сервопривод с редуктором для исполнительного элемента для регулирования потока газа или жидкости

Формула изобретения

1. Сервопривод (16) с редуктором (10), воздействующий посредством приводного органа (12), в частности, в виде приводного сегмента, линейного привода или приводного шпинделя на исполнительный элемент для регулирования потока жидкости или газа, в частности, в области отопления, вентиляции и кондиционирования, противопожарной защиты и защиты от дыма, причем установочное движение ограничено конечными упорами, отличающийся тем, что по меньшей мере один внутренний конечный упор (34) со стороны корпуса ограничивает свободу вращения упорного колеса (32), находящегося в контакте с приводным органом (12) с геометрическим замыканием, более чем на один полный оборот.

2. Сервопривод (16) по п.1, отличающийся тем, что в торцевом выеме (42) упорного колеса (32) в радиальном и/или осевом направлении установлено по меньшей мере одно свободно вращающееся соосное буксирное кольцо (46) по меньшей мере с одним передаточным кулачком (100, 102).

3. Сервопривод (16) по п.2, отличающийся тем, что соосный выем (42) упорного колеса (32) имеет радиально вдающийся вовнутрь кулачковый захват (94), установленное в нем буксирное кольцо (46) с радиально выступающим наружу передаточным кулачком (100) для кулачкового захвата (94) и конечный упор (34) со стороны корпуса для передаточного кулачка (100), установленный с внешней стороны буксирного кольца (46), причем кулачковый захват (94) выполнен с возможностью вращения посредством конечного упора (34).

4. Сервопривод (16) по п.2, отличающийся тем, что трубчатая часть (96) корпуса имеет внутреннее пространство (104) с радиально вдающимся вовнутрь конечным упором (34) для внешнего передаточного кулачка (100) единственного буксирного кольца (46) или крайнего внешнего из нескольких буксирных колец (46), по меньшей мере одно буксирное кольцо (46) с одним выступающим наружу и одним вдающимся вовнутрь передаточными кулачками (100 и 102) соответственно, а также соосное цилиндрическое колесо (52) упорного колеса (32) с радиально выступающим наружу кулачковым захватом (94) для внутреннего передаточного кулачка (102) единственного буксирного кольца (46) или крайнего внутреннего из нескольких буксирных колец (46), причем в случае нескольких буксирных колец (46) соответствующий внешний передаточный кулачок (100) выполнен с возможностью воздействия на соответствующий внутренний передаточный кулачок (102) очередного, большего по величине буксирного кольца (46).

5. Сервопривод (16) по п.2, отличающийся тем, что соосный выем (42) упорного колеса (32) имеет радиально вдающийся вовнутрь кулачковый захват (94), по меньшей мере одно установленное в выеме (42) буксирное кольцо (46) с одним радиально выступающим наружу и одним радиально вдающимся вовнутрь передаточными кулачками (100 и 102) соответственно, а также соосную трубчатую или пальцевую часть (96) корпуса с выступающим наружу конечным упором (34) для внутреннего передаточного кулачка (102) единственного буксирного кольца (46) или крайнего внутреннего из нескольких буксирных колец (46), причем в случае нескольких буксирных колец (46) соответствующий внутренний передаточный кулачок (102) выполнен с возможностью воздействия на соответствующий внешний передаточный кулачок (100) очередного, меньшего по величине буксирного кольца (46).

6. Сервопривод (16) по п.1, отличающийся тем, что упорное колесо (32) имеет направляющую (114) для свободного радиального перемещения конечного упора (34) и для закрепленной с торцовой стороны упорной кулисы (116) со спиральной направляющей (118) для конечного упора (34).

7. Сервопривод (16) по п.1, отличающийся тем, что упорное колесо (32) находится в зацеплении со свободно перемещающейся зубчатой рейкой (120), имеющей с обеих сторон конечные упоры (34), ограничивающие количество оборотов упорного колеса (32).

