CN107429849A - 控制装置 - Google Patents

Abstract

控制装置（10'）包括具有控制元件的控制单元（10'），控制元件用于控制流体流动并且可绕第一轴线（13）在打开位置和关闭位置之间旋转，并且控制装置进一步包括单独的马达驱动的致动器单元（24），其被机械联接到所述控制单元（10'）以便以可控方式使所述控制元件绕所述第一轴线（13）旋转，其中所述致动器单元（24）包括带有可绕第二轴线（26）旋转的驱动元件（31）的驱动部分（25），其在联接位置中被机械联接到所述控制元件，从而使所述控制元件绕所述第一轴线（13）旋转；和用于以可控方式驱动所述驱动元件（31）的控制部分（28）。借助于正齿轮传动装置（端面齿）（22）使所述驱动元件（31）可移除地联接到所述控制单元（10'）实现了容易且节省空间的组装。

Description

控制装置

背景技术

本发明涉及马达驱动的控制装置的技术，如其例如在HVAC应用中使用。这指的是根据权利要求1的前序部分所述的控制装置。

现有技术

在HVAC应用中用以控制气流或者加热和冷却流体的空气阻尼器或阀在本领域中是众所周知的。

文件US 2010/0253270 A1公开了一种致动器，其包括电马达以用于将阻尼器从静止位置驱动到失速位置（stalled position）。利用至少一个弹簧使阻尼器朝向静止位置偏置。控制模块被配置成一旦激活致动器就供应驱动电流至电马达，用于抵抗由弹簧产生的偏置力将阻尼器从静止位置驱动到失速位置。

文件WO 2005/090831 A1涉及用于电驱动的致动器的减速传动装置，其尤其在加热、通风和空气调节技术和火烟防护领域中用于控制气体或液体体积流动，所述减速传动装置是模块化的。

文件WO 2012/087659 A2公开了具有内部夹持布置的超速轴旋转致动器（overshaft rotary actuator）。致动器包括在壳体内携带的内部夹持布置。驱动机构和马达也被携带在壳体内且机械联接到内部夹持布置。内部夹持部置在驱动转矩被施加到内部夹持布置以旋转轴的平面上居中。

文件WO 2014/093306 A1涉及一种致动器组件，其包括壳体和安置在壳体内的夹持件。夹持件被构造成将致动器组件附接到阻尼器中间动轴或者阀杆或者阀联动轴。中间动轴可操作以控制一个或多个阻尼器叶片的位置。阀杆和阀联动轴控制阀塞的位置。可经由在一个端部处未被堵住的带槽开口接近夹持件。马达被配置成使夹持装置在壳体内旋转。控制模块被联接到马达并且被配置成控制阻尼器或者阀致动器组件。在实施例中，通信模块有助于在网络上与阻尼器致动器组件来回通信，并且允许远程监测阻尼器和远程控制阻尼器致动器组件或阀以及远程控制阀致动器组件两者。

DE 102012020067 A1公开了一种致动器，其具有主轴螺母，其通过调节气缸（即气动气缸）可朝向打开和关闭位置轴向运动。主轴螺母与主轴啮合并且可与主轴螺母一起轴向运动。主轴螺母通过复位弹簧的弹簧力被朝向关闭位置推动。主轴可通过驱动马达（即电动马达）的驱动轴（即套筒轴）驱动。离合器使得主轴在某冲程可与驱动轴操作接合。离合器包括两个端面齿（Hirth serration）。

当这样的控制装置包括控制单元和致动器单元时，在致动器单元和控制单元（阻尼器、阀等等）之间的接口包括使用带间隙的形式锁定特征的正方形驱动轴。致动器单元被轴向地插入并紧固。然后夹持支架借助于牵引轴杆和致动器被附接。最后，致动器被对准。

