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WO2013174567A1 - Kraftspeicher für einen laststufenschalter - Google Patents

Kraftspeicher für einen laststufenschalter Download PDF

Info

Publication number
WO2013174567A1
WO2013174567A1 PCT/EP2013/057274 EP2013057274W WO2013174567A1 WO 2013174567 A1 WO2013174567 A1 WO 2013174567A1 EP 2013057274 W EP2013057274 W EP 2013057274W WO 2013174567 A1 WO2013174567 A1 WO 2013174567A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spring
pawl
crank
output element
axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/057274
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Silke Wrede
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Scheubeck GmbH and Co
Original Assignee
Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Reinhausen GmbH, Maschinenfabrik Reinhausen Gebrueder Scheubeck GmbH and Co KG filed Critical Maschinenfabrik Reinhausen GmbH
Publication of WO2013174567A1 publication Critical patent/WO2013174567A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H3/00—Mechanisms for operating contacts
    • H01H3/22—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism
    • H01H3/30—Power arrangements internal to the switch for operating the driving mechanism using spring motor
    • H01H3/3052—Linear spring motors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/0005—Tap change devices
    • H01H9/0027—Operating mechanisms

Definitions

  • the present invention relates to a force accumulator for an on-load tap changer.
  • the energy accumulator has a first gear arranged on a rotatable drive shaft, which drives a crank via at least one further toothed wheel.
  • the crank is mechanically coupled to a spring system so that the spring system can be tensioned.
  • a mechanical connection can be triggered after tensioning the spring system and pivots an output element abruptly.
  • On-load tap-changers of the type mentioned above are well-known and commonly used in the prior art. They are used for uninterrupted switching between different winding taps of tapped transformers. Since this changeover usually takes place abruptly, on-load tap-changers generally have a force store.
  • the known energy storage devices consist essentially of an elevator carriage and a jump carriage, between which springs are arranged as energy storage.
  • guide rods are provided on which the elevator carriage and the jump carriage are mounted longitudinally movable independently. At the same time, the guide rods form the guide for the springs, such that in each case one spring encloses one guide rod in each case.
  • the elevator carriage is moved linearly relative to the jump carriage by means of an eccentric connected to the drive shaft, whereby the springs disposed therebetween are tensioned. If the elevator carriage has reached its end position, the locking of the jump carriage is released.
  • energy accumulators are already known which convert a continuous rotational movement of a drive shaft into a sudden, fast rotational movement of an output shaft, so that no sliding friction occurs any more and the resistance is low. This is for example in the German patent DE 10 2006 008 338 B3,
  • Chinese Utility Model CN 201845670 U discloses a force accumulator for an on-load tap changer according to the preamble of present claim 1, wherein here many individual components are arranged between and mounted on an upper and a lower mounting plate.
  • a disadvantage of this prior art is that the energy storage device is constructed of many individual components, which on the one hand complicate the construction considerably and on the other hand take up a large space on an on-load tap-changer. Due to the many components is an exchange of components in a mechanical disturbance very laborious and expensive.
  • the invention has for its object to provide a space-saving and simple power storage for an on-load tap-changer, which allows low manufacturing and maintenance costs and low energy losses or energy consumption.
  • the force accumulator according to the invention for an on-load tap changer has a first toothed wheel arranged on a rotatable drive shaft which drives a crank via at least one further toothed wheel.
  • the power storage is driven centrally by the drive shaft at each switching operation.
  • an eccentric drive is also conceivable instead of a centric drive through the drive shaft.
  • the rotatable drive shaft which is also the drive of the selector, is driven directly by a stepper motor.
  • the drive shaft can be rotated by 180 degrees in each switching step, so that the drive shaft arranged first gear is also driven for this switching step. Since it is well known that gears transmit a positive and slip-free power transmission with changing direction of rotation, in a preferred embodiment, between the first gear and the gear that drives the crank, another gear arranged so that the crank the same direction of rotation as the drive shaft has.
  • the crank is mechanically coupled to a spring system, so that the spring system can be tensioned or compressed.
  • a mechanical connection can be triggered after tensioning the spring system and pivots an output element abruptly.
  • the spring system has a first spring and a second spring.
  • a hinge pin mechanically couples the spring system to the output member, with the first and second springs disposed on either side of the hinge pin.
  • the first and the second spring are arranged on a spring axis.
  • the spring axis preferably has a spring stop on both sides, so that the spring travel of both springs on the spring axis is limited on the one hand by the hinge pin and on the other by a respective spring stop.