8. Сервопривод (16) по п.1, отличающийся тем, что упорное колесо (32) находится в зацеплении со свободно вращающимся шпиндельным колесом (84), воздействующим посредством направляющей втулки (86) с внутренней резьбой на перемещающийся в продольном направлении без возможности вращения шпиндель (82), имеющий с обеих сторон конечные упоры (34), ограничивающие количество оборотов упорного колеса (32).

9. Сервопривод (16) по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что упорное колесо (32) находится в зацеплении с ведущей шестерней (48) подпружиненного колеса (38) с предварительным натягом.

10. Сервопривод (16) по п.1, отличающийся тем, что корпус с редуктором (10) имеет модульную структуру и может быть заменен вместе с упорным колесом (32) в качестве переходника приводного органа (12), предпочтительно, как насадной модуль с защелкой.

11. Сервопривод (16) по п.1, отличающийся тем, что на участке переходника между упорным колесом (32) и приводным органом (12) установлено переключающее устройство для изменения направления движения приводного органа (12).

12. Сервопривод (16) с редуктором (10) с предварительным натягом, воздействующий через приводной орган (12), в частности в виде приводного сегмента, линейного привода или приводного шпинделя, на исполнительный элемент для регулирования потока газа или жидкости, в частности, в области отопления, вентиляции и кондиционирования, противопожарной защиты и защиты от дыма, причем установочное движение ограничено конечными упорами (34), отличающийся тем, что переключающее устройство для изменения направления движения приводного органа (12) имеет два цилиндрических колеса (52, 54) одного диаметра, приводимых во вращение в противоположных направлениях, с перемещаемыми в их осевых направлениях соответствующими переключающими ведущими шестернями (50, 58), которые при любом осевом положении находятся в зацеплении с приводным органом (12) с геометрическим замыканием, причем одна из обеих переключающих ведущих шестерней (50, 58) соответственно может быть зафиксирована с одним из обоих цилиндрических колес (52, 54) одного диаметра с обеспечением передачи вращающего момента.

13. Сервопривод (16) по п.12, отличающийся тем, что оба цилиндрических колеса (50, 52) одинакового диаметра имеют соосный выем (110) с формой поперечного сечения переключающих ведущих шестерен (50, 58).

14. Сервопривод (16) по п.12 или 13, отличающийся тем, что обе переключающие ведущие шестерни (50, 58) имеют предварительный натяг в осевом направлении, предпочтительно, посредством листовой пружины (60) или спиральной нажимной пружины (112).

15. Сервопривод (16) по п.12, отличающийся тем, что переключающая кулиса (66), расположенная вдоль зубчатой части (76) приводного органа (12), выполнена с возможностью направления обеих переключающих ведущих шестерен (50, 58).

16. Сервопривод (16) по п.15, отличающийся тем, что переключающие ведущие шестерни (50, 58) имеют предпочтительно выступающие фланцы (62, 64).

17. Сервопривод (16) по п.15, отличающийся тем, что переключающая кулиса (66) имеет концевые выемы (68, 70) для фиксации соответствующих переключающих ведущих шестерен (50, 58) с предварительным натягом, соответствующие диаметру последних или их фланцам (62, 64).

18. Сервопривод (16) по п.12, отличающийся тем, что упорное колесо (32) или промежуточное колесо (54) выполнено для конечного упора (34), расположенного со стороны корпуса, причем свобода вращения соответствующих колес (32, 54) ограничена более чем на один полный оборот.

19. Сервопривод (16) по п.1 или 12, отличающийся тем, что он монтируется предварительно и, предпочтительно, с предварительным натягом в качестве модуля в виде блока редуктора без приводного органа (12).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сервоприводу с редуктором с предварительным натягом, который посредством приводного органа, в частности, в виде приводного сегмента, линейного привода или приводного шпинделя оказывает воздействие на исполнительный элемент для регулирования потока жидкости или газа, в частности, в области отопления, вентиляции и кондиционирования, противопожарной защиты и защиты от дыма, причем установочное движение ограничивается конечными упорами.

Электрические сервоприводы для приведения в действие исполнительных элементов в установках для отопления, вентиляции и кондиционирования изготавливаются на протяжении более 30 лет. Исполнительные элементы в установках для отопления, вентиляции и кондиционирования обеспечивают экономичное регулирование объемных потоков газов или жидкостей, в частности воздуха и воды. В виде компактного блока они целесообразным образом включают не только привод, но также датчики давления и регуляторы, все в одном приборе.