申请人例如提供了-除了其他之外-NM230-F形式配合的阻尼器致动器。该致动器具有中空轴，其被置于阻尼器的8 mm正方形主轴上方并通过两个螺钉固定。

这种众所周知的致动器-控制单元接口的缺点如下：

·其需要大量空间；

·其需要仔细对准；

·其需要使用专用工具；

·其需要应用各种固定材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制装置（其避免了已知装置的缺点）能够在不使用工具或固定材料的情况下被容易地组装，并且适用于其中空间受限的情况。

该目的和其他目的通过根据权利要求1的控制装置获得。

根据本发明，控制装置包括具有控制元件的控制单元，控制元件用于控制流体流动并且可绕第一轴线在打开位置和关闭位置之间旋转，并且控制装置进一步包括单独的可附接的马达驱动的致动器单元，其被机械联接到所述控制单元以便以可控方式使所述控制元件绕所述第一轴线旋转，其中，所述致动器单元包括：带有可绕第二轴线旋转的驱动元件的驱动部分，其待在联接位置中被机械联接到所述控制元件，从而使所述控制元件绕所述第一轴线旋转；和用于以可控方式驱动所述驱动元件的控制部分。

其特征在于，所述驱动元件借助于正齿轮传动装置（端面齿）被联接到所述控制单元。

根据本发明的实施例，所述控制元件设置有第一正齿轮传动装置，所述驱动元件设置有与所述第一正齿轮传动装置互补的第二正齿轮传动装置，并且在所述控制单元和所述致动器单元的所述联接位置中，所述第一和第二轴线同轴对准，由此所述第一和第二正齿轮传动装置以不可旋转的方式彼此啮合。

具体地，所述第一和第二正齿轮传动装置通过设置在所述控制单元上的保持器件被保持在所述联接位置中。

所述保持器件可以包括弹簧，其轴向地按压所述第一和第二正齿轮传动装置抵靠彼此。

更具体地，所述弹簧被构造成在所述致动器单元在垂直于所述第一和第二轴线的运动中进入所述联接位置中时，接收所述致动器单元的所述驱动部分并且通过所述驱动部分被张紧。

替代性地，所述保持器件可以包括侧向闩锁引导件，其卡住并保持所述致动器单元，使得所述第一和第二正齿轮传动装置被保持在所述联接位置中。

此外，致动器插座被设置在所述控制单元上，当所述致动器单元在垂直于所述第一和第二轴线的所述运动中进入所述联接位置中时，所述致动器插座接收并引导所述致动器单元。

具体地，所述致动器插座包括矩形盒，其具有两个平行侧壁、后壁和底部，该盒在其前侧处敞开以在所述致动器单元进入所述联接位置中时，以滑动方式接收所述致动器单元。

更具体地，所述致动器单元具有两个平行侧颊板（cheek），当所述致动器单元侧向滑动到所述盒中以便进入所述联接位置中时，所述侧颊板邻接抵靠所述盒的所述侧壁。

甚至更具体地，所述盒在顶部敞开，并且所述弹簧利用弹性闩锁区段基本上平行于所述底部延伸到所述敞开顶部中。

此外，所述弹簧的所述弹性闩锁区段设置有开口，在所述致动器单元侧向滑动到所述盒中以便进入所述联接位置中时，该开口以闩锁作用接收设置在所述致动器单元的所述驱动部分上的闩锁元件。

替代性地，所述致动器插座可以包括：底板，其在所述致动器单元进入所述联接位置中时，以滑动方式接收所述致动器单元；用作所述致动器单元的止动件的后壁；和相对的侧向闩锁引导件，其侧向地引导所述致动器单元并且将其保持在所述联接位置中。

尤其，所述控制元件的所述第一正齿轮传动装置通过所述致动器插座的底部中的开口延伸到所述致动器插座中。

此外，滑动脊部被设置在所述盒的底部上以用于在所述致动器单元滑动到所述盒中以便进入所述联接位置中时，抵靠所述弹簧的弹性闩锁区段提升所述致动器单元。

替代性地，滑动脊部被设置在所述致动器插座的所述底板上，其中所述致动器单元设置有引导轨，该引导轨接合所述滑动脊部中的相应凹部，以便防止所述致动器单元绕所述第二轴线的旋转运动。

