DE29519289U1 - Spring motor - Google Patents
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Description
FedermotorSpring motor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Federmotor gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a spring motor according to the preamble of claim 1.
Solche Federmotoren eignen sich beispielsweise zum Einbauen in einen Stellantrieb. Als Beispiel sei bier ein Stellantrieb für eine Luftklappe angegeben, in welchem der Federmotor bei Stromausfall die Luftklappe in eine bestimmte Lage zurückstellt.Such spring motors are suitable for installation in an actuator, for example. An example is an actuator for an air damper, in which the spring motor returns the air damper to a certain position in the event of a power failure.
Es ist ein Federmotor bekannt (Druckschrift der Firma Landis & Gyr, Nr. 4643E, SQB 61.1, November 1990), der in einem Stellantrieb für eine Luftklappe eingebaut ist. Der Federmotor besteht im wesentlichen aus einer vorgespannten spiralförmigen Triebfeder, welche durch einen Reglermotor aufziehbar ist. Bei Stromausfall wird die Luftklappe durch den Federmotor über ein Getriebe in eine für diesen Fall vorgesehene Lage gedreht. Der Stellantrieb weist einen durch mechanische Anschläge festgelegten Nenndrehwinkelbereich von beispielsweise 90° auf. Damit die Luftklappe um den Nenndrehwinkelbereich drehbar ist, sind im allgemeinen mehrere Umdrehungen des Federmotors erforderlich. Bei der Montage der Triebfeder ist diese entsprechend vorzuspannen.A spring motor is known (publication from Landis & Gyr, No. 4643E, SQB 61.1, November 1990) which is installed in an actuator for an air flap. The spring motor essentially consists of a pre-tensioned spiral-shaped drive spring which can be wound up by a control motor. In the event of a power failure, the air flap is rotated by the spring motor via a gear into a position intended for this case. The actuator has a nominal angle of rotation range of, for example, 90°, determined by mechanical stops. In order for the air flap to be able to rotate through the nominal angle of rotation range, several revolutions of the spring motor are generally required. When installing the drive spring, it must be pre-tensioned accordingly.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vielseitig verwendbaren Federmotor anzugeben, der eine vorgespannte Triebfeder aufweist, durch welche ein Körper - beispielsweise eine Achse oder ein Rad - in einem vorbestimmten Drehwinkelbereich zwischen zwei mechanischen Anschlägen drehbar ist.The invention is based on the object of specifying a versatile spring motor which has a pre-tensioned mainspring by means of which a body - for example an axle or a wheel - can be rotated in a predetermined angle of rotation range between two mechanical stops.
Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The above object is achieved according to the invention by the features of claim 1. Advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Federmotor mit mechanisch begrenztem Drehwinkelbereich,An embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. The drawing shows: Fig. 1 a spring motor with a mechanically limited angle of rotation range,
Fig. 2 Bauelemente des Federmotors in einer Explosionsdarstellung und 30 Fig. 2 Components of the spring motor in an exploded view and 30
Fig. 3 die Funktionsblockdarstellung einer Einrichtung mit dem Federmotor.Fig. 3 shows the functional block diagram of a device with the spring motor.
In der Fig. 1 ist mit 1 eine spiralförmige Triebfeder und mit 2 ein Federgehäuse bezeichnet. Das Federgehäuse 2 weist ein erstes Funktionselement 3 und ein zweites Funktionselement 4 auf. In einer vorteilhaften Ausführung des Federmotors ist die Triebfeder 1 zwischen den beiden Funktionselementen 3 und 4 angeordnet, wobei die beiden Funktionselemente 3 und 4 die Triebfeder 1 bei Bedarf mindestens teilweise abdecken. Ein Planetengetriebe weist ein erstes Sonnenrad 5, Planetenräder 6a, 6b und 6c sowieIn Fig. 1, 1 denotes a spiral-shaped mainspring and 2 denotes a spring housing. The spring housing 2 has a first functional element 3 and a second functional element 4. In an advantageous embodiment of the spring motor, the mainspring 1 is arranged between the two functional elements 3 and 4, whereby the two functional elements 3 and 4 at least partially cover the mainspring 1 if necessary. A planetary gear has a first sun gear 5, planet gears 6a, 6b and 6c and
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ein ringförmiges zweites Sonnenrad 7 auf. Das erste Sonnenrad 5 wie auch die Planetenräder 6a, 6b und 6c sind aussen verzahnt und das zweite Sonnenrad 7 ist innen verzahnt ausgeführt.an annular second sun gear 7. The first sun gear 5 as well as the planet gears 6a, 6b and 6c are externally toothed and the second sun gear 7 is internally toothed.
