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用于张紧 弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构

阅读：536发布：2020-05-08

专利汇可以提供用于张紧弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种用于张紧弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构(1)。所述张紧传动机构(1)包括耦连到该储能弹簧上的张紧轮(9)、耦连到所述张紧轮(9)上的中间轴(2)、能由张紧电机驱动的中间轮(4)、耦连到所述中间轮(4)上的自由轮机构(3)、用于在所述储能弹簧的张紧状态下可松脱地锁定所述张紧轮(9)的锁定机构(28)以及爪形联轴器 (20)，该爪形联轴器(20)将自由轮机构(3)耦连到中间轴(2)上以便张紧储能弹簧并且在储能弹簧的张紧的状态中与中间轴(2)脱耦。爪形联轴器(20)包括抗扭地耦连到所述中间轴(2)上的第一联轴器爪(12)、与所述自由轮机构(3)连接的第二联轴器爪(11)、以及布置在联轴器爪(11、12)之间并且抗扭地耦连到所述第一联轴器爪(12)上的同步环 (15)，在爪形联轴器(20)闭合时，所述同步环压到第二联轴器爪(11)上。，下面是用于张紧弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于张紧弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构(1)，所述张紧传动机构(1)包括
-耦连到该储能弹簧上的张紧轮(9)、
-耦连到所述张紧轮(9)上的中间轴(2)、
-能由张紧电机驱动的中间轮(4)、
-耦连到所述中间轮(4)上的自由轮机构(3)、
-用于在所述储能弹簧的张紧状态下可松脱地锁定所述张紧轮(9)的锁定机构(28)以及
-爪形联轴器(20)，其具有抗扭地耦连到所述中间轴(2)上的第一联轴器爪(12)、与所述自由轮机构(3)连接的第二联轴器爪(11)、以及布置在联轴器爪(11、12)之间并且抗扭地耦连到所述第一联轴器爪(12)上的同步环(15)，
-其中，所述第一联轴器爪(12)可平行于所述中间轴(2)的纵向轴线(21)在第一终端位置和第二终端位置之间移动，在所述第一终端位置中，所述第一联轴器爪(12)贴靠在第二联轴器爪(11)上并且在储能弹簧张紧时第一联轴器爪(12)处于第一终端位置，在所述第二终端位置中，所述第一联轴器爪与第二联轴器爪(11)分离并且在储能弹簧的张紧的状态中第一联轴器爪处于第二终端位置，
-并且在第一联轴器爪(12)从第二终端位置移动到第一终端位置中时，所述同步环(15)压到第二联轴器爪(11)上。
2.按照权利要求1所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述同步环(15)相对于所述第一联轴器爪(12)平行于所述中间轴(2)的纵轴线(21)可移动，并且通过弹簧元件(16)耦连到所述第一联轴器爪(12)上，所述弹簧元件在所述同步环(15)和第一联轴器爪(12)之间施加平行于中间轴(2)的纵向轴线(21)的弹力。
3.按照权利要求1或2所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述同步环(15)和第二联轴器爪(11)具有彼此相对应的摩擦面(29、30)，在将所述同步环(15)压靠到第二联轴器爪(11)上时所述摩擦面彼此贴靠，并且设计为截头锥面。
4.按照上述权利要求之一所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述第一联轴器爪(12)通过耦连元件(23)耦连到中间轴(2)上，其中，所述耦连元件(23)导引穿过在所述中间轴(2)中的、垂直于所述中间轴(2)的纵向轴线(21)延伸的横向开口(22)，并且在所述横向开口(22)中能在定义第一联轴器爪(12)的第一终端位置的第一位置和定义第一联轴器爪(12)的第二终端位置的第二位置之间平行于中间轴(2)的纵向轴线(21)移动。
5.按照权利要求4所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述耦连元件(23)设计为管或栓，其纵向轴线垂直于所述中间轴(2)的纵向轴线(21)布置，并且其端部伸入所述第一联轴器爪(12)中的凹部(24)中。
6.按照权利要求4或5所述的张紧传动机构(1)，其特征在于配设有开关销(10)，所述开关销可移动地支承在所述中间轴(2)中的沿中间轴(2)的纵向轴线(21)延伸的纵向开口(25)中，并且耦连到所述耦连元件(23)上。
7.按照权利要求6所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述开关销(10)的控制端部(26)从所述纵向开口(25)伸出，并且在所述张紧轮(9)上布置有控制元件(8)，在储能弹簧的张紧状态中，所述控制元件(8)把所述(10)的控制端部(26)向纵向开口(25)的方向移动，使得所述耦连元件(23)从其第一位置移动到其第二位置中。
8.按照权利要求7所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述控制元件(8)具有径向从所述张紧轮(9)伸出的接触端部，所述接触端部具有倾斜的接触面(27)，在所述开关销移动时所述倾斜的接触面贴靠在所述控制端部(26)上。
9.按照上述权利要求之一所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，两个联轴器爪(11、
12)分别环形围绕所述中间轴(9)延伸。
10.按照上述权利要求之一所述的张紧传动机构(1)，其特征在于设置有耦连到第一联轴器爪(12)上的复位弹簧(14)，在第一联轴器爪(12)的第二末端位置中所述复位弹簧把弹簧力向朝第一终端位置的方向施加到第一联轴器爪(12)上。
11.按照上述权利要求之一所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述自由轮机构(3)具有围绕中间轴(2)延伸的自由轮环(13)，第二联轴器爪(11)与所述自由轮环(13)连接。
12.按照上述权利要求之一所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述中间轮(4)能够通过锥齿轮传动机构(19)被张紧电机驱动。
13.按照上述权利要求之一所述的张紧传动机构(1)，其特征在于，所述锁定机构(28)具有固定地与所述张紧轮(9)连接的凸轮辊(5)和闭锁件(6)，所述闭锁件固定凸轮辊(5)以便锁定所述张紧轮(9)。
14.一种弹簧储能驱动装置，其带有按照上述权利要求之一设计的张紧传动机构(1)。