根据本发明的另一实施例，所述控制单元是HVAC系统的空气阻尼器或者阀。

附图说明

现在借助于不同实施例并参考附图更加具体地解释本发明。

图1示出了根据本发明的实施例的呈空气阻尼器的形式的控制单元的透视图，其中相应的致动器单元被移除；

图2示出根据本发明的实施例的控制单元和相应的致动器单元，其处于将要通过将致动器单元滑动到接收盒中被连接的位置；

图3示出图2的控制单元和致动器单元，其处于其中恰好在两个正齿轮传动装置同轴联接之前致动器单元在盒处张紧弹簧的位置；

图4示出处于其最终联接位置的图2和图3的致动器单元和控制单元；

图5示出根据本发明的另一实施例处于最终位置的控制单元和相应致动器单元，在最终位置处致动器单元与控制单元联接；以及

图6以不同透视图示出了图5的布置。

具体实施方式

本发明基于致动器和控制单元（例如空气阻尼器或者阀）之间的新颖接口设计。这种新颖的接口设计自定心、无间隙且不需要安装工具。尤其，致动器单元能够被设计成具有小高度的平坦单元，其能够被用作节省空间的滑入单元以便侧向插入到槽型开口中以与所述控制单元自动联接。

图1以透视图示出了根据本发明的实施例的呈空气阻尼器的形式的控制单元10，其中相应致动器单元被移除。图1的控制单元10包括盘状物12，其可在管区段11内围绕轴线13在其中盘状物12垂直于管轴线的关闭位置和其中盘状物12平行于这个轴线的打开位置之间旋转。管区段11连接到壁14。

在管区段11上方安装有致动器插座15，其包括盒16，该盒16借助于两个平行脚部17和18被固定在管区段11上。盒16具有底部16c、两个平行侧壁16a和16b、及后壁16d。其具有敞开前侧和敞开顶部。第一正齿轮传动装置22（其被固定到与其旋转轴线13同心的控制元件12的轴）通过在所述盒的底部16c中的开口延伸到盒16中。

弯曲弹簧（板簧）20使用安装区段被固定到盒16的后壁16d，并且利用弹性闩锁区段20b基本上平行于底部16c延伸到盒16的所述敞开顶部中。弹性闩锁区段20b设置有开口21，其与正齿轮传动装置22同心，并且在所述致动器单元24滑动到盒16中以便与控制单元10进入联接位置中时，该开口21以闩锁作用接收设置在致动器单元（图2中的24）的驱动部分（图2中的25）上的闩锁元件（图2中的27）。恰好在盒16的敞开前侧后方，滑动脊部19被设置在底部16c上，其沿垂直于致动器单元24的滑入方向（图2中的大箭头）的方向延伸。

如图2中所示，致动器单元24包括容纳马达（未示出）和相应控制电路的平坦矩形控制部分28，和具有相同高度且带有由马达驱动以围绕轴线26旋转的驱动元件31的平坦圆形驱动部分25。此外，驱动部分25在上侧上装备有圆形闩锁元件27，其被设计成当致动器单元24滑动到带有阻尼器盒23的控制单元10'的盒16中时闩锁到弹簧20的开口21中。在其下侧上，驱动元件31支承同心的第二正齿轮传动装置（图3中的29），其被设计成以自定心的方式与第一正齿轮传动装置22匹配。

因此，致动器单元24能够沿着管轴线（图3）滑动到一位置中，直到其到达穴或者盒16（图4）的端部止动件（后壁16d）为止。在滑动脊部19上的稍稍倾斜向上推动闩锁区段20b，以便上正齿轮传动装置29能够容易地滑过下正齿轮传动装置22（图3）。在端部止动件处，垂直弹簧夹持件/板簧20推动致动器单元24使其正齿轮传动装置29向下到正齿轮传动装置22上并且定位驱动齿。弹簧夹持件20提供足够压力以便在操作期间将组件保持在一起。此外，其吸收轴向力。正齿轮传动装置22和29能够是楔形的或者具有带沟平面侧。正齿轮传动装置也公知为端面齿。