Der in der Fig. 1 kompakterweise dargestellte Federmotor ist in der Fig. 2 mit axial zu einer Zentrumsachse 8 verschobenen Bauelementen 1, 3, 4, 6 und 7 dargestellt.The spring motor shown in a compact form in Fig. 1 is shown in Fig. 2 with components 1, 3, 4, 6 and 7 axially displaced to a central axis 8.
Die Triebfeder 1 ist an einem ersten Ende la mit dem ersten Funktionselement 3 und am zweiten Ende Ib mit dem zweiten Funktionselement 4 verbunden. Ein vorteilhaftes Befestigungsmittel zur Befestigung der Triebfeder 1 am ersten Funktionselement 3 ist eine am ersten Funktionselement 3 ausgebildete Nut 9, in welche das zu diesem Zweck mit Vorteil abgewinkelte erste Ende la der Triebfeder 1 schiebbar ist. Eine am zweiten Funktionselement 4 angeordnete Achse 10 ist ein weiteres vorteilhaftes Befestigungsmittel zur Befestigung der Triebfeder 1. Das zu diesem Zweck in einem Biegevorgang vorbereitete zweite Ende Ib der Triebfeder 1 ist über die Achse 10 schiebbar. Es versteht sich von selbst, dass die Triebfeder 1 jedoch auch auf eine andere Art befestigbar ist.The mainspring 1 is connected at a first end la to the first functional element 3 and at a second end lb to the second functional element 4. An advantageous fastening means for fastening the mainspring 1 to the first functional element 3 is a groove 9 formed on the first functional element 3, into which the first end la of the mainspring 1, which is advantageously angled for this purpose, can be pushed. An axis 10 arranged on the second functional element 4 is another advantageous fastening means for fastening the mainspring 1. The second end lb of the mainspring 1, which is prepared for this purpose in a bending process, can be pushed over the axis 10. It goes without saying that the mainspring 1 can also be fastened in a different way.
Die beiden Funktionselemente 3 und 4 sind in zwei einander entgegengesetzten Drehsinnen gegeneinander um die Zentrumsachse 8 verdrehbar angeordnet, wobei die Triebfeder 1 durch das Verdrehen je nach Drehsinn spann- bzw. entspannbar ist.The two functional elements 3 and 4 are arranged so as to be rotatable around the central axis 8 in two opposite directions of rotation, whereby the mainspring 1 can be tensioned or relaxed by twisting it depending on the direction of rotation.
Das erste Sonnenrad 5 ist fest mit dem ersten Funktionselement 3 verbunden oder direkt am Funktionselement 3 ausgebildet. Die Planetenräder 6a, 6b und 6c sind mit Hülfe von Lagerzapfen 11a, 1 Ib und 1 Ic drehbar am zweiten Funktionselement 4 gelagert.The first sun gear 5 is firmly connected to the first functional element 3 or is formed directly on the functional element 3. The planet gears 6a, 6b and 6c are rotatably mounted on the second functional element 4 with the aid of bearing pins 11a, 11b and 11c.
Indem die beiden Funktionselemente 3 und 4 gegeneinander verdreht werden, wird das ringförmige zweite Sonnenrad 7 durch das erste Sonnenrad 5 über die Planetenräder 6a, 6b und 6c angetrieben.By rotating the two functional elements 3 and 4 against each other, the ring-shaped second sun gear 7 is driven by the first sun gear 5 via the planet gears 6a, 6b and 6c.