  • a spring tube surrounds the spring axis.
  • the spring tube has a recess through which the hinge pin is mechanically coupled and guided with the output element.
  • the spring axis has a slot, for example, a bore in which the hinge pin is displaceable along an axis of the spring axis depending on the angle of rotation of the crank, so that alternately the first spring or the second spring can be tensioned.
  • the mechanical connection comprises a first latch lever and a second latch lever, wherein the first latch lever with a first cam of the crank, the second latch lever with a second cam of the crank and both latching levers are mechanically coupled to the output member.
  • the two pawl levers each have at least one first driver, which mechanically couple the pawl lever with the respective cam.
  • the two pawl levers each have a second driver which mechanically couple the pawl lever with the output member.
  • the first and / or second drivers of the two latch levers are designed as latch rollers.
  • the output element preferably has in each case a latch groove, via which the respective second driver of the first and second latch lever can be mechanically coupled to the output element.
  • the mechanical connection is designed so triggered that depending on the angle of rotation of the crank, the first or the second cam of the first or second latch lever and thus the first or second latch lever from
  • Output element triggers. Ie. the first or second cam actuates one ratchet lever alternately.
  • the first or second spring is through the spring axis
  • each ratchet lever has a pawl spring, so that the two ratchet levers are drivably connected to a pawl spring about a pawl rotational axis.
  • the second carrier of the two pawl lever can be pressed in the direction of the output element, while the driven element so far jumped by the relaxation of the first or second spring until the first or second latch lever is latched to the output element.
  • the output element is fixed by a latching of a first or second pawl lever with the output element, thereby depending on the angle of rotation of the crank, the first or second spring is tensioned by the spring axis.
  • a damping by one of the two springs is ensured by the arrangement of the embodiments described above in addition to a voltage.
  • the damping function also takes over the first spring, namely, when a relaxation of the second tensioned springs, the first spring can decay quickly the vibrations of the sprung masses of the second spring.
  • An advantage of the force accumulator according to the invention for an on-load tap-changer is that a space-saving and simple energy accumulator is created due to the entire structure and the components installed in the energy accumulator. Also brings the Energy storage by the arrangement of the two springs on the spring axis, wherein one of the two springs a tensioned and the other spring takes a damping function, a further advantage with it, namely that no in the art well-known and common large damper longer needed , Also, the force accumulator according to the invention is low in its manufacturing and maintenance costs due to the generally poorly installed components.
  • a further advantage of the force accumulator according to the invention is that low energy losses due to friction arise through the use of roller bearings, as already described above for the output element.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a preferred embodiment of the force accumulator according to the invention for an on-load tap-changer
  • Fig. 2 is a schematic perspective view of the spring system of Figure 1;
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of the force accumulator according to the invention according to FIG. 1, wherein here the mechanical connection is shown detached from the output element.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective view of a preferred embodiment of the force accumulator 1 according to the invention for an on-load tap-changer.
  • the energy storage device 1 here has a arranged on a rotatable drive shaft 1 1 first gear 5, which drives a crank 13 via a third gear 9. Between the first gear 5 and the third gear 9, a second gear 7 is arranged, so that a rotational angle ⁇ 2 of the crank 13 is an identical rotational angle ⁇ ⁇ as that of the drive shaft 11.
  • the force accumulator 1 according to the invention may also provide more or less than three gears 5, 7, 9.
  • crank 13 mechanically coupled to a spring system 15
  • the spring system 15 via the crank 13 is tensioned.
  • a mechanical connection 3 can be triggered after tensioning the spring system 15 and pivots an output element 29 abruptly.
  • the output element 29 is preferably a rocker with recessed bearings (not visible), so that low energy losses caused by friction. It should be noted that other embodiments may also provide other machine elements as the output element 29.
  • the spring system 15 has a first spring 19 and a second spring 21.
  • a hinge pin 27 mechanically couples the spring system 15 to the output element 29, wherein the first and the second spring 19, 21 are arranged on both sides of the hinge pin 27.
  • Figure 2 shows a schematic perspective view of the spring system 15 of FIG. 1. As shown here, the two springs 19, 21 (see Fig. 1) and on a spring axis 17 are arranged.
  • the spring axis 17 In order to limit the spring travel of the two springs 19, 21 reliable, the spring axis 17 on both sides of a spring stop 23, so that the spring travel of the two springs 19, 21 between the hinge pin 27 and the respective spring stop 23 amounts. Further, a spring tube 25 (see also Fig. 1) is provided, that the spring axis 17 encloses.