Вентиляционные системы все чаще используются в зданиях, в частности в квартирах, учреждениях, на производственных и промышленных объектах, как правило, в комбинации с противопожарными средствами и средствами защиты от дыма. Например, в вентиляционных установках существенную роль играет регулирование объема посредством воздушных заслонок, а в системах водопровода и канализации - привод клапанов с крутящим моментом или с линейным движением. Объемный поток измеряется посредством соответствующего измерительного прибора, например NMV-D2M фирмы «Belimo Automation AG, CH-8340 Hinwill», выполненного в виде компактного блока из привода, датчика давления и регулятора, а данные измерения подаются далее на электронную часть.

Для перемещения заслонки в вентиляционной системе или клапана в системе водопровода относительно маломощные двигатели приводят в действие исполнительные органы с большой площадью поверхности или большого объема. Осуществление точного и постоянного регулирования возможно лишь посредством очень мощного редуктора. Для приведения в действие сервопривода необходимо большое количество оборотов вала электродвигателя. Электронная часть выдает сигналы управления и управляет электродвигателем.

В СН 614507 А5 описан сервопривод с электродвигателем и редуктором для вентиляционной установки. Он надевается на ось заслонки или клапана. Последний зубчатый элемент приводного механизма, в данном случае называемого приводным органом, выполнен в виде зубчатого сектора и имеет установленный в основном направлении полый вал. Электродвигатель по достижении конечных упоров, ограничивающих угол поворота зубчатого сектора, может оставаться во включенном состоянии. Описанный сервопривод находит применение в воздушных заслонках, смесительных кранах и дроссельных заслонках отопительных и вентиляционных установок. Описанный редуктор имеет специфическое устройство.

В WO 2005/090831 А1 описан редуктор, выполненный по модульному принципу, содержащий первичный редуктор по меньшей мере с одним приводным двигателем и вторичный редуктор с приводом. Оба модуля редуктора соединены друг с другом с возможностью разъема. Благодаря модульному устройству редуктора из первичного и вторичного редукторов при небольшом количестве узлов можно добиться большого разнообразия приборов.

В системах с воздушными заслонками или клапанами в соответствии с правилами техбезопасности во многих случаях используются редукторы с предварительным натягом за счет пружинного привода. В случае прекращения подачи тока или какого-либо иного нарушения запасенная энергия пружины переводит воздушную заслонку или клапан в определенное безопасное положение. Благодаря установленному направлению действия внутренней пружины с предварительным натягом приводы, как правило, имеют симметричное устройство. Во время монтажа сервопривода определяется направление его движения в случае прекращения подачи тока, для чего, например, сервопривод прокручивают на 180°. Благодаря симметричности сервопривода органы управления, как, например, выключатели, всегда должны быть доступны с обеих сторон сервопривода. Этого можно избежать при использовании механического переключателя, поскольку в этом случае привод может устанавливаться и обслуживаться с одной стороны. Это положение реализуется, например, в следующей публикации.

В US 5657664 описывается редуктор для сервопривода с пружинным отводом. Он работает с двумя приводными сегментами. В кольцевом зазоре между приводным валом и двумя колесами, установленными на том же валу, устанавливается соединительная втулка, соединенная с приводным валом с возможностью разъема. Путем замены соединительной втулки можно изменять направление вращения приводного вала. Недостатком является, как упоминалось выше, необходимость выполнения двух приводных сегментов.

В основу настоящего изобретения положена задача создания сервоприводов вышеупомянутого типа, реализующих усовершенствованную концепцию внутренних конечных упоров привода и/или изменения направления движения приводного органа.