Mittel zur mechanischen Begrenzung des durchlaufbaren Drehwinkelbereiches &agr; des zweiten Sonnenrades 7 relativ zum zweiten Funktionselement 4 weisen eine erste am zweiten Sonnenrad 7 angeordnete Anschlagfläche 12, eine zweite ebenfalls am zweiten Sonnenrad 7 angeordnete Anschlagfläche 13, eine dritte am zweiten Funktionselement 4 angeordnete Anschlagfläche 14 und eine vierte ebenfalls am Funktionselement 4 angeordnete Anschlagfläche 15 auf. Die Anschlagflächen 12, 13, 14 und 15 sind derart angeordnet, dass der Drehwinkelbereich &agr; im Ohrzeigerdrehsinn durch das Aufeinandertreffen der zweiten Anschlagfläche 13 auf die dritte Anschlagfläche 14 und im Gegenuhrzeigersinn durch das Aufeinandertreffen der ersten Anschlagfläche 12 auf die vierte Anschlagfläche 15 begrenzbar ist.Means for mechanically limiting the traversable angle of rotation range α of the second sun gear 7 relative to the second functional element 4 have a first stop surface 12 arranged on the second sun gear 7, a second stop surface 13 also arranged on the second sun gear 7, a third stop surface 14 arranged on the second functional element 4 and a fourth stop surface 15 also arranged on the functional element 4. The stop surfaces 12, 13, 14 and 15 are arranged in such a way that the angle of rotation range α can be limited in the clockwise direction by the second stop surface 13 meeting the third stop surface 14 and in the counterclockwise direction by the first stop surface 12 meeting the fourth stop surface 15.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die dritte Anschlagfläche 14 und die vierte Anschlagfläche 15 durch die das zweite Funktionselement 4 durchdringende Achse 10 kostengünstig verwirklicht. Die ersteIn the embodiment shown, the third stop surface 14 and the fourth stop surface 15 are realized cost-effectively by the axis 10 penetrating the second functional element 4. The first
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Anschlagfläche 12 und die zweite Anschlagfläche 13 ergeben sich in vorteilhafter Art durch einen am zweiten Sonnenrad 7 ausgebildeten Nocken 16.The first stop surface 12 and the second stop surface 13 are advantageously formed by a cam 16 formed on the second sun gear 7.
Da der durchlaufbare Drehwinkelbereich &agr; des zweiten Sonnenrades 7 relativ zum zweiten Funktionselement 4 mechanisch begrenzt ist und das zweite Sonnenrad 7 über die Planetenräder 6a, 6b, 6c und das erste Sonnenrad 5 starr an das erste Funktionselement 3 gekoppelt ist, ist auch ein maximal möglicher Winkelbereich &bgr; bestimmt, um den die beiden Funktionselemente 3 und 4 gegeneinander verdrehbar sind.Since the traversable angle of rotation range α of the second sun gear 7 relative to the second functional element 4 is mechanically limited and the second sun gear 7 is rigidly coupled to the first functional element 3 via the planet gears 6a, 6b, 6c and the first sun gear 5, a maximum possible angle range β is also determined by which the two functional elements 3 and 4 can be rotated relative to one another.
Mit dem Winkel &ggr;, der in einer zur Zentrumsachse 8 rechtwinklig liegenden Ebene des zweiten Sonnenrades 7 - von der Zentrumsachse 8 aus gesehen - durch die erste Anschlagfläche 12 und die 2weite Anschlagfläche 13 eingeschlossen wird, und dem Winkel &dgr;, welcher in einer zur Zentrumsachse 8 rechtwinklig liegenden Ebene des zweiten Funktionselementes 4 - von der Zentrumsachse 8 aus gesehen durch die dritte Anschlagfläche 14 und die vierte Anschlagfläche 15 eingeschlossen wird, gilt für den ■ maximal durchlaufbaren Drehwinkelbereich &agr; die Gleichung: &agr; = 360°- (&ggr; +&dgr;).With the angle γ, which is enclosed in a plane of the second sun gear 7 that is perpendicular to the center axis 8 - as seen from the center axis 8 - by the first stop surface 12 and the second stop surface 13, and the angle δ, which is enclosed in a plane of the second functional element 4 that is perpendicular to the center axis 8 - as seen from the center axis 8 by the third stop surface 14 and the fourth stop surface 15, the following equation applies to the maximum traversable angle of rotation range α: α = 360°- (γ +δ).
Da eine Drehbewegung des zweiten Sonnenrades 7 durch das Planetengetriebe 7, 6, 5 auf das erste Sonnenrad 5 übersetzt wird, sind die beiden Funktionselemente 3 und 4 allgemein um mehrere Umdrehungen gegeneinander verdrehbar. Der maximal mögliche Winkelbereich &bgr; ist einer Anwendung des Federmotors auf einfache Art in weiten Grenzen anpassbar, indem die vier Anschlagflächen 12,13,14,15 entsprechend positioniert bzw. die Winkel &ggr; und &dgr; festgelegt werden und die Übersetzung des Planetengetriebe 5, 6, 7 in bekannter Art angepasst wird.Since a rotary motion of the second sun gear 7 is translated to the first sun gear 5 by the planetary gear 7, 6, 5, the two functional elements 3 and 4 can generally be rotated against each other by several revolutions. The maximum possible angle range β can be easily adapted to a wide range of applications of the spring motor by positioning the four stop surfaces 12, 13, 14, 15 accordingly or by setting the angles γ and δ and adjusting the ratio of the planetary gear 5, 6, 7 in a known manner.
