WO2006024183A1 - Linearantrieb - Google Patents

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WO2006024183A1
WO2006024183A1 PCT/CH2005/000487 CH2005000487W WO2006024183A1 WO 2006024183 A1 WO2006024183 A1 WO 2006024183A1 CH 2005000487 W CH2005000487 W CH 2005000487W WO 2006024183 A1 WO2006024183 A1 WO 2006024183A1
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WO
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actuator
threaded rod
standard threaded
net
drive
Prior art date
Application number
PCT/CH2005/000487
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eduard Marthaler
Markus Schmidig
Original Assignee
Belimo Holding Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Belimo Holding Ag filed Critical Belimo Holding Ag
Priority to EP05771354A priority Critical patent/EP1812732A1/de
Priority to US11/574,533 priority patent/US20070295125A1/en
Publication of WO2006024183A1 publication Critical patent/WO2006024183A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/04—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising a rack
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18568—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary
    • Y10T74/18576—Reciprocating or oscillating to or from alternating rotary including screw and nut
    • Y10T74/18624—Plural inputs, single output

Definitions

  • the invention relates to an actuator for the linear actuation of a device by means of a longitudinally displaceable under implementation of the torque of a motor-driven pinion Tangentialstange, in particular for a flap or valve in the field heating-ventilation-climate (HVAC), fire and smoke protection ,
  • HVAC field heating-ventilation-climate
  • HVAC actuators for the motorization of actuators in heating, ventilation and air conditioning systems (HVAC systems) have been manufactured for more than 30 years. HVAC actuators ensure an economical volume flow control of gases or liquids, in particular of air and water. As a compact unit, the HVAC actuators usually comprise not only the drive, but also pressure sensors and regulators, all in one unit.
  • Ventilation systems are increasingly used in buildings, especially residential, office, commercial and industrial buildings, usually combined with fire and smoke protection devices.
  • the volumetric flow control with pivotable air dampers plays an essential role.
  • the volume flow is measured with a suitable measuring instrument, for example with the NMV-D2M from Belimo Automation AG, CH-8340 Hinwil, designed as a compact unit of drive, pressure sensor and controller, and the measured values are passed on to an electronic unit.
  • DE 10160056 A1 describes a toothed wheel drive system actuated by an electric motor, which serves to actuate a flap of a heating, ventilating and air conditioning system.
  • the worm-shaped axis of a motor transmits the torque to a helical aus ⁇ formed axis, in which engages the toothing of a gear.
  • This rotatable second screw has a radial stabilizing unit, which cooperates with a photoelectric sensor device. The entire system is aligned with non-displaceable, rotating worm drives in the axial direction.
  • the inventors have set themselves the task of creating an actuator of the type mentioned, which is inexpensive to manufacture and ben betrei ⁇ and is versatile.
  • a customizable, displaceable in its axial direction standard threaded rod with a radius r is held secured against rotation in the actuator, the pinion with a freely rotatably mounted drive wheel is in positive engagement, and formed a resilient and / or adjustable An horrorgan is, which causes a backlash-free meshing of drive wheels and standard threaded rod.
  • Special and further developing embodiments of the actuator are the subject of dependent claims.
  • Standard threaded rods are widely available in terms of length, diameter, material, tooth shape, pitch and direction in the trade. Special threads, such as double-threaded threads, can also be obtained as cut-to-length mass products.
  • Simple standard threaded rods are up to twenty times cheaper than specially manufactured racks, for example according to US 5836205. Further, conventional racks have a certain length, which varies depending on the use, different types of bearings must be kept, which adds to the costs drives. According to the invention, on the other hand, only standard threaded rods not corresponding to the useful length need to be held in stock, which can be cut off at any time without problems in any required dimension.
  • the drive wheel expediently has a geometry of the standard threaded rod exactly abgonelzbaren, convex curved outer shell. As a result, the system also has a very high ease of movement when pressed against each other. With nuts self-locking standard threaded rods are not self-locking with drive wheels according to the invention and also less susceptible to dirt.
  • threaded rods are with respect to the housing or the folded end walls of the base plate overhanging and pass through a hole on both sides, preferably with play.
  • the bore has a radius r + ⁇ r.
  • the threaded rod is flexibly mounted in the transverse direction, but has a defined lateral force limitation, which depending on the use of the actuator larger or smaller.
