CN111108573B - 用于张紧弹簧蓄能器驱动器的蓄能弹簧的张紧传动机构 - Google Patents

用于张紧弹簧蓄能器驱动器的蓄能弹簧的张紧传动机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于张紧弹簧蓄能器驱动器的蓄能弹簧的张紧传动机构(1)。所述张紧传动机构(1)包括耦连在蓄能弹簧上的张紧轮(9)；耦连在张紧轮(9)上的中间轴(2)；能被张紧电机驱动的中间轮(4)；耦连在中间轮(4)上的自由轮机构(3)；锁定机构(28)，用于在蓄能弹簧的张紧状态下可松脱地锁定张紧轮(9)；和爪形联轴器(20)，所述爪形联轴器为张紧蓄能弹簧而使自由轮机构(3)耦连在中间轴(2)上，并且在蓄能弹簧的张紧状态下使自由轮机构与中间轴(2)脱耦。

Description

用于张紧弹簧蓄能器驱动器的蓄能弹簧的张紧传动机构
本发明涉及一种用于张紧弹簧蓄能器驱动器的蓄能弹簧的张紧传动机构，所述弹簧蓄能器尤其用于功率开关。
弹簧蓄能器驱动器尤其用作用于开合功率开关的驱动器。功率开关是配备用于大电流和高电压的电气开关，以便能够尤其可靠地切断过载电流和短路电流。为此，功率开关具有中断单元，所述中断单元带有至少一个可活动的开关元件，该开关元件用于断开和闭合电流路径。为了在开关过程中使开关元件运动，功率开关准备好开关过程所需的能量。弹簧蓄能器驱动器将该能量存储在蓄能弹簧中，所述蓄能弹簧为存储能量而被张紧。蓄能弹簧例如被张紧电机张紧，所述张紧电机通过张紧传动机构与蓄能弹簧相连。类似地，弹簧蓄能器驱动器例如还可以被用作用于开合负载断路器开关的驱动器。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种改进的用于张紧弹簧蓄能器驱动器的蓄能弹簧的张紧传动机构。
根据本发明，所述技术问题通过权利要求1的技术特征解决。本发明的有利的设计方式是从属权利要求的技术方案。
根据本发明的、用于张紧弹簧蓄能器驱动器的蓄能弹簧的张紧传动机构包括耦连在蓄能弹簧上的张紧轮、耦连在张紧轮上的中间轴、可被张紧电机驱动的中间轮、耦连在中间轮上的自由轮机构、卡锁机构和爪形联轴器，所述卡锁机构用于在蓄能弹簧的张紧状态下可松脱地卡锁张紧轮，所述爪形联轴器为张紧蓄能弹簧而使自由轮机构耦连在中间轴上，并且在蓄能弹簧的张紧状态下使自由轮机构与中间轴脱耦。
在张紧蓄能弹簧时，中间轴将中间轮的旋转通过自由轮机构和爪形联轴器传递至张紧轮，并且由此能够通过张紧电机实现蓄能弹簧的张紧，所述张紧电机直接或间接驱动中间轮。通过卡锁机构能够在蓄能弹簧的张紧状态下卡锁张紧轮，从而蓄能弹簧保持张紧，直至为释放被蓄能弹簧存储的能量而解除卡锁。爪形联轴器在蓄能弹簧的张紧状态下使中间轴与自由轮机构和中间轮脱耦，从而通过中间轮、尤其在张紧电机空转时不将力传递至中间轴和张紧轮。如果没有爪形联轴器，就会在蓄能弹簧的张紧状态下将力传递至张紧传动机构的中间轴和耦连在中间轴上的部件、例如卡锁机构的部件，并且会张紧并加载中间轴和所述部件。爪形联轴器因此在蓄能弹簧的张紧状态下优选使张紧传动机构的中间轴和耦连在中间轴上的部件去负载。
本发明的设计方式规定，爪形联轴器具有抗扭地耦连在中间轴上的第一联轴器爪和与自由轮机构相连的第二联轴器爪，其中，第一联轴器爪能够在第一终端位置与第二终端位置之间移动，在所述第一终端位置下，第一联轴器爪贴靠在第二联轴器爪上，并且在所述第二终端位置下，第一联轴器爪与第二联轴器爪分离，并且在蓄能弹簧的张紧状态下第一联轴器爪处于第二终端位置。通过第一联轴器爪在中间轴上抗扭的耦连，中间轴的旋转被传递至第一联轴器爪。第一联轴器爪的可移动性实现了其在第二联轴器爪上的以及在与第二联轴器爪相连的自由轮机构上的耦连，以便张紧蓄能弹簧，并且实现所述联轴器爪在蓄能弹簧的张紧状态下的脱耦。
