CH620747A5

CH620747A5 - Device for the mechanical connection of a drive to a driving element and its use in an actuator for a relief damper in ventilation and air-conditioning systems

Info

Publication number: CH620747A5
Application number: CH1523176A
Authority: CH
Inventors: Walter Linsi; Walter Burkhalter
Original assignee: Belimo Automation
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1976-12-03
Publication date: 1980-12-15
Also published as: DE2700929B2; DE2700929C3; DE2700929A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechani- zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. The invention relates to a device for the mechanical drawing features of claim 1.

sehen Verbinden eines Antriebes mit einem anzutreibenden Es wird also hier ebenfalls das Schlingkupplungsprinzip see Connecting a drive to a drive to be driven So here is the wrap coupling principle

Element, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben verwendet, dadurch jedoch eine Kupplung geschaffen, bei der und beispielsweise aus der DE-PS 112 158 bekannt ist sowie 60 der Antrieb und der Abtrieb nicht reversierbar sind. Normaderen Verwendung. lerweise erfolgt der Antrieb so, dass die Schraubenfeder — Element as used in the preamble of claim 1, but thereby creating a coupling in which, for example, from DE-PS 112 158 is known and 60 the drive and the output are not reversible. Normaderen use. The drive is usually made so that the coil spring -

Die darin beschriebene Schlingkupplung, bei der sich eine ein Kupplungselement — durch Umschlingungswirkung den Schraubenfeder um zwei miteinander fluchtende Wellenenden Abtrieb mitnimmt. Das Torsionsenergie speichernde Organ legt, bewirkt, dass eine Kupplung von der einen Welle zur speichert entsprechend dem übertragenen Drehmoment eine anderen in einer Drehrichtung erfolgt, und dass bei Umkehr 6J gewisse Drehenergie. Wenn nun aus irgendeinem Grunde des Drehsinnes desselben Wellenendes eineEntkupplung auto- das Antriebsmoment abnimmt, so erfolgt wegen der im Ormatiseli erfolgt. Wenn das andere Wellenende angetrieben gan innewohnenden Torsionsenergie eine Umkehrung des wird, so ergibt sich — aber in jeweils umgekehrten Drehrich- Drehsinnes gegenüber dem Abtriebsteil, wodurch sich die The loop clutch described therein, in which a clutch element takes the output by means of the looping action of the coil spring around two mutually aligned shaft ends. The torsional energy-storing element sets, causes a coupling from one shaft to the other to take place in one direction of rotation in accordance with the transmitted torque, and, when reversed, 6J certain turning energy. If for some reason the direction of rotation of the same shaft end decouples auto- the drive torque decreases, it takes place because of that in the Ormatiseli. If the other shaft end is driven, the inherent torsional energy becomes a reversal of the result, but in the opposite direction of rotation in relation to the driven part, whereby the

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Schlingkupplung der Schraubenfeder öffnet. Wenn also der Antrieb abgeschaltet wird, so werden Antrieb und Abtrieb sofort selbsttätig entkuppelt und der Abtrieb kann in der Gegenrichtung gedreht werden, um beispielsweise eine Brandschutzklappe bei Stromausfall zu schliessen. 5 Looping clutch of the coil spring opens. If the drive is switched off, the drive and output are automatically decoupled and the output can be turned in the opposite direction, for example to close a fire damper in the event of a power failure. 5

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird anschliessend anhand einer Zeichnung erläutert. An embodiment of the subject matter of the invention is subsequently explained with reference to a drawing.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der an einem Stell- io antrieb in Arbeitslage auftretenden Drehmomente; 1 shows a schematic representation of the torques occurring on an actuator in the working position;

Fig. 2 eine Darstellung analog derjenigen nach Fig. 1, beim Auftreten einer negativen Drehmomentänderung des Antriebs ; FIG. 2 shows a representation analogous to that according to FIG. 1 when a negative torque change of the drive occurs;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung. Fig. 3 shows a longitudinal section through a device.

Der Motor eines Stellantriebes erzeugt ein Drehmoment Dl. Dieses Drehmoment Dl wird über ein Getriebe auf den Wert 2 verstärkt. Dem Drehmoment D2 steht ein Reibungsmoment D3 und ein Drehmoment D4 einer Energie-Speicherfeder gegenüber. 20 The motor of an actuator generates a torque Dl. This torque Dl is amplified to the value 2 via a gear. The torque D2 is opposed by a friction torque D3 and a torque D4 of an energy storage spring. 20th

Zwischen dem Getriebe und der Klappe mit der Speicherfeder muss zur möglichen Trennung der Gegenmomente D3, D4 und des Drehmomentes D2 eine Kupplung angeordnet werden. A clutch must be arranged between the gearbox and the flap with the spring to separate the countertorques D3, D4 and the torque D2.