  • the standard threaded rod can have a detachable and preferably adjustable travel limit at both ends, for example in the form of a nut, which is secured with a lock nut.
  • an anti-twist device of the standard threaded rod is attached to the device to be moved in the longitudinal direction, which is usually only longitudinally displaceable, but not rotatable. This is expediently carried out in a detachable manner, for example via a plate rigidly connected to the standard threaded rod or an angle.
  • the cut-to-length standard threaded rod can be flattened at least on the inside at a distance from the end faces in the axial direction, i. the area of the front sides of the standard threaded rod remains advantageously unchanged.
  • the threaded rod can be halved over the entire length. This can be done to facilitate the longitudinal displacement of the Antikorgans on the Gewinde ⁇ rod.
  • simple pressure rollers with a convex outside can be used universally.
  • the pressure member may, as mentioned above, be of any design, in principle also sliding, but preferably rolling. In practice, this is expediently carried out with at least one, preferably two, spaced-apart pressure rollers. These are with an unchanged standard threaded rod ador ⁇ way with concave circumferential toothed or toothless cylindrical Mantel ⁇ surface formed.
  • the pressure rollers are preferably arranged opposite a drive wheel. However, a pinch roller can also lie between two drive wheels.
  • the following variants arise in particular:
  • This embodiment allows a swinging standard threaded rod. This must be guided by lateral force limitations, as mentioned, this is done, for example, by means of bores, but also by longitudinal slots which limit the movements, in particular the pendulum movements, of the standard threaded rod.
  • the pinch roller can have an optimal effect if it lies in the middle between the driving wheels. This applies accordingly to a drive wheel and two pinch rollers.
  • non-resilient pressure rollers can also be used by recesses of identically formed slots in the base and cover plates of the actuator, preferably in the region of pressure rollers and / or the drive wheels.
  • the pressure rollers can be designed so that they have a circumferential, annular groove which unfolds a spring action.
  • the individual variants can also be combined with one another, provided that the economy is maintained.
  • the number of drive wheels can be varied depending on the application.
  • a single pair of impeller and pinch roller results in a gimbal attachment with great one-dimensional freedom of movement, called commuting.
  • Two drive wheels enable a larger power transmission with the same flank load.
  • FIG. 2 shows a variant of FIG. 1 with cover plate
  • FIG. 4 shows a view of a self-resilient pressure roller resting on a standard threaded rod
  • FIG. 5 shows a cutaway plan view of FIG. 4.
  • An actuator 10 according to FIG. 1 comprises a base plate 12, which in the is formed substantially rectangular. Two tabs of the existing of a metal sheet base plate 12 are bent at right angles and form at least side walls 14. About support post 16 is also made of the same metal sheet cover plate 18 is attached. Mounting tabs 20, each with a bore 22 are used to attach the actuator 10 total.
  • a cut-to-length standard threaded rod 24 engages with play each a bore 26 in the right angles bent side walls 14, it is in the axial direction L, its longitudinal direction, freely displaced.
  • the bore 26 forms a transverse force limit.
  • Two nuts arranged in the region of the front end 30 of the standard threaded rod 24 form a bilateral travel restriction 28 in the axial direction L, e.g. each lock nut, not shown, fixes the nuts.
  • the two side walls 14 form a stop for the travel limits 28, which, as mentioned, may also be designed as a spring-protected sapwood.
  • a motor-driven pinion 32 is mounted, which engages positively in the protruding spur gear 34 of two drive wheels 36 which are freely rotatably mounted in the base 12 and cover plate 18.
  • the standard threaded rod 24 is pressed by two pinch rollers 38 without play on the drive wheels 36 with a concave, toothed outer shell 37. This is done by a swinging leaf spring 40, which is mounted on a Bol ⁇ 42 pivotally. The two ends of the leaf spring 40 um ⁇ wrap the shafts 44 of the pressure rollers 38 and hold them. In normal position, the leaf spring 40 is slightly tensioned.
  • An anti-rotation 46 of the standard threaded rod 24 is angularly stir ⁇ forms.
  • One leg 48 of the anti-twist device 46 is rigidly connected to the standard threaded rod 24, the other leg 50 has a bore 52, which is the releasable attachment to a translationally displaceable, non-rotatable device is used.
  • Fig. 2 shows an actuator 10 with mounted cover plate 18.
  • This Dar-position with its rigid shaft 44 freely rotatable pinch rollers 38 are visible from the front.