说明书全文

用于张紧弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构

[0001] 本发明涉及一种用于张紧尤其用于功率开关的弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构。

[0002] 弹簧储能驱动装置尤其用作开合功率开关的驱动装置。功率开关是设计用于高电流和高电压的电气开关，以便尤其能够安全切断高过载电流和短路电流。为此，功率开关具有带有至少一个可移动开关元件的中断器单元，用于断开和闭合电流路径。为了在开关过程中移动开关元件，功率开关准备好了开关过程所需的能量。弹簧储能驱动装置将这种能量存储在储能弹簧中，该弹簧被张紧以存储能量。储能弹簧例如由张紧电机张紧，该张紧电机通过张紧传动机构与储能弹簧连接。类似地，弹簧储能驱动装置例如也用作用于开合分荷保险装置的驱动装置。

[0003] 本发明要解决的技术问题是，提出一种改进的用于张紧弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构。

[0004] 根据本发明，上述技术问题通过权利要求1的特征解决。

[0005] 本发明的有利设计是从属权利要求的内容。

[0006] 根据本发明的用于张紧弹簧储能驱动装置的储能弹簧的张紧传动机构包括耦连到该储能弹簧上的张紧轮、耦连到该张紧轮上的中间轴、能由张紧电机驱动的中间轮、耦连到中间轮上的自由轮机构、用于在储能弹簧的张紧状态下可松脱地锁定张紧轮的锁定机构以及爪形联轴器，所述爪形联轴器将自由轮机构耦连到中间轴上以便张紧储能弹簧，并且在储能弹簧的张紧状态中将自由轮机构与中间轴脱耦。所述爪形联轴器包括抗扭地耦连到中间轴上的第一联轴器爪、与自由轮机构连接的第二联轴器爪、以及布置在联轴器爪之间并且抗扭地耦连到第一联轴器爪上的同步环。第一联轴器爪可平行于中间轴的纵向轴线在第一终端位置和第二终端位置之间移动，在所述第一终端位置中所述第一联轴器爪贴靠在第二联轴器爪上并且在储能弹簧张紧时第一联轴器爪处于第一终端位置，在所述第二终端位置中所述第一联轴器爪与第二联轴器爪分离并且在储能弹簧的张紧的状态中第一联轴器爪处于第二终端位置。在第一联轴器爪从第二终端位置移动到第一终端位置中时，同步环被压到第二联轴器爪上。

[0007] 在储能弹簧张紧时，中间轴通过自由轮机构和爪形联轴器将中间轮的旋转传输到张紧轮上，并且以此通过直接或者间接驱动中间轮的张紧电机实现储能弹簧的张紧。通过锁定机构，张紧轮能够在储能弹簧的张紧状态下被锁定，使得储能弹簧保持张紧直到锁定被松脱，以释放由储能弹簧存储的能量。在储能弹簧的张紧状态中，爪形联轴器将中间轴与自由轮机构和中间轮脱耦，从而尤其在张紧电机空转或者惯性运动时没有力通过中间轮传递到中间轴和张紧轮上。如果没有爪形联轴器，则在储能弹簧的张紧状态中这些力会传递到中间轴和张紧传动机构的耦连到中间轴上的组件上，例如锁定机构的组件，并使这些组件拉紧和承受负载。因此，爪形联轴器在储能弹簧的张紧状态下有利地减小了中间轴和张紧传动机构的耦连在中间轴上的组件的负载。