例如，第一联轴器爪通过耦连元件耦连在中间轴上，其中，耦连元件通过垂直于中间轴的纵轴线延伸的横向孔在中间轴中导引，并且在横向孔中能够在定义第一联轴器爪的第一终端位置的第一位置与定义第一联轴器爪的第二终端位置的第二位置之间移动。所述耦连元件例如构造为管件或栓件，所述管件或栓件的纵轴线垂直于中间轴的纵轴线布置，并且所述管件或栓件的端部突伸进第一联轴器爪的凹空中。耦连元件实现了通过耦连元件的移动使第一联轴器爪移动。
此外，例如设有开关销，所述开关销能够可移动地支承在中间轴的沿中间轴纵轴线延伸的纵向孔中，并且耦连在耦连元件上。由此，由于开关销的移动，耦连元件能够使第一联轴器爪在其终端位置之间移动。
此外例如规定，开关销的控制端从中间轴的纵向孔向外突伸，并且在张紧轮上布置控制元件，所述控制元件在蓄能弹簧的张紧状态下将开关销的控制端朝纵向孔推移，从而使耦连元件从其第一位置移动至其第二位置。例如，控制元件具有沿径向从张紧轮突出的、带有倾斜的接触面的接触端，所述接触面在开关销移动时贴靠开关销的控制端。通过控制元件使得在蓄能弹簧被张紧的形态下张紧轮耦连在开关销上，其中，控制元件推移开关销并且由此断开爪形联轴器。
优选地，两个联轴器爪中每一个都环形地围绕中间轴延伸。由此以简单的方式实现爪形联轴器在中间轴和自由轮机构上可靠的耦连。
此外，例如设有耦连在第一联轴器爪上的复位弹簧，所述复位弹簧在第一联轴器爪的第二终端位置下将弹簧力联轴器爪朝第一终端位置的方向施加到在第一联轴器爪上。当控制元件在蓄能弹簧去负载时释放开关销的情况下，通过复位弹簧可以使第一联轴器爪从其第二终端位置移动至第一终端位置。由此使爪形联轴器重新闭合，并且张紧传动机构在蓄能弹簧去负载之后准备重新张紧蓄能弹簧。
自由轮机构例如具有围绕中间轴延伸的自由滚动环，第二联轴器爪与所述自由滚动环相连。由此实现爪形联轴器在自由轮机构上可靠的耦连。
中间轮例如能够经由锥齿轮传动机构被张紧电机驱动。由此实现张紧电机的驱动力的换向，驱动力的换向实现了弹簧蓄能器驱动器的紧凑构造方式。
卡锁机构例如具有与张紧轮固定相连的凸轮辊和闭锁件，所述闭锁件为锁定张紧轮而固定凸轮辊。这通过简单且成本低廉的锁定机构实现张紧轮的可靠的可松脱的锁定。
根据本发明的弹簧蓄能器驱动器具有根据本发明的张紧传动机构。该类型的弹簧蓄能器驱动器的优点由上述根据本发明的张紧传动机构的优点给出。
本发明的上述性质、技术特征和优点以及如何实现的方式和方法结合对实施例的以下描述更为清楚明确地易于理解，结合附图对所述实施例更详细地阐述。在附图中：
图1示出张紧传动机构的立体部分剖视图，并且
图2示出根据图1的放大局部。
相互对应的部件在多个附图中以相同的附图标记标注。
图1和图2以立体部分剖视图方式示出用于张紧弹簧蓄能器驱动器的(未示出的)蓄能弹簧的张紧传动机构1，其中，图2示出图1的放大局部。蓄能弹簧例如是弹簧蓄能器驱动器的合闸弹簧，所述合闸弹簧存储用于闭合功率开关的电流路径的能量。张紧传动机构1此外还包括张紧轮9、中间轴2和中间轮4。
张紧轮9与凸轮17和张紧轴18固定相连，并且通过张紧轴18耦连在蓄能弹簧上。
中间轮4能够经由锥齿轮传动机构19被(未示出的)张紧电机驱动。
中间轴2耦连在张紧轮9和中间轮4上，以便为张紧蓄能弹簧而将中间轮4的旋转传递至张紧轮9。中间轴2与张紧轮9之间的耦连是齿轮联轴器，所述齿轮联轴器通过张紧轮9的齿圈和中间轴2的与其适配的齿轮环构成。
中间轮4经由自由轮机构3和爪形联轴器20耦连在中间轴2上，其中，自由轮机构3将中间轮4与爪形联轴器20相连。
爪形联轴器20具有抗扭地耦连在中间轴2上的第一联轴器爪12和与自由轮机构3的自由轮内圈13相连的第二联轴器爪11。两个联轴器爪11、12环形地围绕中间轴2延伸。
