Mechanische Antriebsvorrichtung für Stufenschaltapparate, insbesondere für elektrische Fahrzeuge. Gegenstand der Erfindung ist eine me chanische Antriebsvorrichtung für Stufen sehaltapparate, insbesondere für elektrische Fahrzeuge.
Bei Schaltapparaten für elektrische Fahr zeuge hat sich häufig der Missstand gezeigt, dass infolge zu langsamen Überganges eines Kontaktorganes und der mit letzterem me- ehanisch verbundenen Antriebsglieder in die nächste Schaltstufe Beschädigungen eintra ten. Dieser Übelstand zeigte sich besonders dann, wenn bei grossen Schaltvorrichtungen die Bewegung des Kontaktorganes erhebliche physische Kräfte und ein grosses Überset zungsverhältnis zwischen erstem Antriebs glied und Kontaktorgan erforderte, derart, dass im Vergleich zum letzten Antriebsglied das erste einen viel grösseren Weg, zum Bei- ,spiel eine Umdrehung, ausführen musste.
Aber auch in Fällen, wo der den Apparat Bedienende aus andern Gründen, zum Bei spiel aus Lässigkeit, das erste Glied (Kurbel oder Handrad) zu langsam bewegte, wurden die Kontakte beim Einschalten zusammen- geschweisst, oder beim Ausschalten durch Stehfeuer beschädigt.
Diese Nachteile werden gemäss der Erfin dung dadurch vermieden, dass die Antriebs vorrichtung Mittel einbegreift, welche den Zeitaufwand für den Schaltvorgang, das heisst die Bewegung des beweglichen Kon- taktorganes, in beiden Drehrichtungen ganz unabhängig machen von der Grösse des We ges, den ein handbetätigtes Antriebsglied zu rücklegen muss, um den Übergang aus einer gegebenen Schaltstellung oder Stufe des Ap parates in eine andere zu bewirken, bezw. ganz unabhängig gestalten von dem Zeitauf wand, den der den Apparat Bedienende braucht, um das genannte Antriebsglied aus einer gegebenen Stellung in eine andere zu bringen, zum Zwecke, den Schaltvorgang zu einem plötzlichen zu machen.
Es ist einleuchtend, dass bei einem derart ausgebildeten Stufenschaltapparat dessen Grösse und das erforderliche Drehmoment einerseits für die Leichtigkeit der Bedienung und anderseits für den Schutz gegen Be- triebsstörungen infolge Anbrennen der Kon takte, hinfort keine Rolle mehr spielen wer den.
Die Zeichnung veranschaulicht eine bei spielsweise Ausführungsform des Erfin dungsgegenstandes, wie sie für den Betrieb elektrischer Fahrzeuge anwendbar ist.
Fig. 1 entspricht einer Fahrstellung, in welcher ein Einzelschalter geschlossen ist; Fig. 2 zeigt die Stellung einzelner Teile während der Drehung des Handrades, wel ches das handbetätigte Antriebsglied bildet; Fig. 3 zeigt die Stellung, in welcher das Handrad um eine Stufe in umgekehrter Rich tung, wie in Fig. 2 gezeigt, gedreht worden ist; Die Fig. 4 bis 7 zeigen Einzelheiten der Anordnung.
Gemäss der gezeigten Ausführung sitzen die Kegelräder 8, 8' lose auf der durch Hand rad 1 drehbaren Welle 3. Je nach der Dreh richtung der mit Welle 3 durch Keil verbun denen Klinkenscheiben 9, 9' wird das Kegel rad 8 oder 8' in Drehung versetzt. Dabei schnappt die eine der beiden Klinkenschei ben, welche bei einer gegebenen Drehrieh- tung ihr zugehöriges Kegelrad nicht mit nimmt, über die Nocken der Gegenscheibe einfach hinweg. Im Falle der Fig. 1 und 2 ist es das Kegelrad 8', welches durch die Klinkenscheibe 9' mitgenommen wird.
Die Kegelräder 8, 8' können ein Kegelrad 11 treiben, das mit Welle 10 fest verbunden ist, welches aber, gleichgültig ob es durch Kegel rad 8 oder 8' angetrieben wird, immer in der gleichen Richtung dreht. Mit Welle 10 ist ferner eine Unrundscheibe 12 fest verbun den, welche auf den Exzenterhebel 13 arbei tet. Eine Feder 14 ist mit ihrem innern Ende 14' (Fig. 4) auf Welle 10 befestigt, während ihr anderes Ende 14" mit dem Fe dergehäuse 15 fest verbunden ist.