[0008] 通过第一联轴器爪在中间轴上抗扭的耦连，中间轴的旋转被传输到第一联轴器爪上。第一联轴器爪的可移动性实现了其能耦连到第二联轴器爪上和耦连到与第二联轴器爪连接的自由轮机构上，以便张紧储能弹簧，并且在储能弹簧的张紧状态中使联轴器爪脱耦。

[0009] 在闭合爪形联轴器之前，第二联轴器爪仍是静止的，而第一联轴器爪由于其抗扭地耦连到中间轴上而已经旋转。如果没有同步环，则在闭合爪形联轴器时，第一联轴器爪会通过导致联轴器爪磨损的推力突然将直至此时仍然静止的第二联轴器爪转动。由于同步环抗扭地与第一联轴器爪连接，因此在爪形联轴器闭合时，同步环在第二联轴器爪上的挤压在同步环和第二联轴器爪之间产生摩擦力，该摩擦力对第二联轴器爪的转速逐渐调整到第一联轴器爪的转速。因此，当爪形联轴器闭合时，同步环有利地减小了联轴器爪的负载和磨损。

[0010] 本发明的一种设计方案规定，同步环相对于第一联轴器爪平行于中间轴的纵轴线可移动，并且通过弹簧元件耦连到第一联轴器爪上，该弹簧元件在同步环和第一联轴器爪之间施加平行于中间轴纵向轴线的弹力。由于弹簧元件将同步环耦连到第一联轴器爪上，能够在闭合爪形联轴器时通过弹簧元件增大的弹力实现在同步环和第二联轴器爪之间的摩擦力逐渐增大，并由此有利地进一步缓冲爪形联轴器的闭合。

[0011] 本发明的另一种设计方案规定，同步环和第二联轴器爪具有彼此相对应的摩擦面，在将同步环压紧到第二联轴器爪上时这些摩擦面彼此贴靠，并且设计为截头锥面。在爪形联轴器闭合时，同步环与第二联轴器爪之间通过设计为截头锥面的摩擦面的耦连有利地增大了压紧力，在同步环压紧到第二联轴器爪上时，该压紧力在同步环与第二联轴器爪之间产生摩擦。

[0012] 本发明的另一种设计方案规定，第一联轴器爪通过耦连元件耦连到中间轴上，其中，耦连元件导引穿过在中间轴中的、垂直于中间轴的纵向轴线延伸的横向开口，并且在所述横向开口中能在定义第一联轴器爪的第一终端位置的第一位置和定义第一联轴器爪的第二终端位置的第二位置之间移动。耦连元件例如设计为管或栓，其纵向轴线垂直于中间轴的纵向轴线布置，并且其端部伸入第一联轴器爪中的凹部中。所述耦连元件通过所述耦连元件的移动实现所述第一联轴器爪的移动。

[0013] 此外，例如设置有开关销，该开关销可移动地支承在中间轴中的沿中间轴的纵向轴线延伸的纵向开口中，并且耦连到耦连元件上。第一联轴器爪以此可经由耦连元件通过开关销的移动而在其终端位置之间移动。

[0014] 此外例如规定，开关销的控制端部从中间轴中的纵向开口伸出，并且在张紧轮上布置有控制元件，在储能弹簧的张紧状态中，该控制元件把开关销的控制端部向纵向开口的方向移动，使得耦连元件从其第一位置移动到其第二位置中。例如，控制元件具有从张紧轮径向伸出的接触端部，该接触端部具有倾斜的接触面，在开关销移动时该倾斜的接触面贴靠在开关销的控制端部上。通过控制元件，张紧轮在储能弹簧张紧的位置中耦连到开关销上，其中，控制元件移动开关销并由此打开爪形联轴器。

