DE69712960T2 - Fernsteuerungsvorrichtung mit Getriebemotor mit einer Fliehkraftkupplung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen Fernantrieb für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Leistungsschalter, welcher Antrieb
• - eine Getriebemotoranordnung mit Elektromotor und zugeordnetem Reduktionsgetriebe zur Verstellung von Übertragungsmitteln zwischen einer Einschaltstellung und einer Ausschaltstellung der Kontakte des Schaltgeräts
• - sowie eine, zwischen dem Motor und dem Reduktionsgetriebe angeordnete Fliehkraftkupplung umfaßt.
• Eine solche Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist beispielsweise in der Druckschrift CH-A-142573 beschrieben.
• Bei einer bekannten Vorrichtung erfordert die Anordnung der Fliehkraftkupplung zwischen dem Motor und dem Reduktionsgetriebe eine genaue axiale Ausrichtung der einzelnen Komponenten, um jeden vorzeitigen Verschleiß der Zahnräder des Reduktionsgetriebes zu verhindern. Die Montage einer solchen Anordnung ist kompliziert. Darüber hinaus ist der Anlaufdrehsinn des Elektromotors je nach verwendetem Motortyp zufällig. Üblicherweise wird bei Synchronmotoren eine Rücklaufsperre verwendet, um einen bestimmten Drehsinn zu erzwingen. Die bekannten Sperrklinken arbeiten kraftschlüssig durch Reibung und unterliegen einem vorzeitigen Verschleiß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Getriebemotor mit einer Fliehkraftkupplung zu schaffen, die schnell und einfach montiert werden kann.
• Der erfindungsgemäße Fernantrieb ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkupplung
• - einen den Antriebsteil bildenden Rotor mit Fliehkörpern und einem überstehenden, rohrförmigen Einsatz, in den die Welle des Motors eingesetzt ist,
• - eine den Abtriebsteil bildende Glocke, die durch einen Ringspalt vom Rotor getrennt ist und unter Fliehkrafteinwirkung mit den Fliehkörpern zusammenwirkende Mitnahmemittel umfaßt,
• - sowie eine, fest mit der Glocke verbundene Axialauskragung mit einer Blindbohrung zur freitagenden Aufnahme des Einsatzes des Rotors umfaßt, wobei die äußere Umfangsfläche der genannten Auskragung ein Zahnrad zum Antrieb des Reduktionsgetriebes trägt.
• Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung umfassen die Mitnahmemittel der Glocke einen an der Innenseite der Seitenwand befestigten Reibbelag.
• Die äußere Umfangsfläche der Glocke ist als Rastverzahnung ausgebildet, die dazu dient, nach dem Stillstand des Motors mit Sperrmitteln zusammenzuwirken.
• Nach einem kennzeichnenden Merkmal der Erfindung weist der Rotor Anschlagmittel auf, die dazu dienen, mit einer Klinke zusammenzuwirken, um den Anlaufdrehsinn des Motors zu bestimmen.
• Die Anschlagmittel umfassen mindestens eine Nase, die in Axialrichtung gesehen auf der dem Einsatz abgewandten Seite angeordnet ist, und die Klinke ist an eine Achse angelenkt und wird durch eine Feder gegen die genannte Nase gedrückt.
• Nach einem weiteren kennzeichnenden Merkmal der Erfindung ist der Metalleinsatz des Kunststoffrotors durch einen zylindrischen Zapfen mit einem halbkugelförmigen Ende verlängert, das sich bei in die Glocke eingesetztem Rotor an einem flachen Grund der Bohrung abstützt.
• Zum besseren Verständnis ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Merkmale näher erläutert. Dabei zeigen
• - Fig. 1 eine, teilweise aufgebrochene Vorderansicht des erfindungsgemäßen Fernantriebs mit Getriebemotor;
• - Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1;
• - Fig. 3 eine Vorderansicht des Abtriebsteils der Fliehkraftkupplung aus Fig. 2;
• - Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 aus Fig. 3;
• - Fig. 5 eine Vorderansicht des Antriebsteils der Fliehkraftkupplung aus Fig. 2;
• - Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 aus Fig. 5;
• - Fig. 7 eine perspektivische Darstellung der Fliehkraftkupplung aus Fig. 2;
• - Fig. 8-10 schematische Ansichten der Kupplung, jeweils in der stabilen Rotorstellung, im Normalbetrieb des Motors mit korrektem Drehsinn bzw. beim Anlaufen des Motors mit falschem Drehsinn.
• Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Fernantrieb 10 für einen Leistungsschalterblock (nicht dargestellt) mit einem Isolierstoffgehäuse 12, das eine Getriebemotoranordnung 14 enthält, welche zum Antrieb eines, einem Übertragungshebel (nicht dargestellt) zugeordneten Schaltknebels 15 zur Durchführung der Einschalt- und Ausschalthandlung des Leistungsschalters dient
• Die Funktionsweise des Übertragungshebels ist in der Druckschrift FR-A-2699733 genauer beschrieben.
• Die Getriebemotoranordnung 14 besteht aus einem Wechselstrommotor 16, der mechanisch über eine Fliehkraftkupplung 18 mit einem Reduktionsgriebe gekoppelt ist. Der Motor 16 umfaßt einen Ständer 20 mit Erregerwicklung sowie einen Drehanker 22 mit einer Welle 24 zum Antrieb der Kupplung 18. Der Wechselstrommotor 16 ist als Asynchronmotor mit Zufalls-Anlaufrichtung ausgeführt, es kann jedoch auch jeder andere Motortyp verwendet werden.