Эта задача в соответствии с первой формой выполнения согласно изобретению решается тем, что по меньшей мере один внутренний конечный упор со стороны корпуса ограничивает свободу вращения одного упорного колеса, соединенного с приводным органом путем геометрического замыкания, более чем на один полный оборот. Специальные и усовершенствованные формы конечного упора являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

В соответствии со всеми известными формами выполнения установлены два конечных упора для приводного органа, в частности для зубчатого приводного сегмента. Решение согласно изобретению допускает в исходном положении переключение направления вращения без нагрузки, даже если редуктор уже имеет предварительный натяг. Для правильного функционирования привода отвода пружины существенное значение имеют внутренние упоры:

- в нижнем конце рабочего диапазона - для поддержания заданного минимального предварительного натяжения пружины,

- в верхнем конце рабочего диапазона - для его ограничения.

Благодаря малому передаточному числу усилия, воспринимаемые конечными упорами в области упорного колеса, меньше усилий, воспринимаемых до этого приводным органом, в частности зубчатым приводным сегментом. Поэтому конечные упоры имеют меньшие размеры и являются более слабыми.

Ограничение свободы вращения упора по меньшей мере одним внутренним упором со стороны корпуса может быть достигнуто самыми различными способами, некоторые из которых будут более подробно пояснены ниже.

Свобода вращения упорного колеса, составляющая более 360°, но все же ограниченная, достигается установкой по меньшей мере одного свободно вращающегося буксирного кольца, соосного с приводным колесом. Посредством буксирного кольца могут быть достигнуты почти два полных оборота упорного колеса. Полная свобода движения, составляющая 720°, сокращается лишь за счет ширины конечного упора и передаточного кулачка буксирного кольца. Соосно с упорным кольцом один в другом или друг над другом могут быть установлены несколько буксирных колец, из которых каждое внутреннее и/или внешнее или каждое нижнее и/или верхнее кольцо установлено в радиальном направлении. При наличии n буксирных колец упорное колесо может выполнить n+1 свободных оборотов, соответственно, за вычетом упомянутой ширины конечного упора и n передаточных кулачков, где n - целое положительное число >0.

По первому варианту выполнения с буксирными кольцами корпус понижающего редуктора имеет расположенный соосно с валом упорного колеса полый стаканообразный выем с радиально вдающимся вовнутрь упорным кулачком, служащим внешнему передаточному кулачку единственного буксирного кольца или крайнего внешнего из нескольких буксирных колец в качестве конечного упора. В выеме установлены по меньшей мере одно буксирное кольцо, каждое с передаточным кулачком, радиально выступающим наружу и вовнутрь, и одно цилиндрическое колесо упорного колеса с радиально выступающим наружу кулачковым захватом для внутреннего передаточного кулачка единственного буксирного кольца или крайнего внутреннего из нескольких буксирных колец. В случае нескольких буксирных колец соответствующий внешний передаточный кулачок воздействует на соответствующий внутренний передаточный кулачок очередного большего по величине буксирного кольца и таким образом передает вращающий момент до тех пор, пока упорное колесо не достигнет границы полной свободной поворотности. Как упоминалось, несколько буксирных колец могут быть установлены также одно над другим.

По второму варианту выполнения с буксирными кольцами упорное колесо с торцовой стороны имеет соосный полый стаканообразный выем с кулачковым захватом, радиально вдающимся вовнутрь. В отверстии установлены по меньшей мере одно буксирное кольцо с соответствующим передаточным кулачком, радиально выступающим наружу и вовнутрь или вниз и вверх, и жестко закрепленная в корпусе соосная трубка или соответствующий палец с выступающим наружу конечным упором для внутреннего передаточного кулачка крайнего внутреннего буксирного кольца, причем в случае нескольких буксирных колец соответствующий внутренний передаточный кулачок воздействует на соответствующий внешний передаточный кулачок очередного меньшего по величине буксирного кольца. В этом варианте несколько буксирных колец также могут быть установлены одно над другим.

В обоих предыдущих разделах описаны два инверсных решения, причем привод в первом варианте в принципе осуществляется изнутри наружу, а во втором варианте снаружи вовнутрь.