  • the spring tube 25 of the spring system 15 has a recess 31 through which the hinge pin 27 engages and is mechanically coupled and guided with the output element 29.
  • the spring axis 17 has a slot 18 in which the hinge pin 27 of FIG. 1 along an axis A of the spring axis 17 depending on the rotation angle ⁇ 2 of the crank 13 is displaceable, such that the first spring 19 or the second spring 21 tensioned or is compressible.
  • the mechanical connection 3 generally has a first latch lever 39 and a second pawl lever 41, wherein the first pawl lever 39 with a first cam 37 of the crank 13, the second pawl lever 41 with a second cam 38 of the crank 13 is mechanically coupled. Also both ratchet levers 39, 41 are mechanically coupled to the output element 29.
  • both pawl levers 39, 41 each have at least one first driver 43 (see in this regard FIG. 3), which mechanically couple the pawl levers 39, 41 with the respective cam plate 37, 38.
  • the two pawl levers 39, 41 preferably each have a second driver 45 which mechanically couple the pawl levers 39, 41 with the respective output element 29.
  • FIG. 3 shows a schematic perspective view of the force accumulator 1 according to the invention according to FIG. 1, in which case the mechanical connection 3 is shown detached from the output element 29.
  • the mechanical connection 3 is designed to be triggered such that, depending on the angle of rotation ⁇ 2 of the crank 13, the first or the second cam 37, 38 of the first or second latch lever 39, 41 and thus the first or second latch lever 39, 41 from Output element 29 releases.
  • crank 13 is rotated such that the first cam 37 of the first latch lever 39 and thus the first latch lever 39 from
  • both pawl levers 39, 41 advantageously have a pawl 48 down.
  • the pawl springs 48 are arranged such that the two pawl levers 39, 41 can be driven with the respective pawl spring 48 about a pawl turning tab 49 and the second lugs 45 of the two pawl levers 39, 41 are pressed in the direction of the output member 29.
  • the output element 29 is pivoted so far by the relaxation of the first or second spring 19, 21 so far, until the first or second latch lever 39, 41 is latched to the output element 29.

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Description

Kraftspeicher für einen Laststufenschalter
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kraftspeicher für einen Laststufenschal- ter. Der Kraftspeicher weist ein an einer drehbaren Antriebswelle angeordnetes erstes Zahnrad auf, das über mindestens ein weiteres Zahnrad eine Kurbel antreibt. Die Kurbel ist mit einem Federsystem mechanisch gekoppelt, so dass das Federsystem spannbar ist. Eine mechanische Verbindung ist nach dem Spannen des Federsystems auslösbar und schwenkt ein Abtriebselement sprungartig.
Laststufenschalter der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich. Sie dienen zur unterbrechungslosen Umschaltung zwischen verschiedenen Wicklungsanzapfungen von Stufentransformatoren. Da diese Umschaltung üblicherweise sprungartig erfolgt, besitzen Laststufenschalter in der Regel einen Kraftspeicher.
Aus dem Stand der Technik bekannte Kraftspeicher werden zu Beginn jeder Betätigung des Laststufenschalters von dessen kontinuierlich drehenden Antriebswelle aufgezogen, d. h. gespannt. Die bekannten Kraftspeicher, wie beispielsweise in der deutschen Offen- legungsschrift DE 19 56 369 A und der deutschen Patentschrift DE 28 06 282 C2 offenbart, bestehen im Wesentlichen aus einem Aufzugsschlitten und einem Sprungschlitten, zwischen denen Federn als Energiespeicher angeordnet sind. Zudem sind Führungsstangen vorgesehen, auf denen der Aufzugsschlitten als auch der Sprungschlitten unabhängig voneinander längsbeweglich gelagert sind. Gleichzeitig bilden die Führungsstan- gen die Führung für die Federn, derart, dass jeweils eine Feder jeweils eine Führungsstange umschließt. Der Aufzugsschlitten wird durch einen mit der Antriebswelle verbundenen Exzenter linear relativ zum Sprungschlitten hin bewegt, wodurch die dazwischen angeordneten Federn gespannt werden. Hat der Aufzugsschlitten seine Endposition erreicht, wird die Arretierung des Sprungschlittens gelöst.