Der Spannungsausfall am Motor ist bei bekannten Vor- 25 richtungen das Signal für das Lösen der Kupplung. Da die erfindungsgemässe Kupplung jedoch rein mechanisch aufgebaut ist, muss dazu ein anderer Signalgeber herangezogen werden. The power failure on the motor is the signal for releasing the clutch in known devices. However, since the coupling according to the invention is constructed purely mechanically, another signal transmitter must be used.

Schneidet man gedanklich das Kraftsystem im gestrichel- 30 ten Bereich gemäss Fig. 1 auf, so ist ersichtlich, dass im Gleichgewichts- bzw. Betriebsfall das Drehmoment D2 gleich gross sein muss wie die Summe der Drehmomente D3 und D4. If one mentally cuts open the force system in the dashed region according to FIG. 1, it can be seen that in the case of equilibrium or operation, the torque D2 must be the same as the sum of the torques D3 and D4.

Fällt jetzt am Motor die Spannung aus, so bleibt im er- 35 sten Augenblick dieses Drehmoment-Gleichgewicht mit umgekehrten Vorzeichen erhalten; denn auch bei zurückzudrehendem Motor ist im ersten Moment an der Kupplung dieses Gleichgewicht der Drehmomente vorhanden. Deshalb kann nicht die Grösse des Drehmomentes an der Kupplung als Aus- 40 lösesignal verwendet werden. Der Motor wird aber durch das Drehmoment D4 der energiespeichernden Feder an der Klappe zurückgedreht, indem diese Feder versucht, die Klappe in die Schliesslage zu ziehen. Diese Zurückdrehbewegung wird als Auslösesignal für die Kupplung verwendet. 45 If the voltage on the motor fails now, this torque balance with the opposite sign is maintained at the first moment; because even when the engine has to be turned back, this balance of the torques is present at the clutch for the first time. Therefore, the size of the torque on the clutch cannot be used as a trigger signal. However, the motor is turned back by the torque D4 of the energy-storing spring on the flap, by this spring trying to pull the flap into the closed position. This turning back movement is used as a trigger signal for the clutch. 45

Für das Zurückdrehen des Motors über die Getriebestufen bedarf es aber eines sehr grossen Drehmomentes. Müsste die energiespeichernde Feder D4 für die Bewegung der Klappe in ihre Sicherheitslage, d. h. für die Erzeugung des Reibungsmomentes D3 und des Drehmomentes D2 zum Rückwärts- 50 treiben des Motors aufkommen, so würde der Sicherheitsfunktion der Klappe ein sehr wesentlicher Kraftbedarf entfremdet (AD = D4 — D3 — D2). Dies ist aber in der Praxis nicht zulässig. Aus diesem Grunde wird, wie Fig. 2 zeigt, eine Kupplung eingebaut und zwischen Kupplung und Luftklappe 55 vorteilhafterweise eine Kupplungsfeder (D5) eingelegt, deren Energie beim Entspannen voll zum Entkuppeln verwendet werden kann. Wird nun die Spannung zum Motor unterbrochen, so sorgt in erster Linie die Kupplungsfeder (D5) für das Lösen der Kupplung. Diese (D5) und die energiespei- 60 chernde Feder (D4) bewirken das sofortige Rückdrehen der Klappe bei abgekuppeltem Getriebe in Sicherheitslage, wie anschliessend eingehender erläutert wird. However, a very large torque is required to turn the motor back over the gear stages. The energy-storing spring D4 would have to move the flap into its safety position, i. H. to generate the frictional torque D3 and the torque D2 for driving the motor backwards, the safety function of the flap would be estranged from a very substantial power requirement (AD = D4 - D3 - D2). However, this is not permitted in practice. For this reason, as shown in FIG. 2, a clutch is installed and a clutch spring (D5) is advantageously inserted between the clutch and the air flap 55, the energy of which can be fully used for decoupling when relaxing. If the voltage to the motor is now interrupted, the clutch spring (D5) primarily releases the clutch. This (D5) and the energy-saving spring (D4) cause the flap to turn back immediately when the gearbox is uncoupled, as will be explained in more detail below.