По третьему варианту выполнения с буксирными кольцами упорное колесо снова имеет с торцевой стороны соосный полый стаканообразный выем с кулачковым захватом, радиально вдающимся вовнутрь. В отверстии установлены буксирное кольцо с радиально выступающим наружу передаточным кулачком для кулачкового захвата и закрепленный на корпусе упорный кулачок для передаточного кулачка, расположенный с внешней стороны буксирного кольца. Кулачковый захват упорного колеса установлен над закрепленным на корпусе упорным кулачком с зазором и возможностью вращения. Другими словами, внутренняя поверхность кулачкового захвата отстоит от оси вращения упорного колеса несколько дальше, чем внешняя поверхность упорного кулачка со стороны корпуса, служащего конечным упором.

В описании чертежа показаны также возможности практической реализации ограничения свободного вращения упорного колеса без буксирных колец, а именно с помощью дискообразной упорной кулисы со спиральной направляющей, зубчатой рейкой и шпиндельным колесом.

Как уже упоминалось, механизм понижения передачи, или понижающий редуктор сервопривода, предпочтительно, имеет предварительный натяг, осуществляемый, предпочтительно, посредством подпружиненного колеса, находящегося в контакте с ведущей шестерней упорного колеса с геометрическим замыканием, т.е. находящегося в зацеплении с ведущей шестерней упорного колеса. Предпочтительно использовать спиральную пружину, которая, например, сделана из стальной пружинной плоской ленты.

По одному из последующих вариантов осуществления в специально изготовленном корпусе устанавливается понижающий редуктор с предварительным натягом, который имеет модульную структуру и может заменяться вместе с упорным колесом в качестве переходника приводного органа. Как уже упоминалось, зубчатый приводной орган, в частности приводной сегмент, представляет собой линейный привод или приводной шпиндель. Ссылка на специальные формы выполнения таких модулей, которые могут быть также выполнены насадными, содержится в WO 2005/090831 А1.

Насадные модули с переходником на участке между приводным колесом и приводным органом, предпочтительно, имеют переключающее устройство для изменения направления движения единственного приводного органа. По меньшей мере один внутренний конечный упор установлен в модуле, который может быть надет с предварительным натягом и целесообразным образом зафиксирован.

Задача изобретения относительно сервопривода с предварительным натягом в соответствии с одним из последующих вариантов выполнения решается тем, что переключающее устройство для изменения направления движения приводного органа имеет два приводимых во вращение в противоположных направлениях цилиндрических колеса одного диаметра, с соответствующими перемещаемыми в их осевых направлениях переключающими ведущими шестернями, которые в любом осевом положении находятся в контакте с приводным органом с геометрическим замыканием, причем одна из обеих переключающих ведущих шестерней, соответственно, может быть зафиксирована с одним из обоих цилиндрических колес одного диаметра с обеспечением передачи вращающего момента. Специальные и усовершенствованные формы выполнения сервопривода с переключающим устройством являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

Предпочтительно, чтобы в обоих цилиндрических колесах одинакового радиуса были выполнены выемы по форме поперечного сечения переключающих ведущих шестерней. Одно из обоих цилиндрических колес одинакового радиуса, предпочтительно, имеет меньший радиус, чем упорное колесо, выполнено с ним за одно целое или жестко соединено с ним, другое цилиндрическое колесо является промежуточным. Оба цилиндрических колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью в противоположных направлениях. В зависимости от того, какая переключающая ведущая шестерня опущена и находится в контакте с геометрическим замыканием с соответствующим цилиндрическим колесом, приводной орган движется в том или ином направлении.

Обе переключающие ведущие шестерни, при любом положении находящиеся в зацеплении с зубчатым приводным органом исполнительного элемента, предпочтительно устанавливать в их осевом направлении с предварительным натягом, в частности, посредством листовой пружины или спиральной нажимной пружины. Переключающая кулиса, расположенная вдоль зубьев приводного органа, направляет обе переключающие ведущие шестерни, прижимаемые к переключающей кулисе за счет предварительного натяга пружины.