Ein vorteilhafter Aufbau des Planetengetriebes 5, 6, 7 verfügt über drei Planetenräder 6a, 6b, 6c, da damit das zweite Sonnenrad 7 zentrierbar ist. Grundsätzlich ist jedoch auch ein anderer Aufbau des Getriebes wählbar.An advantageous design of the planetary gear 5, 6, 7 has three planetary gears 6a, 6b, 6c, as this allows the second sun gear 7 to be centered. In principle, however, a different design of the gear can also be selected.
Durch eine aufgabengerechte Ausgestaltung der beiden Funktionselemente 3 und 4 ist der Federmotor den Bedürfhissen einer Anwendung anpassbar. Zur Koppelung des Federmotors mit einer Aufzugseinrichtung zum Spannen der Triebfeder 1 ist das erste Funktionselement 3 oder auch das zweite Funktonselement 4 beispielsweise als Zahnrad ausführbar. Weiter ist eine Last durch den Federmotor antreibbar, indem das Funktionselement 3 oder 4 als Zahnrad ausgebildet ist, welches mit der Last koppelbar ist, oder indem das Funktionselement 3 oder 4 eine Antriebsachse bzw. eine Kupplung zum Antreiben der Last aufweist. Ein Vorteil des Federmotors ist darin begründet, dass zum Spannen der Triebfeder 1 das erste Funktionselement 3 oder das zweite Funktionselement 4 angetrieben werden kann, wobei der Drehsinn jeweils entgegengesetzt ist. Ebenso ist die Last grundsätzlich durch das erste Funktionselement 3 oder mit entgegengesetztem Drehsinn durch das zweite Funktionselement 4 antreibbar.By designing the two functional elements 3 and 4 in a way that is appropriate for the task, the spring motor can be adapted to the needs of an application. To couple the spring motor with a winding device to tension the mainspring 1, the first functional element 3 or the second functional element 4 can be designed as a gear, for example. A load can also be driven by the spring motor by designing the functional element 3 or 4 as a gear that can be coupled to the load, or by having the functional element 3 or 4 with a drive axle or a coupling for driving the load. One advantage of the spring motor is that the first functional element 3 or the second functional element 4 can be driven to tension the mainspring 1, with the direction of rotation being opposite in each case. Likewise, the load can generally be driven by the first functional element 3 or with the opposite direction of rotation by the second functional element 4.
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Eines der beiden Funktionselement 3 oder 4 ist auf einfache Art - beispielsweise durch Schraubverbindungen - verdrehsicher an einem Einsatzort montierbar.One of the two functional elements 3 or 4 can be mounted at a location in a simple manner - for example using screw connections - in a way that prevents rotation.
Mit Vorteil ist die Triebfeder 1 unmittelbar nach ihrer Fertigung in einem einfachen Arbeitsgang in das die Befestigungsmittel 9 und 10 aufweisende Gehäuse 2 einbaubar. Beim Einbauen wird die Triebfeder 1 vorteilhafterweise entsprechend dem Einsatzzweck vorgespannt und mittels des Sonnenrades 7 gesichert; dadurch entfallt das Vorspannen der Triebfeder 1 am Einsatzort. Ein Transportieren der entspannten Triebfeder 1 - welche viel Raum einnimmt - oder das Verwenden einer Transport-Federfassung für die einbaubare Triebfeder 1 sind damit vermeidbar.Advantageously, the mainspring 1 can be installed in the housing 2, which has the fastening means 9 and 10, immediately after its manufacture in a simple operation. During installation, the mainspring 1 is advantageously pre-tensioned according to the intended use and secured by means of the sun gear 7; this eliminates the need to pre-tension the mainspring 1 at the place of use. Transporting the relaxed mainspring 1 - which takes up a lot of space - or using a transport spring holder for the installable mainspring 1 can thus be avoided.