正齿轮传动装置22坐置在控制元件轴上并且由塑料制成或以钢自由流动压制而成。配对件29被卡扣到致动器单元24中并且插到应用的相对的齿中。在安装到轴向位置中之后，弹簧元件20保持致动器。当致动器单元24滑入到其在盒16中的最终位置中时，当控制部分28的侧颊板28a和28b邻接抵靠盒16的侧壁16a、b时，控制部分28的侧颊板28a和28b（图2）被用作转矩支撑。

相反，当致动器单元24将被移除时，必须稍稍向上倾斜以便使弹簧20和闩锁元件27分离。然后，能够从盒16拔去单元24。

图5和图6中示出了根据本发明的控制装置的另一个实施例。在该实施例中，控制单元10"设置有致动器插座15'，其包括底板32、后壁33、两个侧向闩锁引导件34和35、及在底板32上的滑动脊部19'，其具有（平行）凹部37（图6）。当致动器单元24'被插入到其联接位置中时，后壁33用作致动器单元24'的止动件。

在滑动步骤期间，闩锁引导件34和35侧向引导致动器单元24'。此外，它们在其上边缘处利用其上部向内延伸的框边34a和35a以夹持方式卡住驱动部分25。

为了防止致动器单元24'绕其驱动元件31的旋转轴线的旋转运动，设置在底板32上的滑动脊部19'具有两个平行凹部37，该凹部37接收在致动器单元24'的下侧上的相应引导轨36。

这样的布置节省空间的、自定心的、形式配合的，并且节省空间的构造带来了巨大且成本有效的益处。这样的布置的另一优势是其可以在没有更多紧固件的情况下产生且因此能够摸黑地插入到龛或非常有限的空间中，其中当致动器单元滑动到致动器插座中时，联接自动生效。

特性特征在于：

·弹簧（夹）20仅需要近似3 mm的行程（齿深）；

·自定心且无间隙；

·节省空间；

·其不需要对准；

·带有集成板簧的金属板材或塑料盘（盒）被用于轴向力吸收且用作转矩支撑；

·通过侧向推动并松手来完成组装，在不需要进一步的固定材料的情况下以待安装；

·其对于用于安装在龛或紧密空间中的HVAC致动器尤其有用，；

·其对于用于住宅应用的HVAC致动器尤其有用；

·其对于区域方案尤其有用。

附图标记列表

10、10' 控制单元（例如空气阻尼器或者阀）

10" 控制单元（例如空气阻尼器或者阀）

11 管区段

12 盘状物

13 轴线

14 壁

15、15' 致动器插座

16 盒

16a、b 侧壁（盒）

16c 底部（盒）

16d 后壁（盒）

17、18 脚部

19、19' 滑动脊部

20 弹簧

20a 安装区段

20b 闩锁区段（弹性）

21 开口

22、29 正齿轮传动装置（端面齿）

23 阻尼器盒

24、24' 致动器单元

25 驱动部分

26 轴线

27 闩锁元件

28 控制部分

28a、b 侧颊板

30 联接件

31 驱动元件

32 底板

33 后壁

34、35 闩锁引导件

34a、35a 上框边

36 引导轨

37 凹部。

Claims (16)