Ein auf der Welle 3 sitzendes Kegel getriebe 23 steuert eine Umstellvorrichtung 22, durch welche eine Kupplung 21 so ein- bezw. ausgeschaltet wird, dass die Schaltwelle welche im vorliegenden Falle das die Schaltung unmittelbar bewirkende Glied bil- det, in der einen oder andern Richtung ge dreht und dadurch eine Vorwärts- oder Rück wärtsschaltung der Hüpfer bewirkt wird.
Der Arbeitsvorgang gestaltet sich wie folgt: Durch die Drehung der Welle 10 wird die Feder 14 gespannt. Eine Drehung des Feder gehäuses 15 wird aber vorläufig durch den mit ihm verbundenen Mitnehmerstift 16 ver hindert, der dauernd am Exzenterhebel 13 a a ngreift (vergleiche Fig. 5, 6, 7) und der sei nerseits durch den N ochen der unbeweglichen Sperrscheibe 17, an dem er anliegt, an einer Bewegung vorerst verhindert ist.
Erst nach dem das Schaltrad 1 einen gewissen, im vor aus bestimmbaren Schaltwinkel überschritten hat, wird durch die mittelst der Unrund scheibe 12 veranlasste Abwärtsbewegung von Exzenterhebel 13 dieser aus dem Bereich des ihn sperrenden Nockens gebracht und springt dann infolge der Wirkung von Feder 14, die durch den Mitnehmer 16 auf Hebel 13 über tragen wird, auf den nächstfolgenden Nocken (Fig. 7) der Sperrscheibe 17 über, solcher weise, wie noch erläutert werden soll, den Schalter veranlassend, eine Schaltstufe zu rückzulegen.
Bei diesem Vorwärtsschalten wird der Exzenterliebel 13 von Enrundscheibe 12 so gesteuert, dass er selbsttätig in die nächste Sperrstellung gelangt.
Die C nrundsclteibe 12, nachdem sie das Ausklinken des Exzenterhebels 13 bewirkt hat, verbleibt in ihrer Stellung und nur der Hebel 13 wird gedreht.
Mit dem Federgeliä.use 15 ist das Kegel rad<B>VK</B> fest verbunden, das die Kegelräder 19, 19' antreiben kann, welche die Drehbewe gung der senkrechten Welle 20 bewirken. Die Drehrichtung dieser letzteren ist abhän gig von der Stellung der durch einen Keil mit Welle 20 verbundenen und auf ihr gleit bar aufgebrachten Kupplung 21, welche ihrerseits von der Umstellvorrichtung 22 ge steuert wird, und je nach ihrer Stellung die Welle 20 durch das Kegelrad 19 oder 19' drehen lässt. Auf der Welle 3 ist ein Kegelgetriebe 23 angeordnet mit einer Schaltwelle 24, auf welcher das Schaltkreuz 25 sitzt, das mit seinen Schenkeln 25' auf die längsverschieb baren Anschläge 22', 22''einwirkt.
Bei der in Fig. 1 vorausgesetzten Drehrichtung (ver gleiche Pfeilrichtung) ist mittelst Kupplung 21 das Kegelrad 19' mit Welle 20 verbun den, und weil das auf der von Kegelrad 11 gesteuerten Welle 10 sitzende Kegelrad 18, wie das Kegelrad 11, immer in der gleichen Richtung gedreht wird, wird die Schaltwelle 5 des mechanisch gesteuerten Hüpfers über das Kegelgetriebe 26 in der Richtung des ge zeichneten Pfeils gedreht.
Es ergibt sich aus dem Vorstehenden, dass ganz unabhängig von der Grösse des Bogen winkels, um den das Handrad gedreht wer den muss, um den Übergang aus einer ge gebenen Schaltstellung in eine nächste zu be wirken, bezw. ganz unabhängig von dem Zeitaufwand, den der den Schaltapparat Be dienende braucht, um ein handbetätigtes Schaltorgan, in diesem Falle ein Handrad, aus einer bestimmten Schaltstellung in eine andere zu bringen, durch die Wirkung der in der ersten Phase der Schaltbewegung selbst tätig gespannten Feder 14, die Schaltung vollendet wurde und dass hierbei der Schalt vorgang ein plötzlicher ist.