  • Slots 54 in the base 12 and cover plate 18 are provided as a pressure member instead of a leaf spring 40 (FIG. 1), which allow a spring action when the pressure rollers 38 are placed on the standard threaded rod 24.
  • These slots 54 are arranged exactly congruent in both plates 12, 18.
  • the pressure rollers 38 are formed in a shape corresponding geometrically to the drive wheels 36, also with respect to the toothing.
  • the anti-twist device 46 is not shown in FIG. 2, but again by means of the translationally displaceable device, wherein the standard threaded rod 24 is screwed into an internal thread and fixed with the travel limiter 28 as a lock nut.
  • 3 and 4 show a view of a side wall 14 folded down from the base plate 12, with a radial section of the standard threaded rod 24.
  • the standard threaded rod 24 with the radius r passes through the bore 26 with clearance coaxially at a distance ⁇ r. If, in a modification of FIG. 2, only its right-hand pressure roller 38 is formed, the bore 26 forms a transverse force limitation for a pendulum movement of the standard threaded rod 24.
  • FIG. 5 shows a specially designed pressure roller 38 which rests on the standard threaded rod 24 shown in the radial section.
  • the shaft 38 is related borrowed a symmetry plane E mirror-symmetrical. It has an annular groove 62, which extends into the region of the shaft 44.
  • two disk-shaped legs 64, 66 are formed, which form a concave outer surface 68.
  • the pressure roller 38 may be formed in two or more parts. In a two-part along the plane E An ⁇ pressure roller 38, the two halves are compressed by spring force. When pressed, the holding forces are overcome, the legs 64, 66 open themselves elastically. 4 shows further variants of a resilient Andruckor ⁇ goose.
  • FIGS. 1, 2 and 5 in the form of two spring-mounted pressure rollers 38, slots 54 and resilient disc-shaped legs 64, 66 may be formed individually or combined with each other.
  • the drive rollers 36 / spur gears 34 and / or pressure rollers 38 are made of conventional materials, such as steel or plastic, depending on the requirements, such as. For example, with regard to load, service life, smoothness and machining.

Abstract

Ein Stellantrieb (10) für die lineare Betätigung einer Vorrichtung mittels einer unter Umsetzung des Drehmoments eines motorisch angetriebenen Ritzels (32) längsverschiebbare Tangentialstange, insbesondere für eine Klappe oder für ein Ventil auf dem Gebiet Heizung-Lüftung-Klima (HLK), Brand­- und Rauchschutz, wobei eine individuell ablängbare, in ihrer Axialrichtung (L) ver­schiebbare Normgewindestange (24) mit einem Radius (r) ist verdrehgesichert im Stellantrieb (10) gehaltert ist, das Ritzel (32) mit wenigstens einem frei drehbar gelagerten Treibrad (36) in formschlüssigem Eingriff steht, und ein federndes und/oder einstellbares Andruckorgan (38, 54, 64, 66) ausgebildet ist, welches ein spielfreies Kämmen von Treibrädern (36) und Normgewindestange (24) bewirkt.

Description

Linearantrieb
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stellantrieb für die lineare Betätigung einer Vorrichtung mittels einer unter Umsetzung des Drehmoments eines motorisch angetriebenen Ritzels längsverschiebbaren Tangentialstange, insbesondere für eine Klappe oder für ein Ventil auf dem Gebiet Heizung-Lüftung-Klima (HLK), Brand- und Rauchschutz.
Elektrische Stellantriebe für die Motorisierung von Stellgliedern in Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK-Anlagen) werden seit mehr als 30 Jahren hergestellt. HLK-Stellglieder gewährleisten eine wirtschaftliche Volumenstrom¬ regelung von Gasen oder Flüssigkeiten, insbesondere von Luft und Wasser. Als kompakte Einheit umfassen die HLK-Stellglieder in der Regel nicht nur den An¬ trieb, sondern auch Druckfühler und Regler, alles in einem Gerät vereint.
Belüftungssysteme werden zunehmend in Gebäuden, insbesondere Wohn-, Büro-, Gewerbe- und Industriebauten, eingesetzt, in der Regel kombiniert mit Brand- und Rauchschutzeinrichtungen. In Belüftungsanlagen spielt die Volu¬ menstromregelung mit schwenkbaren Luftklappen eine wesentliche Rolle. Der Volumenstrom wird mit einem geeigneten Messinstrument gemessen, bei¬ spielsweise mit dem als kompakte Einheit von Antrieb, Druckfühler und Regler ausgebildeten NMV-D2M der Belimo Automation AG, CH-8340 Hinwil, und die Messwerte an eine Elektronik weitergegeben.