Besonders die beidseitige Längsführung der längsverschiebbaren Aufziehschlitten und Spannschlitten mittels parallel liegender Führungsstangen stellt hohe und höchste Genauigkeitsanforderungen dar. Weiterhin erfolgt bei diesen Kraftspeichern eine doppelte Umwandlung der Bewegungsrichtung. Eine Drehbewegung der Antriebswelle wird in eine Längsbewegung des Kraftspeichers umgewandelt, dessen Längsbewegung nach Auslösung wiederum in eine Drehbewegung der Schaltwelle zur Betätigung des Stufenschalters zurückverwandelt wird. Dies ist kompliziert, ungeeignet und überflüssig für ohnehin linear bewegbare Stufenschalter bzw. deren Lastumschalter. Ferner weisen diese Kraftspeicher viele Reibungsteile auf, welche mechanische Störungen fördern und die Herstellkosten erhöhen.
So sind bereits Kraftspeicher bekannt, die eine kontinuierliche Drehbewegung einer An- triebswelle in eine sprungartige, schnelle Drehbewegung einer Abtriebswelle umwandeln, so dass keine gleitende Reibung mehr auftritt und der Widerstand gering ist. Dies ist beispielsweise in den deutschen Patentschriften DE 10 2006 008 338 B3,
DE 10 2009 034 627 B3 und DE 10 2010 046 280 B3 beschrieben. Die sprungartige Drehbewegung der Abtriebswelle wird dadurch ermöglicht, dass eine oder mehrere ge- spannte Federn sprungartig ausgelöst werden. Solche Federn können sowohl Zug- als auch Druckfedern sein. Das Prinzip dabei ist immer das Gleiche. Eine sich drehende Antriebswelle spannt die Feder bzw. die Federn bis zu einem Maximalpunkt, danach entspannen sich diese sprungartig und bewegen dadurch die Abtriebswelle mit. Kraftspeicher dieser Art sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt und zeichnen sich dadurch aus, dass sie auf die aufwändige technische Wandlung einer anfänglichen translatorischen Aufzugsbewegung in eine schnelle, für die eigentliche Lastumschaltung benötigte, rotatorische Hauptbewegung zur Betätigung der Schaltkontakte verzichten.
Ferner ist in der chinesischen Gebrauchsmusterschrift CN 201845670 U ein Kraftspeicher für einen Laststufenschalter gemäß dem Oberbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 offenbart, wobei hier viele Einzelbauteile zwischen einer oberen und unteren Montageplatte angeordnet bzw. auf diesen montiert sind.
Nachteilig an diesen Stand der Technik ist, dass der Kraftspeicher aus vielen einzelnen Bauteilen aufgebaut ist, welche zum einen den Aufbau erheblich komplizieren und zum anderen einen großen Bauraum an einem Laststufenschalter vereinnahmen. Bedingt durch die vielen Bauteile ist ein Austausch von Bauteilen bei einer mechanischen Störung sehr arbeits- und kostenaufwendig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen platzsparenden und einfachen Kraftspeicher für einen Laststufenschalter zu schaffen, der geringe Herstell- und Wartungskosten ermöglicht sowie Energieverluste bzw. den Energieverbrauch gering hält.
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftspeicher für einen Laststufenschalter gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Der erfindungsgemäße Kraftspeicher für einen Laststufenschalter weist ein an einer drehbaren Antriebswelle angeordnetes erstes Zahnrad auf, das über mindestens ein weiteres Zahnrad eine Kurbel antreibt. Dabei wird der Kraftspeicher durch die Antriebswelle bei jedem Umschaltvorgang zentrisch angetrieben. Für einen Fachmann ist selbstverständlich, dass anstelle eines zentrischen Antriebs durch die Antriebswelle, auch ein exzentrischer Antrieb denkbar ist. Dabei wird die drehbare Antriebswelle, die auch gleichzei- tig der Antrieb des Wählers ist, direkt von einem Schrittmotor angetrieben. Vorteilhafterweise kann hier die Antriebswelle bei jedem Schaltschritt um 180 Grad gedreht werden, so dass das der Antriebswelle angeordnete erste Zahnrad ebenfalls für diesen Schaltschritt angetrieben wird. Da allgemein bekannt ist, dass Zahnräder eine formschlüssige und schlupffreie Kraftübertragung mit wechselnder Drehrichtung übertragen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zahnrad, das die Kurbel antreibt, ein weiteres Zahnrad angeordnet, so dass die Kurbel die gleiche Drehrichtung wie die Antriebswelle besitzt.