Die Rückwärtsschaltung wird durch Um kehr der Drehrichtung des Handrades 1 ver- anlasst. Dann arbeitet die Klinkenscheibe 9 auf das Kegelrad 8 (vergleiche Fig. 3), und das Kegelrad 11 und damit die Welle 10, und die Unrundscheibe 12 werden in der glei chen Richtung wie für die Vorwärtsschal tung angetrieben.
Bei Änderung der Drehrichtung des Handrades 1 wird in der ersten Phase der Drehbewegung, in welcher die Feder 14, wie vorher, gespannt wird, auch die Kupplung 21 vermittelst des durch Welle 3 gesteuerten Kegelgetriebes 23 umgeschaltet.
In Fig. 3 ist ersichtlich, dass durch das Schaltkreuz 25 der obere bewegliche An, schlag 22" der Umstellvorrichtung 22 aus seiner vorherigen Stellung zurückgeführt wurde.
Aus der gezeichneten Anordnung wird auch klar, dass eine Weiterdrehung des Hand rades 1 in der in Fig. 3 angenommenen Rich tung keinen weiteren Einfluss auf die Stel lung der Umstellvorrichtung 22 haben kann. Erst bei Umkehr der Drehrichtung des Schaltkreuzes 25 wird bei Auftreffen eines Kreuzschenkels 25' auf den Anschlag 22' eine neue Umstellung bewirkt.
Infolge der solcherweise veranlassten Um legung der Kupplung 21 übernimmt nunmehr das Kegelrad 19 die Drehung der Welle 20, und zwar in einer Richtung, die derjenigen für die Vorwärtsschaltung entgegengesetzt ist, mit der Wirkung, dass sich auch die Schaltwelle 5 in anderer Richtung dreht und eine Rückschaltung des Hüpfers erfolgt.
Die Einrichtung lässt. sich auch ohne An wendung eines Exzenters ausführen.
Statt der Einzelschalter kann auch eine Schaltwalze vorgesehen werden.
Die Anordnung, wenn beispielsweise auf die Schaltapparate elektrischer Fahrzeuge angewendet, kann auch so getroffen werden, dass die Antriebsvorrichtung nur auf die Fun- kenschalter der Schaltanlage arbeitet.
Mechanical drive device for tap changers, in particular for electric vehicles. The invention relates to a mechanical drive device for step sehaltapparate, in particular for electric vehicles.
In switching devices for electric vehicles, the problem has often been shown that damage occurs as a result of the slow transition of a contact element and the drive elements mechanically connected to the next switching stage. This deficiency was particularly evident when the movement of large switching devices the contact element required considerable physical forces and a large transmission ratio between the first drive element and contact element, in such a way that, compared to the last drive element, the first had to carry out a much larger path, for example one revolution.
But also in cases where the operator of the device moved the first link (crank or handwheel) too slowly for other reasons, for example out of nonchalance, the contacts were welded together when switched on or damaged by standing fire when switched off.
According to the invention, these disadvantages are avoided in that the drive device includes means which make the time required for the switching process, that is, the movement of the movable contact element, completely independent of the size of the path that is manually operated in both directions of rotation Drive member has to travel to cause the transition from a given switch position or level of the Ap parates to another, respectively. make completely independent of the Zeitauf wall that the operator needs to bring the said drive member from a given position to another, for the purpose of making the switching process to a sudden.
It is obvious that with a tap changer designed in this way, its size and the required torque on the one hand for ease of operation and on the other hand for protection against operational disruptions due to burning of the contacts no longer play a role.
The drawing illustrates an example embodiment of the invention as it is applicable to the operation of electric vehicles.
1 corresponds to a driving position in which an individual switch is closed; Fig. 2 shows the position of individual parts during the rotation of the handwheel, wel Ches forms the hand-operated drive member; Fig. 3 shows the position in which the handwheel by one step in the reverse direction, as shown in Fig. 2, has been rotated; Figs. 4 to 7 show details of the arrangement.
According to the embodiment shown, the bevel gears 8, 8 'sit loosely on the shaft 3 rotatable by hand wheel 1. Depending on the direction of rotation of the pawl disks 9, 9' connected to shaft 3 by wedge, the bevel gear 8 or 8 'is in rotation offset. One of the two ratchet disks, which does not take its associated bevel gear with it in a given direction of rotation, simply snaps over the cams on the counter disk. In the case of FIGS. 1 and 2, it is the bevel gear 8 'which is carried along by the ratchet 9'.