[0015] 两个联轴器爪中的每个优选地环形围绕中间轴延伸。由此以简单的方式使爪形联轴器能够可靠地耦连到中间轴和自由轮机构上。

[0016] 此外，例如设置有耦连到第一联轴器爪上的复位弹簧，在第一联轴器爪的第二末端位置中该复位弹簧把弹簧力向第一终端位置的方向施加到第一联轴器爪上。通过复位弹簧，当在储能弹簧释放压力的情况下控制元件释放开关销时，第一联轴器爪可从其第二终端位置移动到第一终端位置中。爪式联轴器以此又被闭合并且张紧传动机构在储能弹簧松弛之后准备重新张紧储能弹簧。

[0017] 自由轮机构具有例如绕中间轴延伸的自由轮环，第二联轴器爪与该自由轮环连接。爪形联轴器以此能可靠地耦连到自由轮机构上。

[0018] 中间轮能够例如通过锥齿轮传动机构由张紧电机驱动。由此实现张紧电机的驱动力的转向，这实现弹簧储能驱动装置的紧凑的构造。

[0019] 锁定机构例如具有固定地与张紧轮连接的凸轮辊和闭锁件，所述闭锁件固定凸轮辊以便锁定张紧轮。这通过简单和廉价的锁定机构实现了张紧轮的可靠的可解除的锁定。

[0020] 根据本发明的弹簧储能驱动装置具有根据本发明的张紧传动机构。这种弹簧储能驱动装置的优点由根据本发明的张紧传动机构的前述优点得出。

[0021] 结合以下参照附图更详细地阐述的实施例的描述，本发明的上述特性，特征和优点以及实现方式将更加清楚和更易于理解。附图中：

[0022] 图1是张紧传动机构的立体图和局部剖视图，以及

[0023] 图2是图1的局部放大图。

[0024] 在附图中，彼此相应的部分配有相同的附图标记。

[0025] 图1和2示出张紧传动机构1的立体图和部分剖视图，该张紧传动机构1用于张紧弹簧储能驱动装置的储能弹簧(未示出)，其中，图2示出图1的局部放大图。储能弹簧例如是弹簧储能驱动装置的接通弹簧，该接通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此外包括张紧轮9、中间轴2和中间轮4。

[0026] 张紧轮9固定地与凸轮17和张紧轴18连接，并通过张紧轴18耦连到储能弹簧上。

[0027] 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。

[0028] 中间轴2耦连到张紧轮9和中间轮4上，以便将中间轮4的旋转传递到张紧轮9上，以便张紧储能弹簧。中间轴2与张紧轮9之间的耦连装置是齿轮耦连装置，该齿轮耦连装置由张紧轮9的齿圈和中间轴2的与其对应的齿轮环构成。

[0029] 中间轮4经由自由轮机构3和爪形联轴器20耦连到中间轴2上，其中，自由轮机构3将中间轮4与爪形联轴器20连接。爪形联轴器20具有抗扭地耦连到中间轴2上的第一联轴器爪12、与自由轮机构3的自由轮内环13连接的第二联轴器爪11、布置在联轴器爪11、12之间的同步环15和弹簧元件16。联轴器爪11、12和同步环15分别环形围绕中间轴2延伸。

[0030] 第一联轴器爪12可在第一终端位置和第二终端位置之间轴向地、即平行于中间轴2的纵向轴线21移动，在第一终端位置中第一联轴器爪贴靠在第二联轴器爪11上并且第一联轴器爪在储能弹簧张紧时处于第一终端位置，在第二终端位置中，第一联轴器爪与第二联轴器爪11分离并且第一联轴器爪在储能弹簧张紧的状态中处于第二终端位置。爪形联轴器20为了张紧储能弹簧而将自由轮机构3和中间轮4耦连到中间轴2上，并且在储能弹簧的张紧的状态中将自由轮机构3和中间轮4与中间轴2脱耦。

[0031] 同步环15抗扭地耦连到第一联轴器爪12上，并且相对于第一联轴器爪12可轴向移动。为此，同步环15例如具有轴向延伸的齿，该齿伸入到第一联轴器爪12中相应的凹部中。或者第一联轴器爪12具有轴向延伸的齿，这些齿伸入同步环15中的相应凹部中。同步环15与第一联轴器爪12的其他抗扭但轴向可移动的连接同样是可行的。弹簧元件16螺旋式围绕中间轴2在第一联轴器爪12和同步环15之间延伸，使得张紧的弹簧元件16在同步环15和第一联轴器爪12之间施加轴向作用的弹力。

[0032] 在第一联轴器爪12从第二终端位置移动到第一终端位置时，同步环15被弹簧元件16压紧到第二联轴器爪11上。同步环15和第二联轴器爪11具有彼此对应的摩擦面29、30，在同步环15压紧到第二联轴器爪11上时，摩擦面彼此贴靠并且设计为截头锥面。