Dabei ist die Kurbel mit einem Federsystem mechanisch gekoppelt, so dass das Federsystem spannbar bzw. komprimierbar ist. Eine mechanische Verbindung ist nach dem Spannen des Federsystems auslösbar und schwenkt ein Abtriebselement sprungartig. Erfindungsgemäß weist das Federsystem eine erste Feder und eine zweite Feder auf. Ein Gelenkbolzen koppelt das Federsystem mit dem Abtriebselement mechanisch, wobei die erste und die zweite Feder beidseitig des Gelenkbolzens angeordnet sind. Dabei sind die erste und die zweite Feder auf einer Federachse angeordnet. Ferner weist die Federachse vorzugsweise beidseitig jeweils einen Federanschlag auf, so dass der Federweg beider Federn auf der Federachse zum einen durch den Gelenkbolzen und zum anderen durch jeweils einen Federanschlag begrenzt ist.
Ein Federrohr umschließt die Federachse. Das Federrohr weist eine Ausnehmung auf, durch die der Gelenkbolzen mit dem Abtriebselement mechanisch gekoppelt und geführt ist. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Federachse ein Langloch auf, beispielsweise eine Bohrung, in dem der Gelenkbolzen entlang einer Achse der Federachse je nach Drehwinkel der Kurbel verschiebbar ist, so dass abwechselnd die erste Feder oder die zweite Feder spannbar ist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die mechanische Verbindung einen ersten Klinkenhebel und einen zweiten Klinkenhebel auf, wobei der erste Klinkenhebel mit einer ersten Kurvenscheibe der Kurbel, der zweite Klinkenhebel mit einer zweiten Kurvenscheibe der Kurbel und beide Klinkenhebel mit dem Abtriebselement mechanisch gekoppelt sind.
Die beiden Klinkenhebel weisen jeweils mindestens einen ersten Mitnehmer auf, die die Klinkenhebel mit der jeweiligen Kurvenscheibe mechanisch koppeln.
Ferner ist vorgesehen, dass die beiden Klinkenhebel jeweils einen zweiten Mitnehmer aufweisen, die die Klinkenhebel mit dem Abtriebselement mechanisch koppeln.
Vorzugsweise sind die ersten und/oder zweiten Mitnehmer der beiden Klinkenhebel als Klinkenrollen ausgebildet. Ferner weist das Abtriebselement vorzugsweise jeweils eine Klinkennut auf, über die der jeweilige zweite Mitnehmer des ersten und zweiten Klinken- hebels mit dem Abtriebselement mechanisch koppelbar ist.
Insbesondere ist die mechanische Verbindung derart auslösbar ausgestaltet ist, dass je nach Drehwinkel der Kurbel sich die erste oder die zweite Kurvenscheibe von dem ersten oder zweiten Klinkenhebel und somit sich der erste oder zweite Klinkenhebel vom
Abtriebselement löst. D. h. die erste oder zweite Kurvenscheibe betätigt je einen Klinkenhebel im Wechsel. Somit ist die erste oder zweite Feder durch die Federachse
entspannbar. Vorteilhafterweise weist jeder Klinkenhebel eine Klinkenfeder auf, so dass die beiden Klinkenhebel mit je einer Klinkenfeder um eine Klinkendrehachse antreibbar in Verbindung stehen. Somit sind die zweiten Mitnehmer der beiden Klinkenhebel in Richtung des Abtriebselements drückbar, während das Abtriebselement durch die Entspannung der ersten oder zweiten Feder derart weit sprungartig geschwenkt, bis der erste oder zweite Klinkenhebel mit dem Abtriebselement verklinkt ist. D. h. zu Beginn einer Kurbeldrehung ist das Abtriebselement durch eine Verklinkung eines ersten oder zweiten Klinkenhebels mit dem Abtriebselement feststehend, so dass dadurch je nach Drehwinkel der Kurbel die erste oder zweite Feder durch die Federachse spannbar ist.
Vorteilhafterweise ist durch die Anordnung der oben beschriebenen Ausführungsformen neben einer Spannung ebenfalls eine Dämpfung durch eine der beiden Federn gewährleistet. Das ergibt sich dadurch, dass bei einer Entspannung einer ersten gespannten Feder, die zweite Feder die Schwingungen der gefederten Massen der ersten Feder schnell abklingen lässt. Entsprechend übernimmt die dämpfende Funktion auch die erste Feder, nämlich dann, wenn bei einer Entspannung der zweiten gespannten Federn die erste Feder die Schwingungen der gefederten Massen der zweiten Feder schnell abklingen lässt.