Zum Bewegen einer Klappe in einem Belüftungssystem oder eines Kugelhahns in einem Wasserleitungssystem müssen verhältnismässig schwache Motoren grossflächige oder grossvolumige Regelorgane betätigen. Eine präzise und stabile Verstellung ist nur mit einer überaus starken Untersetzung möglich. Für das Schwenken einer Klappe oder das Drehen eines Kugelhahns um einen spitzen oder rechten Winkel sind zahlreiche Umdrehungen der Welle des Elek- tromotors notwendig. In einem Stellantrieb wird das untersetzte Drehmoment des Motors in eine Linearbewegung umgesetzt.
Die DE 10160056 A1 beschreibt ein von einem Elektromotor betätigtes Zahn- radantriebsystem, welches der Betätigung einer Klappe eines Heizungs-, Lüf- tungs- und Klimatisierungssystems dient. Die schneckenförmig ausgebildete Achse eines Motors überträgt das Drehmoment auf eine schneckenförmig aus¬ gebildete Achse, in welche die Zahnung eines Getrieberades eingreift. Diese drehbare zweite Schnecke weist eine radiale Stabilisierungseinheit auf, welche mit einer fotoelektrischen Sensoreinrichtung zusammenwirkt. Das ganze Sys¬ tem ist auf in Axialrichtung nicht verschiebbare, rotierende Schneckenantriebe ausgerichtet.
Aus der US 5836205 A ist ein Stellantrieb mit zwei synchron linear verschiebba- ren Zahnstangen bekannt, welche von einem Ritzel und vier mit dem Ritzel, paarweise untereinander und mit den Zahnstangen in formschlüssigem Eingriff stehen. Die Zahnstangen werden als Spezialanfertigung hergestellt und sind mit ihrer Zahnung auf diejenige der Stirnräder abgestimmt, das System ist entspre¬ chend teuer.
Die Erfinder haben sich die Aufgabe gestellt, einen Stellantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher kostengünstig herzustellen und zu betrei¬ ben sowie vielseitig einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemässe dadurch gelöst, dass eine individuell ablängbare, in ihrer Axialrichtung verschiebbare Normgewindestange mit einem Radius r verdrehgesichert im Stellantrieb gehaltert ist, das Ritzel mit einem ebenfalls frei drehbar gelagerten Treibrad in formschlüssigem Eingriff steht, und ein federndes und/oder einstellbares Andruckorgan ausgebildet ist, welches ein spielfreies Kämmen von Treibrädern und Normgewindestange bewirkt. Spezielle und weiterbildende Ausführungsformen des Stellantriebs sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen. Normgewindestangen sind in grosser Auswahl bezüglich Länge, Durchmesser, Material, Zahnform, Steigung und Drehrichtung im Handel. Auch Spezialge- winde, wie beispielsweise doppelgängige Gewinde, sind als ablängbare Mas- senartikel beziehbar. Einfache Normgewindestangen sind bis zwanzigmal billi¬ ger als speziell herzustellende Zahnstangen, beispielsweise gemäss der US 5836205. Weiter haben herkömmliche Zahnstangen eine bestimmte Länge, welche je nach Verwendung unterschiedlich ist, es müssen verschiedene Typen an Lager gehalten werden, was die Kosten zusätzlich in die Höhe treibt. Erfin- dungsgemäss müssen dagegen lediglich nicht der Gebrauchslänge entspre¬ chende Normgewindestangen an Lager gehalten werden, die jederzeit prob¬ lemlos in jeder erforderlichen Dimension abgeschnitten werden können.
Die die Normgewindestange tangential verschiebenden Treibräder setzen das über ein Getriebe ausgeübte Drehmoment in eine Linearbewegung um. Zweckmässig sind deshalb die Treibräder mit einem einstückig ausgebildeten Stirnzahnrad in formschlüssigen Eingriff mit einem Antriebsritzel. Eine prob¬ lemlose Montage kann erfolgen, wenn die Teilung des Stirnzahnrades ein n- oder 1/n-faches der Teilung des Treibrades beträgt und n = 1 , 2, 3 ist.