1.一种控制装置（10、10'、10"；24、24'），其包括具有控制元件（12）的控制单元（10、10'、10"），所述控制元件用于控制流体流动并且可绕第一轴线（13）在打开位置和关闭位置之间旋转，并且所述控制装置进一步包括单独的可附接的马达驱动的致动器单元（24、24'），其被机械联接到所述控制单元（10、10'、10"）以便以可控方式使所述控制元件（12）绕所述第一轴线（13）旋转，其中，所述致动器单元（24、24'）包括：带有可绕第二轴线（26）旋转的驱动元件（31）的驱动部分（25），其待在联接位置中被机械联接到所述控制元件（12）以使所述控制元件（12）绕所述第一轴线（13）旋转；和用于以可控方式驱动所述驱动元件（31）的控制部分（28），其特征在于，所述驱动元件（31）借助于正齿轮传动装置（端面齿）（22、29）被联接到所述控制单元（10、10'、10"）。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制元件（12）设置有第一正齿轮传动装置（22），所述驱动元件（31）设置有与所述第一正齿轮传动装置（22）互补的第二正齿轮传动装置（29），并且在所述控制单元（10、10'、10"）和所述致动器单元（24、24'）的所述联接位置中，所述第一和第二轴线（13、26）同轴对准，由此所述第一和第二正齿轮传动装置（22、29）以不可旋转的方式彼此啮合。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述第一和第二正齿轮传动装置（22、29）通过设置在所述控制单元（10、10'、10"）上的保持器件（20；34、35）被保持在所述联接位置中。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述保持器件（20；34、35）包括弹簧（20），其轴向地按压所述第一和第二正齿轮传动装置（22、29）抵靠彼此。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述弹簧（20）被构造成当所述致动器单元（24）在垂直于所述第一和第二轴线（13、26）的运动中进入所述联接位置中时，接收所述致动器单元（24）的所述驱动部分（25）并且通过所述驱动部分（25）被张紧。

6.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述保持器件（20；34、35）包括侧向闩锁引导件（34、35），其卡住并保持所述致动器单元（24'），使得所述第一和第二正齿轮传动装置（22、29）被保持在所述联接位置中。

7.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，致动器插座（15、15'）被设置在所述控制单元（10、10'）上，当所述致动器单元（24、24'）在垂直于所述第一和第二轴线（13、26）的所述运动中进入所述联接位置中时，所述致动器插座接收并引导所述致动器单元（24、24'）。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述致动器插座（15）包括矩形盒（16），其具有两个平行侧壁（16a、b）、后壁（16d）和底部（16c），所述盒（16）在其前侧处敞开以在所述致动器单元（24）进入所述联接位置中时以滑动方式接收所述致动器单元（24）。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述致动器单元（24）具有两个平行侧颊板（28a、b），当所述致动器单元（24）侧向滑动到所述盒（16）中以便进入所述联接位置中时，所述侧颊板邻接抵靠所述盒（16）的所述侧壁（16a、b）。

10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述盒（16）在所述顶部敞开，并且弹簧（20）利用弹性闩锁区段（20b）基本平行于所述底部（16c）延伸到所述敞开顶部中。

11.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，所述弹簧（20）的所述弹性闩锁区段（20b）设置有开口（21），在所述致动器单元（24）侧向滑动到所述盒（16）中以便进入所述联接位置中时，所述开口（21）以闩锁作用接收设置在所述致动器单元（24）的所述驱动部分（25）上的闩锁元件（27）。

12.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述致动器插座（15'）包括：底板（32），当所述致动器单元（24'）进入所述联接位置中时，所述底板以滑动方式接收所述致动器单元（24'）；用作所述致动器单元（24'）的止动件的后壁（33）；和相对的侧向闩锁引导件（34、35），所述引导件侧向引导所述致动器单元（24'）并且将其保持在所述联接位置中。

13.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述控制元件（12）的所述第一正齿轮传动装置（22）通过所述致动器插座（15、15'）的底部（16c；32）中的开口延伸到所述致动器插座（15、15'）中。

14.根据权利要求10所述的控制装置，其特征在于，滑动脊部（19）被设置在所述盒（16）的所述底部（16c）上以用于在所述致动器单元（24）滑动到所述盒（16）中以便进入所述联接位置中时，抵抗所述弹簧（20）的所述弹性闩锁区段（20b）提升所述致动器单元（24）。

15.根据权利要求12所述的控制装置，其特征在于，滑动脊部（19'）被设置在所述致动器插座（15'）的所述底板（32）上，所述致动器单元（24'）设置有引导轨（36），所述引导轨接合所述滑动脊部（19'）中的相应凹部（37），以便防止所述致动器单元（24'）绕所述第二轴线的旋转运动。

16.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制单元（10、10'）是HVAC系统的空气阻尼器或者阀。