The bevel gears 8, 8 'can drive a bevel gear 11 which is firmly connected to shaft 10, but which, regardless of whether it is driven by bevel gear 8 or 8', always rotates in the same direction. With shaft 10 a non-circular disc 12 is also firmly verbun the, which tet on the eccentric lever 13 arbei. A spring 14 is attached with its inner end 14 '(Fig. 4) on shaft 10, while its other end 14 "with the Fe dergehäuses 15 is firmly connected.
A bevel gear 23 seated on the shaft 3 controls a changeover device 22 through which a clutch 21 is turned on and off. it is switched off that the selector shaft, which in the present case forms the link directly causing the shift, rotates in one direction or the other, thereby causing the hoppers to shift forward or backward.
The working process is as follows: By rotating the shaft 10, the spring 14 is tensioned. Rotation of the spring housing 15 is temporarily prevented by the driving pin 16 connected to it, which constantly engages on the eccentric lever 13 aa (compare FIGS. 5, 6, 7) and which is on the other hand through the notch of the immovable locking disk 17 which it is present is prevented from moving for the time being.
Only after the ratchet wheel 1 has exceeded a certain switching angle, which can be determined in front of, is the downward movement of eccentric lever 13 caused by the eccentric lever 13 by means of the non-circular disk 12 and then moved out of the area of the cam locking it and then jumps as a result of the action of spring 14, is carried by the driver 16 on lever 13 over, to the next following cam (Fig. 7) of the locking disk 17, such as, as will be explained, causing the switch to move a switching stage to.
During this forward shift, the eccentric sweep 13 is controlled by the round disk 12 in such a way that it automatically moves into the next locked position.
The circular disk 12, after it has caused the eccentric lever 13 to disengage, remains in its position and only the lever 13 is rotated.
The bevel gear <B> VK </B>, which can drive the bevel gears 19, 19 ', which cause the rotation of the vertical shaft 20 to rotate, is firmly connected to the Federgeliä.use 15. The direction of rotation of the latter is dependent on the position of the connected by a wedge with shaft 20 and applied to it slidable clutch 21, which in turn is controlled by the switching device 22 ge, and depending on its position, the shaft 20 through the bevel gear 19 or 19 'can be turned. On the shaft 3 a bevel gear 23 is arranged with a shift shaft 24 on which the shift cross 25 sits, which acts with its legs 25 'on the longitudinally displaceable stops 22', 22 ''.
In the direction of rotation presupposed in Fig. 1 (ver same arrow direction) the bevel gear 19 'is verbun by means of clutch 21 with shaft 20, and because the bevel gear 18, like the bevel gear 11, seated on the bevel gear 11 controlled shaft 10, always in the is rotated in the same direction, the shift shaft 5 of the mechanically controlled hopper is rotated via the bevel gear 26 in the direction of the arrow drawn GE.
It follows from the foregoing that regardless of the size of the arc angle by which the handwheel must be rotated to effect the transition from one given switch position to the next, respectively. regardless of the amount of time it takes for the operator to move a manually operated switching device, in this case a handwheel, from one switching position to another, through the action of the spring 14, which is actively tensioned in the first phase of the switching movement , the shift has been completed and that the shift is sudden.
The reverse shift is initiated by reversing the direction of rotation of handwheel 1. Then the ratchet 9 works on the bevel gear 8 (see Fig. 3), and the bevel gear 11 and thus the shaft 10, and the non-circular disk 12 are driven in the same direction as for the forward switching device.
When the direction of rotation of the handwheel 1 changes, in the first phase of the rotary movement, in which the spring 14 is tensioned as before, the clutch 21 is also switched by means of the bevel gear 23 controlled by shaft 3.
In FIG. 3 it can be seen that the upper movable stop 22 ″ of the changeover device 22 has been returned from its previous position by the switching cross 25.
It is also clear from the arrangement shown that further rotation of the handwheel 1 in the direction assumed in FIG. 3 cannot have any further influence on the position of the switching device 22. Only when the direction of rotation of the switch cross 25 is reversed, a new changeover is effected when a cross leg 25 'hits the stop 22'.
As a result of the order in which the clutch 21 is laid, the bevel gear 19 now takes over the rotation of the shaft 20, in a direction opposite to that for the forward shift, with the effect that the shift shaft 5 also rotates in the other direction and one The hopper is switched back.
The facility leaves. can also be carried out without using an eccentric.
Instead of the individual switches, a switch drum can also be provided.
The arrangement, if applied to the switchgear of electric vehicles, for example, can also be made so that the drive device only works on the spark switch of the switchgear.