Das Treibrad weist zweckmässig einen die Geometrie der Normgewindestange exakt abwälzbaren, konvex gekrümmten Aussenmantel auf. Dadurch wird das System auch beim Aufeinanderdrücken eine sehr hohe Leichtgängigkeit auf. Mit Muttern selbsthemmende Normgewindestangen sind mit erfindungsgemässen Treibrädern nicht selbsthemmend und ausserdem weniger schmutzempfindlich.
Die in den Stellantrieb eingeführten Normgewindestangen sind bezüglich des Gehäuses oder der umgelegten Stirnwände der Grundplatte überstehend und durchgreifen beidseits eine Bohrung, vorzugsweise mit Spiel. Bei einem Radius r der Normgewindestange hat die Bohrung einen Radius r+ Δr. Derart ist die Gewindestange in Querrichtung flexibel montiert, hat jedoch eine definierte Querkraftbegrenzung, welche je nach Verwendung des Stellantriebs grösser oder kleiner ist.
Die Normgewindestange kann beidends eine lösbare und bevorzugt verstell¬ bare Wegbegrenzung aufweisen, beispielsweise in Form einer Mutter, welche mit einer Kontermutter gesichert ist. einem herausziehbaren Splint mit Federsi¬ cherung oder dgl. an sich bekannten Mitteln, mit einem Gehäuse oder umge¬ legten Seitenwänden der Grundplatte als Anschlagpunkt.
Von wesentlicher Bedeutung ist eine Verdrehsicherung der Normgewinde- stange. Diese erfolgt am einfachsten, indem die Normgewindestange an der in Längsrichtung zu verschiebenden Vorrichtung befestigt wird, welche in aller Regel nur längsverschiebbar, jedoch nicht drehbar ist. Dies erfolgt zweckmäs- sig in lösbarer Weise, beispielsweise über ein starr mit der Normgewindestange verbundenes Plättchen oder einen Winkel.
Die abgelängte Normgewindestange kann wenigstens innenseitig in Abstand von den Stirnseiten in Axialrichtung abgeflacht sein, d.h. der Bereich der Stirn¬ seiten der Normgewindestange bleibt dabei vorteilhaft unverändert. Im Extrem¬ fall kann die Gewindestange über die ganze Länge halbiert sein. Dies kann zur Erleichterung der Längsverschiebung des Andruckorgans auf der Gewinde¬ stange erfolgen. So können beispielsweise auch einfache Andruckrollen mit konvexer Aussenseite universell eingesetzt werden.
Das Andruckorgan kann, wie vorstehend erwähnt, beliebig ausgebildet sein, im Prinzip auch gleitend, jedoch vorzugsweise rollend. In der Praxis erfolgt dies zweckmässig mit wenigstens einer, vorzugsweise mit zwei in Abstand angeord¬ nete Andruckrollen. Diese sind bei unveränderter Normgewindestange wahl¬ weise mit konkav umlaufender gezahnter oder zahnloser zylindrischer Mantel¬ fläche ausgebildet. Die Andruckrollen sind bevorzugt gegenüber einem Treibrad angeordnet. Eine Andruckrolle kann jedoch auch zwischen zwei Treibrädern liegen. In der Praxis ergeben sich insbesondere folgende Varianten:
- Ein Treibrad, eine Andruckrolle. Diese Ausführungsform erlaubt eine pendelnde Normgewindestange. Diese muss durch Querkraftbegrenzun- gen geführt sein, wie erwähnt erfolgt dies beispielsweise durch Bohrun¬ gen, aber auch durch Längsschlitze, welche die Bewegungen, insbeson¬ dere die Pendelbewegungen, der Normgewindestange begrenzen.
- Zwei Treibräder, eine Andruckrolle: Die Andruckrolle kann eine optimale Wirkung entfalten, wenn sie in der Mitte zwischen den Treibrädern liegt. Dies gilt entsprechend für ein Treibrad und zwei Andruckrollen.
- Zwei in Abstand angeordnete Paare von Treibrad und Andruckrolle. Diese in der Praxis am häufigsten verwendete Ausführungsform benötigt grundsätzlich keine Querkraftbegrenzungen.