Insbesondere ist das in den vorherigen Ausführungsformen beschriebene
Abtriebselement eine an der Antriebswelle gelagerte Schwinge Auf eine nähere Be- Schreibung und Darstellung des Abtriebselements als Schwinge wurde verzichtet, da diese im Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich sind. So ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass die Schwinge beispielsweise aus einem gebohrten Werkstück besteht, in das weitere Bauelemente, wie beispielsweise Wälzlager, eingelassen werden.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftspeichers für einen Laststufenschalter besteht darin, dass aufgrund des gesamten Aufbaus und der wenig im Kraftspeicher verbauten Bauteile ein platzsparender und einfacher Kraftspeicher geschaffen ist. Auch bringt der Kraftspeicher durch die Anordnung der beiden Federn auf der Federachse, wobei eine der beiden Federn eine gespannte und die andere Feder eine dämpfende Funktion übernimmt, einen weiteren Vorteil mit sich, nämlich, dass keine im Stand der Technik allseits bekannten und gebräuchlichen großen Dämpfer mehr benötigt werden. Auch ist der er- findungsgemäße Kraftspeicher durch die allgemein wenig verbauten Bauteile gering in seinen Herstell- und Wartungskosten.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftspeichers ist, dass durch die Verwendung von Wälzlagern, wie bereits oben zum Abtriebselement beschrieben, geringe Ener- gieverluste durch Reibung entstehen.
Nachfolgend sind die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftspeichers für einen Laststufenschalter;
Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht des Federsystems nach Figur 1 ; und
Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Kraftspeichers nach Fig. 1 , wobei hier die mechanische Verbindung vom Abtriebselement gelöst dargestellt ist.
In den Figuren sind für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung identische Bezugszeichen verwendet. Ferner sind der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
Figur 1 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftspeichers 1 für einen Laststufenschalter. Der Kraftspeicher 1 weist hier ein an einer drehbaren Antriebswelle 1 1 angeordnetes erstes Zahnrad 5 auf, das über ein drittes Zahnrad 9 eine Kurbel 13 antreibt. Zwischen dem ersten Zahnrad 5 und dem dritten Zahnrad 9, ist ein zweites Zahnrad 7 angeordnet, so dass ein Drehwinkel ω2 der Kurbel 13 ein gleicher Drehwinkel ωί wie der der Antriebswelle 11 ist. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, dass der erfindungsgemäße Kraftspeicher 1 in ande- ren Ausführungsformen auch mehr oder weniger als drei Zahnräder 5, 7, 9 vorsehen kann.
Da die Kurbel 13 mit einem Federsystem 15 mechanisch gekoppelt, ist das Federsystem 15 über die Kurbel 13 spannbar. Eine mechanische Verbindung 3 ist nach dem Spannen des Federsystems 15 auslösbar und schwenkt ein Abtriebselement 29 sprungartig.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist das Abtriebselement 29 vorzugsweise eine Schwinge mit eingelassenen Wälzlagern (nicht sichtbar), so dass geringe Energieverluste durch Reibung entstehen. Anzumerken ist, dass andere Ausführungsformen auch andere Maschinenelemente als Abtriebselement 29 vorsehen können.
Erfindungsgemäß weist das Federsystem 15 eine erste Feder 19 und eine zweite Feder 21 auf. Ein Gelenkbolzen 27 koppelt das Federsystem 15 mit dem Abtriebselement 29 mechanisch, wobei die erste und die zweite Feder 19, 21 beidseitig des Gelenkbolzens 27 angeordnet sind.
An dieser Stelle wird auf Figur 2 verwiesen, die eine schematische Perspektivansicht des Federsystems 15 nach Fig. 1 zeigt. Wie hier gezeigt, sind die beiden Federn 19, 21 (s. hierzu Fig. 1 ) und auf einer Federachse 17 angeordnet.
Um den Federweg der beiden Federn 19, 21 zuverlässig zu begrenzen, weist die Federachse 17 beidseitig einen Federanschlag 23 auf, so dass sich der Federweg der beiden Federn 19, 21 zwischen dem Gelenkbolzen 27 und den jeweiligen Federanschlag 23 beläuft. Ferner ist ein Federrohr 25 (s. ebenfalls Fig. 1 ) vorgesehen, dass die Federachse 17 umschließt. Das Federrohr 25 des Federsystems 15 weist eine Ausnehmung 31 auf, durch die der Gelenkbolzen 27 eingreift und so mit dem Abtriebselement 29 mechanisch gekoppelt und geführt ist. Ferner weist die Federachse 17 ein Langloch 18 auf, in dem der Gelenkbolzen 27 nach Fig. 1 entlang einer Achse A der Federachse 17 je nach Drehwinkel ω2 der Kurbel 13 verschiebbar ist, derart, dass die erste Feder 19 oder die zweite Feder 21 spannbar bzw. komprimierbar ist.