[0033] 当张紧轴18越过上止点时，在储能弹簧张紧时，自由轮机构3将中间轮4与中间轴2脱耦。

[0034] 为了将第一联轴器爪12抗扭且可轴向移动地耦连到中间轴2上，第一联轴器爪12和中间轴2例如具有齿部。

[0035] 为了将第一联轴器爪12从其第一终端位置移动到第二终端位置，中间轴2在第一联轴器爪12的区域中具有长孔状的横向开口22，该横向开口垂直于纵轴线21地延伸穿过中间轴2。与第一联轴器爪12连接的耦连元件23导引通过该横向开口22，该耦连元件23可在横向开口22中在定义第一联轴器爪12的第一终端位置的第一位置和定义第一联轴器爪12的第二终端位置的第二位置之间移动。在附图所示实施例中，耦连元件23设计为管，该管的端部伸入第一联轴器爪12中的凹部24中。替选的是，耦连元件23也可以例如设计为栓件。

[0036] 此外，中间轴2具有沿其纵轴线21延伸的纵向开口25，该纵向开口25从横向开口22延伸到中间轴2的在张紧轮侧的端部。开关销10轴向可移动地支承在纵向开口25中，该开关销10具有从纵向开口25伸出的控制端部26并且在纵向开口25中延伸直至耦连元件23。

[0037] 在张紧轮9上布置有控制元件8，在储能弹簧的张紧状态下该控制元件把开关销10的控制端部26朝纵向开口25的方向移动，使得耦连元件23从其第一位置移动到第二位置中。控制元件8具有从张紧轮9径向伸出的具有倾斜的接触面27的接触端部，在开关销10移动时该倾斜的接触面贴靠到开关销的控制端部26上。控制元件8例如布置在张紧轮9上的一位置处，当张紧轮9继续转动约三度时，在张紧轴18到达上止点之后，接触面27在这一位置中接触开关销10的控制端部26。

[0038] 此外，螺旋式围绕中间轴2延伸的复位弹簧14耦连到第一联轴器爪12上。复位弹簧14接合在第一联轴器爪12的背向第二联轴器爪11的端部上并且在第一联轴器爪12的第二终端位置中，把弹簧力朝第一终端位置的方向施加到第一联轴器爪12上。

[0039] 张紧传动机构1还具有用于在储能弹簧的张紧状态下将张紧轮9可解除地锁定的锁定机构28。在图中示出的实施例的锁定机构28具有布置在凸轮17上的凸轮辊5以及闭锁件6，该闭锁件6固定凸轮辊5以便锁定张紧轮9。在联轴器爪11、12分离之后，凸轮辊5碰到闭锁件6并且在该位置中被闭锁件6锁定，例如当张紧轮9已继续转动约10度，在张紧轴18已到达上止点之后。在此，通过自由轮机构3和在耦连到中间轮4上的附加轴7上的返回锁定装置阻止凸轮辊5从闭锁件6上弹回。

[0040] 由于在储能弹簧的张紧状态下联轴器爪11、12彼此分离，因此在储能弹簧的张紧状态中，中间轴2和耦连在中间轴上的组件(例如闭锁件6和凸轮辊5与中间轮4脱耦并且例如在张紧电机空转时不通过中间轮4加载和张紧。以此有利地尤其减小闭锁件6、凸轮辊5和自由轮机构3的负载并且防止张紧传动机构1的这些组件由该负载造成的磨损或者损坏。

[0041] 为了释放存储在张紧的储能弹簧中的能量，解除闭锁件6在凸轮辊5上的耦连。松弛的储能弹簧使张紧轮9沿与储能弹簧的张紧时相同的旋转方向旋转，控制元件8由此又释放开关销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到第一终端位置中，从而爪形联轴器20又被闭合。在此，同步环15通过弹簧元件16压到第二联轴器爪11上。同步环15在第二联轴器爪11上的压紧在同步环15的摩擦面29和第二联轴器爪11的摩擦面
30之间产生摩擦。由该摩擦产生的在同步环15和第二联轴器爪11之间的摩擦力把第二联轴器爪11的转速逐渐调整为同步环15和第一联轴器爪12的转速。在爪形联轴器20闭合之后，张紧传动机构1准备重新张紧储能弹簧。

[0042] 尽管已经通过优选实施例详细说明和描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本发明保护范围的情况下从中得出其他变型。

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