第一联轴器爪12能够沿轴向、也即平行于中间轴2的纵轴线21地在第一终端位置与第二终端位置之间移动，在所述第一终端位置下，第一联轴器爪贴靠在第二联轴器爪12上并且在张紧蓄能弹簧过程中第一联轴器爪处于所述第一终端位置；在所述第二终端位置下，第一联轴器爪与第二联轴器爪分离，并且在蓄能弹簧的张紧状态下第一联轴器爪处于所述第二终端位置。由此，为了将蓄能弹簧张紧，爪形联轴器20将自由轮机构3和中间轮4耦连在中间轴2上，并且在蓄能弹簧的张紧状态下，爪形联轴器将自由轮机构3和中间轮4与中间轴2脱耦。
在张紧蓄能弹簧的过程中，当张紧轴18运行经过上死点时，自由轮机构3使中间轮4与中间轴2脱耦。
为了使第一联轴器爪12抗扭地并且沿轴向可移动地耦连在中间轴2上，第一联轴器爪12和中间轴2例如具有啮合部。
为了使第一联轴器爪12从其第一最终位置移动至第二最终位置，中间轴2在第一联轴器爪12的区域中具有长孔状的横向孔22，所述横向孔垂直于纵轴线21延伸穿过中间轴2。与第一联轴器爪12相连的耦连元件23导引穿过横向孔22，所述耦连元件能够在横向孔22中在定义第一联轴器爪12的第一终端位置的第一位置与定义联轴器爪12的第二终端位置的第二位置之间移动。在如图所示的实施例中，耦连元件23构造为管件，所述管件的端部突伸进第一联轴器爪12的凹空24中。但作为备选，耦连元件23还可以例如构造为栓件。
此外，中间轴2还具有沿其纵轴线21延伸的纵向孔25，所述纵向孔从横向孔22延伸至中间轴2的张紧轮侧的端部。开关销10沿轴向可移动地支承在纵向孔25中，所述开关销具有从纵向孔25向外突出的控制端26，并且在纵向孔25中一直延伸至耦连元件23。
在张紧轮9上布置有控制元件8，所述控制元件在蓄能弹簧的张紧状态下将开关销10的控制端26朝纵向孔25推移，从而使耦连元件23从其第一位置移动至其第二位置。控制元件8具有沿径向从张紧轮9突出的、带有倾斜的接触面27的接触端，所述接触面在开关销10移动时贴靠开关销的控制端26。控制元件8例如在张紧轮9上布置在这样的位置中，在该位置中，当张紧轴18达到上死点之后张紧轮9继续旋转约三度时，接触面27接触开关销10的控制端26。
此外，在第一联轴器爪12上还耦连有复位弹簧14，所述复位弹簧螺旋状地围绕中间轴2延伸。复位弹簧14作用在第一联轴器爪12的背离第二联轴器爪11的端部上，并且在第一联轴器爪12的第二终端位置中联轴器爪将弹簧力朝第一终端位置的方向施加到第一联轴器爪12上。
此外，张紧传动机构1还具有锁定机构28，用于在蓄能弹簧的张紧状态下可松脱地锁定张紧轮9。在附图中所示的实施例的锁定机构28具有布置在凸轮17上的凸轮辊5和闭锁件6，所述闭锁件为锁定张紧轮9而固定凸轮辊5。在联轴器爪11、12分离之后，凸轮辊5朝闭锁件6运行，并且例如当张紧轴18达到上死点之后张紧轮9例如继续旋转十度时，凸轮辊被闭锁件6锁定在该位置中。在此，凸轮辊5通过自由轮机构3从闭锁件6弹回，并且避免了在与中间轮4耦连的附加轴7上的回程闭锁。
由于联轴器爪11、12在蓄能弹簧的张紧状态下相互分离，中间轴2和耦连在中间轴上的部件、例如闭锁件6和凸轮辊5在蓄能弹簧的张紧状态下与中间轮4脱耦，并且不被中间轮4、例如在张紧电机空转时加载和张紧。由此有利地尤其降低闭锁件6、凸轮辊5和自由轮机构3的负载，并且避免由于该负载造成的对张紧传动机构1的部件的磨损和损伤。
为了释放在张紧的蓄能弹簧中所存储的能量，解除闭锁件6在凸轮辊5上的耦连。松弛的或者说去负载的蓄能弹簧使张紧轮9沿与张紧蓄能弹簧时相同的旋转方向旋转，由此控制元件8重新释放开关销10，并且第一联轴器爪12通过复位弹簧14从第二终端位置移动至第一终端位置，从而重新闭合爪形联轴器20。由此张紧传动机构1准备重新张紧蓄能弹簧。
尽管本发明的细节通过优选实施例被详细阐释和描述，然而本发明并不被公开的实施例局限，而技术人员由此推导出其他变型方案，只要不脱离本发明的保护范围即可。

Claims (11)

1.一种用于张紧弹簧蓄能器驱动器的蓄能弹簧的张紧传动机构(1)，所述张紧传动机构(1)包括
-耦连在蓄能弹簧上的张紧轮(9)，
-耦连在张紧轮(9)上的中间轴(2)，