Die mechanische Verbindung 3 weist allgemein einen ersten Klinkenhebel 39 und einen zweiten Klinkenhebel 41 auf, wobei der erste Klinkenhebel 39 mit einer ersten Kurvenscheibe 37 der Kurbel 13, der zweite Klinkenhebel 41 mit einer zweiten Kurvenscheibe 38 der Kurbel 13 mechanisch koppelbar ist. Auch sind beide Klinkenhebel 39, 41 mit dem Abtriebselement 29 mechanisch koppelbar.
So weisen vorzugsweise beide Klinkenhebel 39, 41 jeweils mindestens einen ersten Mitnehmer 43 (s. hierzu Fig. 3) auf, die die Klinkenhebel 39, 41 mit der jeweiligen Kurvenscheibe 37, 38 mechanisch koppeln. Ebenso weisen die beiden Klinkenhebel 39, 41 vorzugsweise jeweils einen zweiten Mitnehmer 45 auf, die die Klinkenhebel 39, 41 mit dem jeweiligen Abtriebselement 29 mechanisch koppeln.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist zu Beginn einer Kurbeldrehung das Abtriebselement 29 durch eine mechanische Koppelung (Verklinkung) des ersten Klinkenhebels 39 mit dem
Abtriebselement 29 feststehend, so dass dadurch je nach Drehwinkel ω2 der Kurbel 13 die erste oder zweite Feder 19, 21 durch die Federachse 17 spannbar ist. Hier ist die Verklinkung beispielsweide derart ausgestaltet, dass die zweiten Mitnehmer 45 beider Klinkenhebel 39, 41 als Klinkenrollen ausgebildet sind, die mit einer jeweiligen Klinkennut 47 des Abtriebselements 29 mechanisch koppelbar sind. Figur 3 zeigt eine schematische Perspektivansicht des erfindungsgemäßen Kraftspeichers 1 nach Fig. 1 , wobei hier die mechanische Verbindung 3 vom Abtriebselement 29 gelöst dargestellt ist. Allgemein ist die mechanische Verbindung 3 derart auslösbar ausgestaltet, dass je nach Drehwinkel ω2 der Kurbel 13 sich die erste oder die zweite Kurvenscheibe 37, 38 von dem ersten oder zweiten Klinkenhebel 39, 41 und somit sich der erste oder zweite Klinkenhebel 39, 41 vom Abtriebselement 29 löst.
Wie hier dargestellt, ist die Kurbel 13 derart gedreht, dass die erste Kurvenscheibe 37 von dem ersten Klinkenhebel 39 und sich somit der erste Klinkenhebel 39 vom
Abtriebselement 29 gelöst hat. Somit ist die erste oder zweite Feder 19, 21 durch die Federachse 17 entspannbar. Auch dreht sich dadurch das Abtriebselement 29 derart sprungartig, bis der zweite Klinkenhebel 41 mit dem Abtriebselement 29 verklinkt ist. Dann befindet sich das Federsystem 15 wieder im Gleichgewicht. Wie in Fig. 1 und 3 gezeigt, weisen beiden Klinkenhebel 39, 41 vorteilhaftweise eine Klinke nieder 48 auf. Die Klinkenfedern 48 sind derart angeordnet, dass die beiden Klinkenhebel 39, 41 mit der jeweiligen Klinkenfeder 48 um eine Klinkendrehasche 49 antreibbar sind und die zweiten Mitnehmer 45 der beiden Klinkenhebel 39, 41 in Richtung des Abtriebselements 29 gedrückt werden. Gleichzeitig wird das Abtriebselement 29 durch die Entspannung der ersten oder zweiten Feder 19, 21 derart weit sprungartig geschwenkt, bis der erste oder zweite Klinkenhebel 39, 41 mit dem Abtriebselement 29 verklinkt ist.
Auf eine nähere Darstellung und Beschreibung der Lagerung der Klinkendrehachse 49 und der beiden Klinkenfedern 48 wird aus Übersichtlichkeitsgründen verzichtet, da diese im Stand der Technik allseits bekannt und gebräuchlich sind. Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch für jeden Fachmann selbstverständlich, dass Abwandlungen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen. Die voran stehend erörterten Ausführungsbeispiele dienen lediglich zur Beschreibung der beanspruchten Lehre, schränken diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele ein.