Unter Strom erzeugt der Motor ein Moment Dl, welches über ein Getriebe auf D2 verstärkt wird. Das Drehmoment 65 D2 wird über die Kupplung auf die sehr starke Rückdrehfeder (D5) übertragen. Diese überträgt das gleiche Moment auf die sich drehende Klappe und die Energiespeicherfeder mit den Gegendrehmomenten D3 bzw. D4. Ist die Klappe in der Betriebsendlage am Anschlag, so ändern sich die Momente D4 und D3 nicht mehr. Der Motor dreht weiter und speichert nun, unter geringer Torsionsenergieaufnahme und geringer Formänderung, weitere Energie in der Rückdrehfeder (D5), und zwar solange, bis die Drehmomente den Motor zum Stillstand zwingen. Wird nun die Betriebsspannung zum Motor unterbrochen (Fig. 2), so öffnet sich die «aufgezogene» Rückdrehfeder (D5) entgegen ihrem Aufziehdrehsinn. Bei Beginn dieser Rückwärtsbewegung öffnet sich die Kupplung, indem sich die Umschlingung der Kupplungsfeder (D5) löst. Die Energiespeicherfeder (D4) kann nun mithelfen, bei gelöster Kupplung die Klappe entgegen dem Reibungsmoment D3 in die geschlossene Sicherheitsstellung zurückzu-schwenken. The motor generates a torque D1 under current, which is amplified via a gearbox to D2. The torque 65 D2 is transmitted via the clutch to the very strong return spring (D5). This transmits the same torque to the rotating flap and the energy storage spring with the counter torques D3 and D4. If the flap is in the operating end position at the stop, the moments D4 and D3 no longer change. The motor continues to rotate and now stores further energy in the return spring (D5), with low torsional energy absorption and slight change in shape, until the torques force the motor to stop. If the operating voltage to the motor is now interrupted (Fig. 2), the «wound» return spring (D5) opens against its winding direction. When this backward movement begins, the clutch opens by loosening the loop of the clutch spring (D5). The energy storage spring (D4) can now help to swing the flap back into the closed safety position against the frictional torque D3 when the clutch is released.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3 die Funktion eines Ausführungsbeispiels beschrieben. The function of an exemplary embodiment is described below with reference to FIG. 3.

Das Drehmoment D2 wird von einem Getriebe her (nicht dargestellt) auf eine Zahnscheibe 1 übertragen. Die Zahnscheibe 1 ist mit einem Treiber 2 fest verbunden, der seinerseits drehbeweglich auf einer Welle 3 sitzt. Dreht sich die über das Getriebe angetriebene Zahnscheibe 1, so wird eine am Treiber 2 kraftschlüssig festgehaltene Schraubenfeder 4, im entsprechenden Drehsinn gewickelt, mitgedreht. Die drehende Schraubenfeder, als Kupplungsfeder 4 ausgebildet, wird an ihrem anderen Ende an eine Innenschulter eines Gehäuses 5 gepresst und durch dieses Gehäuse 5 durch Kraftschluss vorerst festgehalten bzw. gebremst. Daher zieht sich, am unteren Ende gedreht, am oberen festgehalten, diese Feder 4 beim Drehen des Treibers 2 radial zusammen. Sie umschlingt dann einen Mitnehmer 6 entsprechend fester. Dieser Mitnehmer 6 ist über eine kräftige Rückdrehfeder 7 mit einer Nabe 8 verbunden, die ihrerseits fest auf der Welle 3 sitzt. Die beiden Enden der Feder 7 sitzen drehfest auf den Teilen 6 und 8. Dadurch wird die Welle 3 mitgedreht und das Drehmoment über ein ebenfalls fest mit der Welle 3 verbundenes Zahnrad 9 über ein weiteres Zahnrad oder ein Zahnsegment 10 auf die zu betätigende Klappe, das anzutreibende Element (nicht dargestellt), übertragen. Beim Drehen der Klappe wird gleichzeitig die energiespeichernde Feder gespannt (analog D4). Ist die Klappe in ihrer Arbeitsendstellung an einem Endanschlag angelangt, nimmt die Rückdrehfeder 7 die weitere Antriebsenergie auf, bis der Motor zum Stillstand kommt. The torque D2 is transmitted from a gearbox (not shown) to a toothed disk 1. The toothed disc 1 is firmly connected to a driver 2, which in turn is rotatably seated on a shaft 3. If the toothed disc 1 driven by the gear rotates, a helical spring 4, which is non-positively held on the driver 2, is also rotated in the corresponding direction of rotation. The rotating helical spring, designed as a coupling spring 4, is pressed at its other end to an inner shoulder of a housing 5 and is initially held or braked by this housing 5 by frictional connection. Therefore, rotated at the lower end, held firmly at the upper, this spring 4 contracts radially when the driver 2 is rotated. It then wraps around a driver 6 correspondingly tighter. This driver 6 is connected via a strong return spring 7 to a hub 8, which in turn is firmly seated on the shaft 3. The two ends of the spring 7 are non-rotatably on the parts 6 and 8. This rotates the shaft 3 and the torque via a gear 9, which is also firmly connected to the shaft 3, via a further gear or a toothed segment 10 on the flap to be actuated element to be driven (not shown). When the flap is turned, the energy-storing spring is tensioned at the same time (analogous to D4). When the flap has reached an end stop in its working end position, the return spring 7 absorbs the further drive energy until the motor comes to a standstill.