Selbstverständlich können auch mehr als zwei Treibräder und/oder Andruck¬ rollen eingesetzt werden, es ist jedoch das Kosten-Nutzenverhältnis zu beach¬ ten.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können auch nicht fe- dernde Andruckrollen verwendet werden, indem identisch ausgebildete Schlitze in der Grund- und Deckplatte des Stellantriebs ausgespart werden, vorzugs¬ weise im Bereich von Andruckrollen und/oder der Treibräder. Weiter können die Andruckrollen so ausgestaltet sein, dass sie eine umlaufende, ringförmige Nut haben, welche eine Federwirkung entfaltet. Selbstverständlich können die ein- zelnen Varianten auch miteinander kombiniert werden, sofern die Wirtschaft¬ lichkeit erhalten bleibt.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammengefasst werden:
- Anstelle von spezifischen gezahnten Zugstangen oder komplizierten dre¬ henden Schneckengetrieben können ausserordentlich kostengünstige, überall im Handel erhältliche Normgewindestangen erworben und der Verwendung entsprechend einfach abgelängt werden.
- Die verhältnismässig grosse Toleranz von handelsüblichen Normgewindestangen wird durch das Andrücken der Treibräder mini- miert, dadurch wird eine höhere Zug- und Druckbelastung der Normge¬ windestange ermöglicht.
- Die erfindungsgemässe Kombination einer Normgewindestange mit Treibrädern hat keine Selbsthemmung, bei Bedarf kann die Normgewin¬ destange manuell eingeführt oder herausgezogen werden. - Durch die Spielfreiheit wird auch die Schmutzempfindlichkeit minimiert, das kontinuierliche zylindrische Abwälzen verdrängt den Schmutz.
- Die Anzahl von Treibrädern kann je nach Anwendung variiert werden. Ein einziges Paar aus einem Treibrad und einer Andruckrolle ergibt eine kardanische Befestigung mit grosser eindimensionaler Bewegungsfrei- heit, Pendeln genannt. Zwei Treibräder ermöglichen eine grossere Kraft¬ übertragung bei gleicher Flankenbelastung.
- Pro Stellantrieb können auch zwei oder mehr Normgewindestangen eingesetzt werden, mit entsprechender Anpassung der übrigen Bauteile.
Die Erfindung wird anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei¬ spielen, welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen sind, nä¬ her erläutert. Es zeigen schematisch
- Fig. 1 einen Stellantrieb mit abgehobener Deckplatte, in perspektivischer Darstellung,
- Fig. 2 eine Variante von Fig. 1 mit Deckplatte,
- Fig. 3 eine Ansicht einer Querkraftbegrenzung,
- Fig. 4 eine Ansicht einer an einer Normgewindestange anliegende selbstfedernde Andruckrolle, und - Fig. 5 eine aufgeschnittenen Draufsicht auf Fig. 4.
Ein Stellantrieb 10 gemäss Fig. 1 umfasst eine Grundplatte 12, welche im we- sentlichen rechteckig ausgebildet ist. Zwei Laschen der aus einem Metallblech bestehenden Grundplatte 12 sind rechtwinklig umgebogen und bilden andeu¬ tungsweise Seitenwände 14. Über Stützpfosten 16 ist eine ebenfalls aus dem gleichen Metallblech bestehende Deckplatte 18 befestigt. Montagelaschen 20 mit je einer Bohrung 22 dienen der Befestigung des Stellantriebs 10 insgesamt.
Eine abgelängte Normgewindestange 24 durchgreift mit Spiel je eine Bohrung 26 in den rechtwinklig umgebogenen Seitenwänden 14, sie ist in Axialrichtung L, ihrer Längsrichtung, frei verschiebbar. Die Bohrung 26 bildet eine Querkraft- begrenzung.
Zwei im Bereich des stirnseitigen Endes 30 der Normgewindestange 24 ange¬ ordnete Muttern bilden eine beidseitige Wegbegrenzung 28 in Axialrichtung L, z.B. je eine nicht gezeigte Kontermutter fixiert die Muttern. Die beiden Seiten- wände 14 bilden einen Anschlag für die Wegbegrenzungen 28, welche wie er¬ wähnt auch als federgesicherter Splint ausgebildet sein können.
In der Grund- 12 und Deckplatte 18 ist ein motorisch angetriebenes Ritzel 32 gelagert, welches formschlüssig in das überstehende Stirnzahnrad 34 von zwei Treibrädern 36 eingreift, welche frei drehbar in der Grund- 12 und Deckplatte 18 gelagert sind.