Переключающая кулиса имеет концевые вырезы, соответствующие диаметру переключающих ведущих шестерней или их фланцу в верхней торцовой области. В этом крайнем положении одна переключающая ведущая шестерня с предварительным натягом заводится в предусмотренный выем соответствующей шестерни, а приводной орган, выведенный из крайнего положения, приводится в движение посредством переключающей ведущей шестерни, с этого момента ведомой за счет геометрического замыкания. Вторая переключающая ведущая шестерня остается без привода, однако вращается свободно.

В упомянутом крайнем положении приводного органа переключающая ведущая шестерня вопреки действию нажимной пружины снова приподнимается и с предварительным натягом за счет поворота приводного органа перемещается в сторону переключающей кулисы.

При одновременном соединении обеих переключающих ведущих шестерней с цилиндрическими шестернями, вращающимися в противоположных направлениях, с геометрическим замыканием произошла бы блокировка редуктора. Поэтому такой ситуации стараются избежать или не допустить ее с помощью соответствующих средств.

В соответствии с одним более предпочтительным вариантом выполнения сервопривод согласно изобретению с переключающим устройством для изменения направления движения приводного органа имеет на участке одного из обоих цилиндрических колес одинакового радиуса, вращающихся в противоположных направлениях, по крайней мере со стороны корпуса конечный упор. Свобода вращения соответствующего цилиндрического колеса, как правило, упорного колеса, ограничена более чем на полный поворот, составляющий 360°.

Во всех вышеописанных формах выполнения сервопривод предпочтительно устанавливать предварительно и с предварительным натягом в виде модуля без приводного органа, т.е. без зубчатого приводного сегмента, линейного привода или приводного шпинделя. Этот модуль устанавливается в специальном корпусе и может монтироваться на общей монтажной плате также вместе с приводным органом.

Преимущества изобретения можно подытожить следующим образом:

По меньшей мере один внутренний конечный упор со стороны корпуса существенно упрощает установку редуктора для выбора направления отвода пружины при одностороннем монтаже, в частности по модульному принципу. Для установления направления отвода пружины нет необходимости поворачивать привод на 180° вокруг его продольной оси. Благодаря этому решению нет необходимости в обеспечении доступа к органам управления с обеих сторон привода. Блок редуктора, выполненный в виде модуля, от двигателя до упорного колеса можно устанавливать с предварительным натягом предварительно. Приводной орган может подбираться специально, в частности, в виде приводного сегмента, линейного привода, выполненного в виде зубчатой рейки, или приводного шпинделя. Осевое движение переключающей кулисы при включении или выключении функционирует надежно и не требует большого хода контактов. В случае приводного сегмента его угол может быть существенно меньше 180°, поэтому достаточно одного единственного сегмента.

Пользователь получает сервопривод в состоянии предварительного натяга с выбранным направлением вращения приводного органа, установленного в среднем положении, или переводит его в это положение до установки модуля сервопривода. Приводной орган, например, в виде сегмента, в пределах крайних положений вращается свободно. Затем приводной орган вручную устанавливается в левое или правое крайнее положение, где установочная шестерня фиксируется с предварительным натягом. При ошибочном выборе направления вращения установочная шестерня, зафиксированная в крайнем положении, с помощью клавиши возврата в исходное положение может быть деблокирована, а другая установочная шестерня в другом крайнем положении приводного органа - зафиксирована.

Изобретение более подробно поясняется представленными на чертежах примерами осуществления, являющимися предметом зависимых пунктов формулы изобретения.

На фиг.1 схематично изображен сервопривод снизу с приводным сегментом, в перспективе,

фиг.2 - сервопривод в соответствии с фиг.1, вид сверху,

фиг.3 - зубчатая рейка с конечными упорами, в перспективе,

фиг.4 - шпиндельное колесо с конечными упорами, в перспективе,

фиг.5 - поперечное сечение внутреннего упора на участке приводного колеса с буксирным кольцом,

фиг.6 - вариант фиг.5,

фиг.7 - еще один вариант фиг.5, вид сверху,

фиг.8 - вариант фиг.7 с двумя буксирными кольцами, в перспективе,

фиг.9 - основной принцип выбора направления вращения,

фиг.10 - переключающая кулиса с перемещаемой в осевом направлении переключающей ведущей шестерней, в нерабочем положении,

фиг.11 - зафиксированная переключающая ведущая шестерня в соответствии с фиг.10 в рабочем положении,

фиг.12 - переключающий механизм для выбора направления вращения и

фиг.13 - упорное колесо с упорной кулисой, в перспективе.