• Die Fig. 3 bis 7 zeigen die Fliehkraftkupplung 18 mit einem Rotor 26, der zwei unter Fliehkrafteinwirkung auseinanderstrebende Fliehkörper 28, 30 umfaßt, wobei der Rotor 26 im Innern einer topfförmigen Kupplungsglocke 32 angeordnet ist. Die Welle 24 des Motors 16 ist in eine Bohrung eingesetzt 34, die in einem Einsatz 36 des Rotors 26 ausgebildet ist, und auf der Eingangsseite der Bohrung 34 sind Anschlagmittel 38 auf der dem Motor 16 zugewandten Seite des Rotors 26 angeordnet.
• Die Kupplung 18 ist aus einem Formkunststoff gefertigt, wobei der Rotor 26 den Antriebsteil und die Glocke 32 den Abtriebsteil bilden. Die Seitenwand der topfförmigen Glocke 21 ist auf ihrer Innenseite mit einem Reibbelag 40 versehen, der bei Drehung des Motors 16 mit den Enden der beiden Fliehkörper 28, 30 des Rotors 26 zusammenwirkt. Die Anschlagmittel 38 des Rotors 26 umfassen zwei in bezug zur Bohrung diametral einander gegenüberliegende Nasen 42, 44, die dazu dienen, mit einer Klinke 46 zusammenzuwirken, um den Drehsinn des Motors 16 zu bestimmen. Die Klinke 46 ist an eine ortsfeste Achse 48 angelenkt (siehe Fig. 8 bis 10) und wird durch eine Feder 50 gegen die Nasen 42, 44 der Anschlagmittel 38 gedrückt.
• Die Kupplungsglocke 32 weist eine axiale Auskragung mit einer Blindbohrung 54 zur Aufnahme des Einsatzes 36 des Rotors 26 auf. Auf der zylindrischen Außenfläche der Auskragung 52 ist ein Zahnrad 56 angeordnet, das als Antriebsorgan für das Reduktionsgetriebe dient.
• An der dem Reibbelag 40 gegenüberliegenden äußeren Umfangsfläche der Glocke 32 ist eine Rastverzahnung 58 ausgebildet, die dazu dient, mit einem Sperrhebel 60 (siehe Fig. 1) zusammenzuwirken, der auf einer Achse 62 gelagert ist und zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung verschwenkt werden kann. Die Verstellung des Sperrhebels 60 zwischen der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung erfolgt mit Hilfe eines Elektromagneten 64, dessen Erregung am Ende des Einschalthubs nach dem Stillstand des Motors 16 erfolgt.
• Der Metalleinsatz 36 des Kunststoffrotors 26 ist durch einen zylindrischen Zapfen 66 mit halbkugelförmigem Ende 68 verlängert, welches ein Kugelgelenk darstellt, das sich bei in die Glocke 32 eingesetztem Rotor 26 am flachen Grund der Bohrung 54 abstützt. Bei Axialverschiebung des Zapfens 66 des Einsatzes 36 bis zum Anschlag am Grund der Bohrung 54, erfolgt ein punktförmiger Kontakt, so daß die Reibungskräfte bei der Drehung des Rotors 26 vermindert werden. Ein Vorspann-Federblatt 70 (siehe Fig. 1) aus einem weichelastischen Werkstoff ist mit einem Ende an einem Vorsprung 72 des Gehäuses 12 befestigt, wobei sich das andere Ende an der Auskragung 52 der Glocke 32 abstützt, um jegliche mechanischen Schwingungen zu unterdrücken, die bei umlaufender Fliehkraftkupplung 18 auftreten könnten.
• Die Kupplungsglocke 32 erfüllt zum einen beim Kraftschluß zwischen den Fliehkörpern 28, 30 und dem Reibbelag 40 eine Kupplungsfunktion, zum zweiten eine Tragfunktion für das Zahnrad 56 zum Antrieb des Reduktionsgetriebes und zum dritten eine Blockierfunktion durch Einwirkung des Sperrhebels 60 auf die Rastverzahnung 58 nach Erregung des Elektromagneten 64.
• Der Einsatz 36 des Rotors 26 dient als freitragender Stützkörper für die Kupplungsglocke 32 sowie als Rotations-Führungskörper für das Zahnrad 56. Die Nasen 42, 44 der Anschlagmittel 38 des Rotors 26 wirken mit der Klinke 46 zusammen, um den Anlauf des Motors 16 in einem bestimmten Drehsinn zu bewirken.
• Fig. 8 zeigt die Fliehkraftkupplung in der inaktiven Stellung beim Stillstand des Motors 16.
• Die Fliehkörper 28, 30 verharren in ihrer Stellung in einem bestimmten Radialabstand zum Reibbelag 40. Die Klinke 46 stützt sich durch Wirkung der zugeordneten Feder 50 an einer der Nasen 42, 44 ab.
• Beim Einschalten des Motors 16 erfolgt dessen Anlauf in einem zufälligen Drehsinn. Erfolgt der Anlauf in der gewünschten Drehrichtung (entsprechend Fig. 9), wird die Klinke 46 unter Überwindung der Federkraft der Feder 50 durch die Nasen 42, 44 der Anschlagmittel 38 zurückgeschoben und erlaubt so die Drehung des Rotors 26 und durch Fliehkraftwirkung das radiale Auseinanderspreizen der Fliehkörper 28, 30 gegen den Reibbelag 40. Dadurch werden die Kupplungsglocke 32 und das dem Reduktionsgetriebe zugeordnete Zahnrad 56 in Drehrichtung mitgenommen. Die Einwirkung des Federblatts 70 auf die Auskragung 52 der Glocke 32 erlaubt eine gleichmäßige Drehung der Kupplung 18 und unterdrückt jegliche mechanische Schwingung.
• Läuft der Motor in der unerwünschten Drehrichtung an (Fig. 10), gelangt eine der Nasen 42, 44 des Rotors 26 in Anschlag gegen das Ende der Klinke 46. Daraus resultiert ein mechanischer Stoß, der den sofortigen Stillstand des Rotors 26 und den Wiederanlauf des Motors 16 im entgegengesetzten Drehsinn bewirkt.
• An Ende des Einschalthubs des Leistungsschalters wird der Elektromagnet 64 erregt und gleichzeitig die Spannungsversorgung des Motors 16 unterbrochen, so daß die Kupplung 18 und das Reduktionsgetriebe zum Stillstand kommen.