-能被张紧电机驱动的中间轮(4)，
-耦连在中间轮(4)上的自由轮机构(3)，
-锁定机构(28)，用于在蓄能弹簧的张紧状态下可松脱地锁定张紧轮(9)，和
-爪形联轴器(20)，所述爪形联轴器为张紧蓄能弹簧而使自由轮机构(3)耦连在中间轴(2)上，并且在蓄能弹簧的张紧状态下使自由轮机构与中间轴(2)脱耦，其中，所述爪形联轴器(20)具有抗扭地耦连在中间轴(2)上的第一联轴器爪(12)和与自由轮机构(3)相连的第二联轴器爪(11)，其中，第一联轴器爪(12)能够在第一终端位置与第二终端位置之间移动，在所述第一终端位置下，第一联轴器爪贴靠在第二联轴器爪(11)上，并且在所述第二终端位置下，第一联轴器爪与第二联轴器爪(11)分离，并且在蓄能弹簧的张紧状态下第一联轴器爪处于第二终端位置，其中，第一联轴器爪(12)通过耦连元件(23)耦连在中间轴(2)上，其中，耦连元件(23)通过垂直于中间轴(2)的纵轴线(21)延伸的横向孔(22)在中间轴(2)中导引，并且在所述横向孔(22)中能够平行于中间轴(2)的纵轴线(21)在定义第一联轴器爪(12)的第一终端位置的第一位置与定义第一联轴器爪(12)的第二终端位置的第二位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的张紧传动机构(1)，
其特征在于，
所述耦连元件(23)构造为管件或栓件，所述管件或栓件的纵轴线垂直于中间轴(2)的纵轴线(21)布置，并且所述管件或栓件的端部突伸进第一联轴器爪(12)的凹空(24)中。
3.根据权利要求1或2所述的张紧传动机构(1)，
其特征在于，
设有开关销(10)，所述开关销能够可移动地支承在中间轴(2)的沿中间轴(2)的纵轴线(21)延伸的纵向孔(25)中，并且耦连在耦连元件(23)上。
4.根据权利要求3所述的张紧传动机构(1)，
其特征在于，
开关销(10)的控制端(26)从纵向孔(25)向外突出，并且在张紧轮(9)上布置有控制元件(8)，所述控制元件在蓄能弹簧的张紧状态下将开关销(10)的控制端(26)朝纵向孔(25)推移，从而使耦连元件(23)从其第一位置移动至其第二位置。
5.根据权利要求4所述的张紧传动机构(1)，
其特征在于，
所述控制元件(8)具有沿径向从张紧轮(9)突出的、带有倾斜的接触面(27)的接触端，所述接触面在开关销(10)移动时贴靠开关销的控制端(26)。
6.根据权利要求1或2所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，
所述第一联轴器爪(12)和第二联轴器爪(11)分别环形地围绕中间轴(2)延伸。
7.根据权利要求1或2所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，
设有耦连在第一联轴器爪(12)上的复位弹簧(14)，所述复位弹簧在第一联轴器爪(12)的第二终端位置下联轴器爪朝第一终端位置的方向将弹簧力施加到第一联轴器爪(12)上。
8.根据权利要求1或2所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，
自由轮机构(3)具有围绕中间轴(2)延伸的自由滚动环(13)，并且第二联轴器爪(11)与所述自由滚动环(13)相连。
9.根据上述权利要求1或2所述的张紧传动机构(1)，
其特征在于，
中间轮(4)能够经由锥齿轮传动机构(19)被张紧电机驱动。
10.根据上述权利要求1或2所述的张紧传动机构(1)，
其特征在于，
卡锁机构(28)具有与张紧轮(9)固定相连的凸轮辊(5)和闭锁件(6)，所述闭锁件为锁定张紧轮(9)而固定凸轮辊(5)。
11.一种弹簧蓄能器驱动器，其带有根据权利要求1至10之一所述的张紧传动机构(1)。
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