Die Normgewindestange 24 wird von zwei Andruckrollen 38 spielfrei auf die Treibräder 36 mit einem konkav gewölbten, gezahnten Aussenmantel 37 ge- drückt. Dies erfolgt durch eine pendelnde Blattfeder 40, welche auf einem Bol¬ zen 42 schwenkbar aufgesteckt ist. Die beiden Enden der Blattfeder 40 um¬ schlingen die Wellen 44 der Andruckrollen 38 und haltern diese. In Normallage ist die Blattfeder 40 leicht gespannt.
Eine Verdrehsicherung 46 der Normgewindestange 24 ist winkelförmig ausge¬ bildet. Ein Schenkel 48 der Verdrehsicherung 46 ist starr mit der Normgewinde¬ stange 24 verbunden, der andere Schenkel 50 hat eine Bohrung 52, welche der lösbaren Befestigung an einer translatorisch verschiebbaren, nicht drehbaren Vorrichtung dient.
Fig. 2 zeigt einen Stellantrieb 10 mit montierter Deckplatte 18. In dieser Dar- Stellung sind die mit ihrer starren Welle 44 frei drehbaren Andruckrollen 38 von vorne sichtbar. Als Andruckorgan sind anstelle einer Blattfeder 40 (Fig. 1) Schlitze 54 in der Grund- 12 und Deckplatte 18 vorgesehen, welche beim Auf¬ setzen der Andruckrollen 38 auf die Normgewindestange 24 eine Federwirkung erlauben. Diese Schlitze 54 sind in beiden Platten 12, 18 exakt deckungsgleich angeordnet. Die Andruckrollen 38 sind vorliegend in einer den Treibrädern 36 geometrisch entsprechenden Form ausgebildet, auch bezüglich der Zahnung.
Gemäss Fig. 2 ist lediglich ein einziges Treibrad 36 ausgebildet, welches einer der beiden Andruckrollen 38 gegenüber liegt. Die starr mit dem Treibrad 36 verbundene Welle 56 überragt die Deckplatte 18. Dies ist ebenfalls für die eine Bohrung 58 mit Spiel durchgreifende Treibwelle 60 des Ritzels 32 (Fig.2) der Fall.
Die Verdrehsicherung 46 ist in Fig. 2 nicht dargestellt, sie erfolgt wiederum mit- tels der translatorisch verschiebbaren Vorrichtung, wobei die Normgewinde¬ stange 24 in ein Innengewinde eingedreht und mit der Wegbegrenzung 28 als Kontermutter fixiert ist.
Fig. 3 und 4 zeigen eine Ansicht einer von der Grundplatte 12 umgelegten Sei- tenwand 14, mit einem Radialschnitt der Normgewindestange 24. Die Normge¬ windestange 24 mit dem Radius r durchgreift mit Spiel koaxial die Bohrung 26 in einem Abstand Δr. Falls in Abwandlung von Fig. 2 nur deren rechte Andruck¬ rolle 38 ausgebildet ist, bildet die Bohrung 26 eine Querkraftbegrenzung für eine Pendelbewegung der Normgewindestange 24.
Fig. 5 zeigt eine speziell ausgebildete Andruckrolle 38, welche auf der im Radi¬ alschnitt dargestellten Normgewindestange 24 aufliegt. Die Welle 38 ist bezüg- lieh einer Symmetrieebene E spiegelsymmetrisch ausgebildet. Sie weist eine ringförmige Nut 62 auf, welche sich bis in den Bereich der Welle 44 erstreckt. Dadurch werden zwei scheibenförmige Schenkel 64, 66 gebildet, welche eine konkav umlaufende Aussenfläche 68 bilden. Beim Andrücken einer einstückig ausgebildeten Andruckrolle 38 auf die Normgewindestange 24 spreizen die bei¬ den scheibenförmigen Schenkel 64, 66 je nach Andruckkraft elastisch auf, was mit Doppelpfeilen 70 dargestellt ist. Weiter kann die Andruckrolle 38 zwei- oder mehrteilig ausgebildet sein. Bei einer entlang der Ebene E zweigeteilten An¬ druckrolle 38 werden die beiden Hälften mit Federkraft zusammengedrückt. Beim Andrücken werden die Haltekräfte überwunden, die Schenkel 64, 66 öff¬ nen sich elastisch. Fig. 4 stellt weitere Varianten eines federnden Andruckor¬ gans dar.
Die in den Fig. 1 , 2 und 5 gezeigten Andruckorgane in Form von zwei gefeder- ten Andruckrollen 38, Schlitzen 54 und federnden scheibenförmigen Schenkeln 64, 66 können einzeln ausgebildet oder miteinander kombiniert sein.