Fällt nun am Motor die Spannung und mithin das die Federn 4 und 7 und die energiespeichernde Feder an der Klappe gespannt haltende Drehmoment weg, so will sich die in den drei Federn gespeicherte Energie entladen. Sie können das nur in gegenläufiger Richtung tun, da die Klappe in ihrer offenen Stellung ansteht. Die wesentlich stärkere Rückdrehfeder 7 dreht daher den Mitnehmer 6 in der umgekehrten Richtung. Da die Kupplungsfeder 4 bei dieser Drehbewegung sich wiederum mit ihrem einen Ende am Gehäuse 5 anlegt und dieses Ende der Feder 4 gegenüber dem andern Ende praktisch als festgehalten wirkt, öffnet sich die Kupplungsfeder 4 und mithin deren Umschlingung 4 um den Mitnehmer 6. Dadurch wird die Kraftübertragung zwischen dem Treiber 2 und dem Mitnehmer 6 gelöst: Die Kupplung 4, 6 ist offen. Das Rückzugsmoment D4 der nicht gezeichneten Energiespeicherfeder reisst die Klappe in ihre Sicherheitsendlage. If the voltage drops on the motor and therefore the torque that keeps the springs 4 and 7 and the energy-storing spring on the flap away, the energy stored in the three springs wants to discharge. You can only do this in the opposite direction, as the flap is in its open position. The much stronger return spring 7 therefore rotates the driver 6 in the opposite direction. Since the coupling spring 4 in turn engages with its one end on the housing 5 and this end of the spring 4 acts practically as held against the other end, the coupling spring 4 and thus its wrap 4 opens around the driver 6. This makes the Power transmission between driver 2 and driver 6 released: The clutch 4, 6 is open. The withdrawal torque D4 of the energy storage spring, not shown, tears the flap into its safety end position.

Dabei drehen sich nur die Welle 3 mit der Nabe 8, die Rückdrehfeder 7 selbst und der Mitnehmer 6 sowie das Zahnrad 9, das Zahnsegment 10 und die Klappe mit. Der Treiber 2 mit der Zahnscheibe 1 und das ganze daran angekuppelte Getriebe mit dem Motor aber bleiben, da abgekuppelt, stehen. Only the shaft 3 with the hub 8, the return spring 7 itself and the driver 6 as well as the gear 9, the toothed segment 10 and the flap rotate with it. The driver 2 with the toothed lock washer 1 and the entire gearbox coupled to the motor, however, remain there because they are uncoupled.

Die Kupplungsfeder 4 wird bei antreibendem Motor durch den Treiber 2 ebenfalls nach dem Umschlingungsprinzip mitgenommen. Damit ist auch sichergestellt, dass diese Feder 4 The clutch spring 4 is also carried by the driver 2 according to the wrap principle when the motor is driving. This also ensures that this spring 4th

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4 4th

bei Änderung der Drehrichtung nicht zerstört wird, sondern auf dem Treiber 2 schleift. is not destroyed when changing the direction of rotation, but grinds on driver 2.

Wird am Motor wieder Spannung angelegt, so wird erneut über die Zahnscheibe 1, den Treiber 2 und die Kupplungsfeder 4 der Mitnehmer 6 angetrieben, wie dies eingangs beschrieben ist. If voltage is again applied to the motor, the driver 6 is again driven via the toothed disc 1, the driver 2 and the clutch spring 4, as described at the beginning.