In der Fig. 3 ist eine vorteilhafte Anwendung des Federmotors funktionsbezogen dargestellt. Ein Funktionsblock 20 stellt den Federmotor mit dessen wesentlichen Funktionselementen, nämlich einem Energiespeicher 21 sowie ein in seinen Drehungen durch einen minimalen Anschlag 22 und einem maximalen Anschlag 23 eingeschränktes Getriebe 24 dar. Der Energiespeicher 21 ist durch einen Elektromotor 25 ladbar, der über ein weiteres Getriebe 26 mit dem Energiespeicher 21 verbunden ist. Im weiteren ist der Energiespeicher 21 über ein zusätzliches Getriebe 27 mit einem Stellglied 28 verbunden. Bei einem Stromausfall am Elektromotor 25 stellt der geladene Energiespeicher 21 das Stellglied 28 in eine für diesen Fall vorbestimmte Lage. Der maximal durchlaufbare Drehbereich des Stellgliedes ist in vorteilhafter Art einerseits durch den minimalen Anschlag 22 und anderseits durch den maximalen Anschlag 23 beschränkt.An advantageous application of the spring motor is shown in relation to its function in Fig. 3. A functional block 20 represents the spring motor with its essential functional elements, namely an energy storage device 21 and a gear 24 whose rotations are limited by a minimum stop 22 and a maximum stop 23. The energy storage device 21 can be charged by an electric motor 25, which is connected to the energy storage device 21 via a further gear 26. Furthermore, the energy storage device 21 is connected to an actuator 28 via an additional gear 27. In the event of a power failure on the electric motor 25, the charged energy storage device 21 places the actuator 28 in a position predetermined for this case. The maximum rotation range that the actuator can travel is advantageously limited on the one hand by the minimum stop 22 and on the other hand by the maximum stop 23.
Erfindungsgemäss ist der Energiespeicher 21 durch die zwischen die beiden Funktionselemente 3 und 4 (Fig. 2) gekoppelte Triebfeder 1 realisiert, während das Getriebe 24 durch das Planetengetriebe 5, 6, 7 und der Anschlag 22 bzw. 23 durch die beiden aufeinandertreffenden Anschlagflächen 13 und 14 bzw. 12 und 15 verwirklicht ist.According to the invention, the energy storage device 21 is implemented by the drive spring 1 coupled between the two functional elements 3 and 4 (Fig. 2), while the gear 24 is implemented by the planetary gear 5, 6, 7 and the stop 22 or 23 is implemented by the two mutually meeting stop surfaces 13 and 14 or 12 and 15.
Der Federmotor mit dem Gehäuse 2, dem durch die Triebfeder 1 antreibbaren Planetengetriebe 5, 6, 7 und Mitteln 12, 13, 14, 15 zur Begrenzung des durchlaufbaren Drehwinkelbereiches &agr; eines Getrieberades 7 des Planetengetriebes ist vorteilhaft mit einem Stellantrieb koppelbar. Dadurch, dass der durchlaufbare Drehwinkelbereich &agr; des Getrieberades 7 begrenzt ist, sind mit dem Federmotor auch Bewegungen des Stellantriebes begrenzbar.The spring motor with the housing 2, the planetary gear 5, 6, 7 driven by the mainspring 1 and means 12, 13, 14, 15 for limiting the traversable angle of rotation range α of a gear wheel 7 of the planetary gear can advantageously be coupled to an actuator. Because the traversable angle of rotation range α of the gear wheel 7 is limited, movements of the actuator can also be limited with the spring motor.
Als weitere Anwendung des offenbarten Federmotors mit dem minimalen Anschlag 22 und dem maximalen Anschlag 23 sei hier eine Kabelrolle - beispielsweise mit dem Netzkabel eines Gerätes - genannt, welche an den Federmotor koppelbar ist. In dieser Anwendung sind der minimale Anschlag 22 und der maximale Anschlag 23 auf die Kabellänge abgestimmt.Another application of the disclosed spring motor with the minimum stop 22 and the maximum stop 23 is a cable reel - for example with the power cable of a device - which can be coupled to the spring motor. In this application, the minimum stop 22 and the maximum stop 23 are matched to the cable length.
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Claims (4)
35 that the stop surfaces (12; 13; 14; 15) are arranged on the ring (7) or on the second functional element (4) in such a way that the usable angle of rotation (ß) by which the first functional element (3) can be rotated relative to the second functional element (4) comprises a predetermined range, wherein the range is determined on the one hand by an encounter of the first stop surface (12) with the third stop surface (15) and on the other hand by an encounter of the second stop surface (13) with the third stop surface (15).
35
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Legal Events
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