Die Treibrollen 36/Stirnzahnräder 34 und/oder Andruckrollen 38 bestehen aus üblichen Materialien, beispielsweise Stahl oder Kunststoff, je nach den gestell- ten Anforderungen, wie z. B. bezüglich Belastung, Lebensdauer, Leichtgängig- keit und Bearbeitung.

Claims

Patentansprüche
1. Stellantrieb (10) für die lineare Betätigung einer Vorrichtung mittels einer unter Umsetzung des Drehmoments eines motorisch angetriebenen Ritzels (32) längsverschiebbaren Tangentialstange, insbesondere für eine Klappe oder für ein Ventil auf dem Gebiet Heizung-Lüftung-Klima (HLK), Brand- und Rauchschutz,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine individuell ablängbare, in ihrer Axialrichtung (L) verschiebbare Normgewindestange (24) mit einem Radius (r) verdrehgesichert im Stellan¬ trieb (10) gehaltert ist, das Ritzel (32) mit wenigstens einem frei drehbar gelagerten Treibrad (36) in formschlüssigem Eingriff steht, und ein federn¬ des und/oder einstellbares Andruckorgan (38,54,64,66) ausgebildet ist, welches ein spielfreies Kämmen von Treibrädern (36) und Normgewindestange (24) bewirkt.
2. Stellantrieb (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Treibrad (36) einen die Geometrie der Normgewindestange (24) exakt ab¬ wälzenden, umlaufend konkav gekrümmten Aussenmantel (37) aufweist.
3. Stellantrieb (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beidseits überstehende Normgewindestange (24) auf wenigstens einer Stirnseite (30) eine Querkraftbegrenzung, vorzugsweise in Form einer Boh¬ rung (26) mit grosserem Radius (r+ Δr) als die Normgewindestange (24) im Gehäuse oder in einer umgelegten Stirnwand (14) der Grundplatte (12) des Stellantriebs (10), aufweist.
4. Stellantrieb (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Normgewindestange (24) eine in Axialrichtung (L) beidseits wirksame Wegbegrenzung (28) aufweist, insbesondere in Form von gekonterten Muttern oder federgesicherten Splinten, welche an der umgelegten Stirnwand (14) der Grundplatte (12) oder am Gehäuse an¬ schlagen.
5. Stellantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, dass eine Winkel- oder plattenförmige, mit der translatorisch verschieb¬ baren Vorrichtung lösbar verbundene Verdrehsicherung (46) ausgebildet ist.
6. Stellantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich¬ net, dass das federnde Andruckorgan in Form von wenigstens einer An¬ druckrolle (38) mit konkav gekrümmt verlaufender Verzahnung oder mit zahnlos ausgebildetem, konkav, flach oder konvex umlaufendem Aussen- mantel, wobei die Andruckrollen (38), vorzugsweise gegenüber den Treib¬ rädern angeordnet sind.
7. Stellantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich¬ net, dass je ein oder zwei Treibräder (36) und Andruckrollen (38) einander paarweise gegenüber liegen, wobei zwei Andruckrollen (38) vorzugsweise eine gemeinsame, pendelnd aufgehängte Blattfeder (40) haben.
8. Stellantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich¬ net, dass identisch ausgebildete Schlitze (54) in der Grund- (12) und Deck¬ platte (18), vorzugsweise im Bereich der Andruckrollen (38) und/oder Treib¬ räder (36), das Andruckorgan bilden.
9. Stellantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich¬ net, dass als Andruckorgane Andruckrollen (38) angeordnet sind, welche eine ringförmige Nut (62) und zwei die Nut begrenzende scheibenförmige elastische Schenkel (64, 66) haben, die beim Andrücken auf die Normge¬ windestange (24) aufspreizen und/oder bei mehrteiliger Ausgestaltung durch elastisches Überwinden der Haltekräfte öffnen und so eine Federwir- kung entfalten.
10. Stellantrieb (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Treibräder (36) einstückig mit einem Stirnzahnrad (34) ausge¬ bildet sind, welche mit dem Ritzel (32) in formschlüssigen Eingriff stehen, wobei die Teilung des Stirnzahnrades (34) ein n- oder 1/n-faches der Tei¬ lung des Treibrades (36) ausmacht und n = 1, 2, 3 ist.
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