Durch das Ausrüsten des Stellmotors mit einer derartigen Kupplungskombination und der zweckmässigen Anbringung einer Energiespeicherfeder oder eines Gewichtes kann jede Luftklappe automatisiert werden. Every air damper can be automated by equipping the servomotor with such a coupling combination and the appropriate attachment of an energy storage spring or a weight.

M M

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

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2nd

PATENT CLAIMS - basically the same. The same goes for the

1. Device for the mechanical connection of a DE-AS 12 06 221, in which certain elements for interception drive (1) with an element to be driven, these being provided by impact loads.

Connection by means of a loop coupling which acts as a basic element. De.qs 21 10 606 uses a clutch coil spring (4) and a torsional energy loop loop 5) which is formed in hollow shafts. With this-

storing organ (7) is provided, characterized by the printed document is about the transmission of a certain

net that the clutch coil spring (4) with a fixed torque, after which the inner loop

element (5) can be non-positively coupled in such a way that the coupling is released.

drive-relieved decrease in drive torque, the, _,,. ,

driven element under the influence of the torsional energy »In the area of the automatic electrical actuating element (7) as a drive in the opposite direction of rotation for air flaps, the normal direction of rotation when coupling occurs among other things, whereby the coupling case occurs that this LuftHappe has to perform a certain securing coil spring (4) with the fixed element (5) force function. This means that the air-tight connection is made and the clutch (4, 6) open * laPf must take a defined safety position under circumstances. B. the closing position in case of fire

2. Device according to claim 1, characterized by ° the risk of frost. B. in the event of failure of the clutch coil spring (4) at least part of the electrical energy can be reached relatively quickly. As a result, entrapped driver (6), which, when driven by plush plush, connects the tension-interrupting device to the spring (4) in a force-locking manner tchunS as SlSnal around the K1f.pe md} e safety and with decreasing torque of bring the spring (4) 20 aSe. This means that energy has to be stored in some way and jjst way, e.g. B. in the event of failure

3. Device according to claim 2, characterized in that the electrical voltage is released and the flap that in the rest position both ends of the clutch spring (4) force m moves the safety position.

are firmly attached. There are two local options for an actuator.

4. Device according to claim 1, characterized in 25 of this energy storage. This takes place either net that the energy-storing member (7) as preferably in the actuator itself, or outside the actuator, d. H. is arranged coaxially to the clutch coil spring (4) directly at the flap, in particular in the form of a spring or rotary coil spring (7). of a weight. When storing energy in the actuator

5. Device according to one of the preceding claims itself, in the event of an electrical voltage failure, the spring, which, characterized by a shaft (3), stores one with this 30 che the actuation energy, for. B. decoupled via a magnetically fixed, preferably toothed, first output clutch from the transmission and the released side component (9), a second, with the shaft (3) rotationally fixed energy to the flap. It is also possible to work without a coupling-connected output-side component (8), which is at least lung, whereby by loosening a brake or partially from a torsion energy-storing element by directly interrupting the voltage of the motor, the formed return helical spring 35 coaxial with the shaft (3) stored energy is released and is indirectly wrapped around the motor (7), one end of which drives on a shoulder closes the flap. This system, however, has the ring-shaped part that is non-positively connected to this end, that the entire transmission is supported against the driver (6) in the event of a safety release, with another casing part having to be rotated as well. In systems in which the energy from the clutch storage which is coaxial to the reverse helical spring (7) is external, ie. H. outside of the actuator, there is a helical spring (4), one end of which follows in the ^, when the safety mechanism is triggered, the entire gearbox in idle state must be rotated with the actuator when the clutch is open. Therefore, this type of Si-designed as a fixed element (5) and its other safety release on flaps with low torque end, preferably permanently, is non-positively limited with a driver for moving them.

(2) is connected. In recent years, especially in the field of fire

6 Use of the device according to claim 1 m 45 protective flaps, various designs have become known, nem actuator for a safety flap m ventilation and they include in the basic equipment, due to the rbfem, belonging to the driven side construction, also often required manual operation, the Energy part (9, 10) with which, when the coupling is released, the storage element in the form of a torsion spring, tension spring or a flap which is pivotable in its closed position is connected. weight. In all cases the strength of this feather is

7. Use according to claim 6, characterized in J () flap adapted.

net that the flap or connected to it on the output side

Components (10, 9) are spring-loaded or weight-loaded. The object of the invention is to provide a device of the type mentioned at the outset, which allows simple, rapid, automatic decoupling without the aid of external energy.

55 This object is achieved according to the invention by the