Bezugszeichenliste
1 Kraftspeicher
3 mechanische Verbindung
5 erstes Zahnrad
7, 9 weiteres Zahnrad
11 Antriebswelle
13 Kurbel
15 Federsystem
17 Federachse
18 Langloch
19 erste Feder
21 zweite Feder
23 Federanschlag
25 Federrohr
27 Gelenkbolzen
29 Abtriebselement
31 Ausnehmung
37 erste Kurvenscheibe
38 zweite Kurvenscheibe
39 erster Klinkenhebel
41 zweiter Klinkenhebel
43 erster Mitnehmer
45 zweiter Mitnehmer
47 Klinkennut
48 Klinkenfeder
49 Klinkendrehachse
A Achse
ω. Drehwinkel der Antriebswelle ω2 Drehwinkel der Kurbel

Claims

Patentansprüche
1 . Kraftspeicher (1 ) für einen Laststufenschaiter, mit einem an einer drehbaren Antriebswelle (11 ) angeordneten ersten Zahnrad (5), das über mindestens ein weite- res Zahnrad (7, 9) eine Kurbel (13) antreibt, wobei die Kurbel (13) mit einem Federsystem (15) mechanisch gekoppelt ist, so dass das Federsystem (15) spannbar ist, und wobei eine mechanische Verbindung (3) nach dem Spannen des Federsystems (15) auslösbar ist und ein Abtriebselement (29) sprungartig schwenkt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Federsystem (15) eine erste Feder (19) und eine zweite Feder (21 ) aufweist, dass ein Gelenkbolzen (27) das Federsystem (15) mit dem Abtriebselement (29) mechanisch koppelt, wobei die erste und die zweite Feder (19, 21 ) beidseitig des Gelenkbolzens (27) angeordnet sind.
2. Kraftspeicher (1) nach Anspruch 1 , wobei die erste und die zweite Feder (19, 21 ) auf einer Federachse (17) angeordnet sind.
3. Kraftspeicher (1 ) nach Anspruch 2, wobei die Federachse (17) beidseitig jeweils einen Federanschlag (23) aufweist.
4. Kraftspeicher (1) nach Anspruch 2 und 3, wobei ein Federrohr (25) die Federachse (17) umschließt und eine Ausnehmung (31 ) aufweist, durch die der Gelenkbolzen (27) mit dem Abtriebselement (29) mechanisch gekoppelt und geführt ist.
5. Kraftspeicher (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Federachse (17) ein Langloch (18) aufweist, in dem der Gelenkbolzen (27) entlang einer Achse (A) der Federachse (17) je nach Drehwinkel (ω2) der Kurbel (13) verschiebbar ist, derart, dass die erste Feder (19) oder die zweite Feder (21 ) spannbar bzw. komprimierbar ist.
6. Kraftspeicher (1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mechanische Verbindung (3) einen ersten Klinkenhebel (39) und einen zweiten Klinkenhebel (41 ) aufweist, wobei der erste Klinkenhebel (39) mit einer ersten Kurvenscheibe
(37) der Kurbel (13), der zweite Klinkenhebel (41) mit einer zweiten Kurvenscheibe
(38) der Kurbel (13) und beide Klinkenhebel (39, 41 ) mit der Abtriebselement (29) mechanisch gekoppelt sind.
Kraftspeicher (1) nach Anspruch 6, wobei die beiden Klinkenhebel (39, 41 ) jeweils mindestens einen ersten Mitnehmer (43) aufweisen, die die Klinkenhebel (39, 41 ) mit der jeweiligen Kurvenscheibe (37, 38) mechanisch koppeln.
Kraftspeicher (1) nach Anspruch 6, wobei die beiden Klinkenhebel (39, 41 ) jeweils einen zweiten Mitnehmer (45) aufweisen, die die Klinkenhebel (39, 41 ) mit der jeweiligen Abtriebselement (29) mechanisch koppeln.
Kraftspeicher (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mechanische Verbindung (3) derart auslösbar ausgestaltet ist, dass je nach Drehwinkel (ω2) der Kurbel (13) sich die erste oder die zweite Kurvenscheibe (37, 38) von dem ersten oder zweiten Klinkenhebel (39, 41 ) und somit sich der erste oder zweite Klinkenhebel (39, 41 ) vom Abtriebselement (29) löst, so dass die erste oder zweite Feder (19, 21 ) durch die Federachse (17) entspannbar ist und sich das
Abtriebselement (29) derart sprungartig schwenkt, bis der erste oder zweite Klinkenhebel (39, 41 ) mit dem Abtriebselement (29) verklinkt ist.
Kraftspeicher (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das
Abtriebselement (29) eine an der Antriebswelle (11) gelagerte Schwinge ist.
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