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.