung findet. Dabei ist das Führungselement 2 mit einer Querplatte 19 befestigt, welche eine Mittelbohrung 20 aufweist, in diese Mittelbohrung 20 ist eine Verbindungsmuffe 21 (Isolierstüc eingesetzt, mittels welcher der Konstruktionsteil 1 mit einer Schaltstange 22 verbunden ist, die durch eine durch Abstandshülsen 23 in einem Abstand zur Querplatte 19 angeordneten Querplatte 24 geführt ist. Unterhalb der Querplatte ist eine mit der Schaltstange 22 befestigte Aluminiumplatte 25 und in

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der Querplatte 24 eine Kupferwicklung 26 vorgesehen. Die Wicklung 26 und die Aluminiumplatte bilden eine elektrodynamische Auslöseeinrichtung, durch welche die Triebkraft P₁ hervorgerufen wird. Durch die Schaltstange 22 wird
beispielsweise ein Schaltkontakt in einem Schaltteil für Hoch- und Niederspannungsschaltgeräte, vorzugsweise des
Berg- und Tunnelbaus geschlossen.

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Claims

Patentansprüche

( IJ Verriegelungsvorrichtung für einen unter Wirkung einer Triebkraft stehenden Konstruktionsteil, insbesondere Schaltteil für Hoch- und Niederspannungsschaltgeräte, welcher an einem Führungsteil geführt und im verriegelten Zustand durch ein federnd vorgespanntes Entriegelungsteil gesperrt ist, welcher in einer Aussparung des Konstruktionsteiles angeordnete Kugeln gegen eine zur Wirkrichtung der Triebkraft geneigte Schrägfläche am Führungsteil andrückt ,dadurch gekennzeichnet , daß am Konstruktionsteil (1) eine jeder Kugel (4) zugeordnete Gegenfläche (16) ausgebildet ist, welche im verriegelten Zustand der Schrägfläche (9) am Führungsteil (2) gegenüberliegt und mit dieser einen Winkel einschließt, welcher die Kugeln (4) unter der Wirkung der Triebkraft (P₁) des Konstruktions-

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teiles radial nach außen gegen die durch den vorgespannten Entriegelungsteil (7) aufgebrachte Schließkraft drückt.
2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 , d a d u r ch· gekennzeichnet , daß die Schrägfläche (9) am Führungsteil (2) und die Gegenfläche (16) am Konstruktionsteil einen zur Schließfläche (15) des Entriegelungsteiles hin offenen spitzen Winkel einschliessen.
3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließfläche (15) am Entriegelungsteil (7) mit der Schrägfläche (9) am Führungsteil (2) einen Winkel einschließt, der die Kugeln unter Wirkung der durch eine Feder (13) auf den Entriegelungsteil aufgebrachten Vorspannkraft in die Aussparung (3) des Konstruktionsteiles (2) drückt, welche eine gegenüber dem Kugeldurchmesser geringere Tiefe aufweist.
4. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3 , d a durch gekennzeichnet, daß die Schließfläche (15) am Entriegelungsteil (7) mit der Schrägfläche (9) am Führungsteil einen zur Achse des Konstruktionsteiles (1) hin offenen spitzen Winkel einschließt.
5. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenfläche (16) durch eine Verdickung (5). am Konstruktionsteil (1) gebildet ist, welche mit der hinter

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der Schrägfläche anschließenden Innenfläche des Führungsteiles (2)einen Durchlaß für die Kugeln (4) begrenzt.
6. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß.der Entriegelungsteil (7) ein hinter der Verdickung (5) auf dem Konstruktionsteil (1) verschiebbar gelagerter Ring ist, dessen Stirnfläche (14) radial derart weit p\ über die Verdickung (5) am Konstruktionsteil vorsteht,

daß ein Durchtritt der Kugeln (4) zwischen Entriegelungsteil (7) und Innenfläche des Führungsteiles gesperrt ist.
7. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 6,dadurch gekennzeichnet, daß die der Stirnfläche (14) des Entriegelungsteiles (7) gegenüberliegende Fläche (18) des Konstruktionsteiles (1) mit der an der Stirnfläche ausgebildeten Schließfläche (15) einen Winkel bildet, welcher die nach Triebkraft bedingtem Verschieben des Konstruktionsteiles (1) zwischen die Stirnfläche (14) des Entriegelungsteiles und der dieser gegenüberliegenden Fläche (18) des Konstruktionstei- ^" les eingetretenen Kugeln (4) unter der Vorspannkraft des

Entriegelungsteiles (7) radial nach außen drückt.
8. Verriegelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 7,dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannkraft für den Entriegelungsteil (7) einstellbar ist.
9. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 8 , d a d u r ch gekennzeichne t, daß zur Einstellung der Vorspannkraft ein durch eine Schraube (11) verstellbarer

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Federsitz (12) für die Feder (13) vorgesehen ist.