Claims (7)

1. Fernantrieb für ein elektrisches Schaltgerät, insbesondere einen Leistungsschalter, welcher Antrieb

- eine Getriebemotoranordnung (14) mit Elektromotor (16) und zugeordnetem Reduktionsgetriebe zur Verstellung von Übertragungsmitteln zwischen einer Einschaltstellung und einer Ausschaltstellung der Kontakte des Schaltgeräts

- sowie eine, zwischen dem Motor (16) und dem Reduktionsgetriebe angeordnete Fliehkraftkupplung (18) umfaßt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (18)

- einen den Antriebsteil bildenden Rotor (26) mit Fliehkörpern (28, 30) und einem überstehenden, rohrförmigen Einsatz (36) umfaßt, in den die Welle (24) des Motors (16) eingesetzt ist,

- eine den Abtriebsteil bildende Glocke (32), die durch einen Ringspalt vom Rotor (26) getrennt ist und unter Fliehkrafteinwirkung mit den Fliehkörpern (28, 30) zusammenwirkende Mitnahmemittel umfaßt,

- sowie eine, fest mit der Glocke (32) verbundene Axialauskragung (52) mit einer Blindbohrung (54) zur freitragenden Aufnahme des Einsatzes (36) des Rotors (26) umfaßt, wobei die äußere Umfangsfläche der genannten Auskragung (52) ein Zahnrad (56) zum Antrieb des Reduktionsgetriebes trägt.

2. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmemittel der Glocke (32) einen an der Innenseite der Seitenwand befestigten Reibbelag (40) umfassen.

3. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Umfangsfläche der Glocke (32) als Rastverzahnung (58) ausgebildet ist, die dazu dient, nach dem Stillstand des Motors (16) mit Sperrmitteln zusammenzuwirken.

4. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (26) Anschlagmittel (38) aufweist, die dazu dienen, mit einer Klinke (46) zusammenzuwirken, um den Anlaufdrehsinn des Motors (16) zu bestimmen.

5. Fernantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel (38) mindestens eine Nase (42, 44) umfassen, die in Axialrichtung gesehen auf der dem Einsatz (36) abgewandten Seite angeordnet ist, und daß die Klinke (46) an eine Achse (48) angelenkt ist und durch eine Feder (50) gegen die genannten Nase gedrückt wird.

6. Fernantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalleinsatz (36) des Kunststoffrotors (26) durch einen zylindrischen Zapfen (66) mit einem halbkugelförmigen Ende (68) verlängert ist, das sich bei in die Glocke (32) eingesetztem Rotor (26) an einem flachen Grund der Bohrung (54) abstützt.

7. Fernantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorspannmittel (70), insbesondere ein weichelastisches Federblatt die Auskragung (52) gegen den Zapfen (66) drückt, um bei der Drehung der Fliehkraftkupplung (18) jegliche mechanischen Schwingungen zu vermeiden.