На фиг.1 и 2 изображен механизм понижения передач, или редуктор 10, с зубчатым приводным органом 12, установленными на монтажной плате 14 и образующими сервопривод 16, воздействующий на исполнительный элемент для регулирования потока газа или жидкости (не показан). Приводной орган 12 в виде сегмента соединен с полым валом 18 с силовым и/или геометрическим замыканием, который поворачивает, например, заслонку в системе вентиляции, отопления или кондиционирования до упора или на определенный угол. Полый вал 18 зафиксирован в монтажной плате 14 с возможностью поворота. Очевидно, что приводной орган 12 в виде сегмента по непоказанному варианту осуществления может быть также выполнен в виде целого цилиндрического колеса.

Редуктор 10 приводится в действие посредством плавно регулируемого электродвигателя 20, причем его приводной вал 22 с ведущей шестерней 24 для незначительного движения приводного органа 12 производит большое количество оборотов. Большое понижение передачи посредством маломощного электродвигателя позволяет создавать относительно большое перестановочное усилие и, кроме того, точно устанавливать движения приводного органа 12. Привод обратного хода электродвигателя 20 в данном случае не нужен, поскольку для приводного органа 12 предусмотрен выбор направления вращения, подробно описываемый ниже. Другими словами, направление движения приводного органа 12 может изменяться при неизменном направлении движения электродвигателя 20. В непоказанных вариантах выполнения редуктора без выбора направления вращения и без установки предварительного натяга редуктора необходимы приводы прямого и обратного хода электродвигателя 20.

Ведущая шестерня 24 электродвигателя 20 входит в зацепление с первым двухвенцовым цилиндрическим колесом 26, ведущая шестерня 28 которого, в свою очередь, входит в зацепление со вторым двухвенцовым цилиндрическим колесом 30. По одному из непоказанных вариантов осуществления в редукторе 10 могут быть установлены еще несколько аналогичных двухвенцовых цилиндрических колес. Как видно из фиг.2, каждое из этих двухвенцовых цилиндрических колес 26, 28, конструктивно может быть выполнено в виде упорного колеса 32, но только без принятия на себя его функции, описываемой ниже.

Ведущая шестерня 36 второго двухвенцового цилиндрического колеса 30 входит в зацепление с подпружиненным колесом 38, имеющим вал 40, выступающий в осевом направлении вверх. Для наглядности спирально установленная пружина из пружинной полосовой стали не показана. Она обладает достаточной упругостью для того, чтобы при выходе из строя двигателя возвратить всю систему, например заслонку в системе вентиляции, из рабочего в исходное положения, т.е. в закрытое положение.

Ведущая шестерня 48 подпружиненного колеса 38 входит в зацепление с упорным колесом 32. Последнее имеет с торцовой стороны соосный выем 42. В полом выполненном в виде стакана выеме 42 на валу 44 размещаются буксирное колесо 46 и конечный упор 34 со стороны корпуса. Функция буксирного кольца 46 поясняется ниже.

По одному из непредставленных вариантов без предварительного натяга ведущая шестерня упорного колеса 32 может входить в зацепление с зубчатой частью приводного органа 12 непосредственно. Это означает, что электродвигатель 20 может приводиться во вращение в прямом и обратном направлениях.

В соответствии с фиг.1 и 2 редуктор 10 может выбирать направления вращения. Упорное колесо 32 имеет перемещаемую в направлении его вала 44 переключающую ведущую шестерню 50 и установленное в направлении ведущей шестерни 50 цилиндрическое колесо 52, имеющее диаметр, в данном случае примерно равный среднему диаметру между диаметрами ведущей шестерни 50 и упорного колеса 32. Это дополнительное цилиндрическое колесо 52 находится в зацеплении с промежуточным колесом 54 с валом 56, проходящим параллельно валу 44 упорного колеса 32 и имеющим переключающую ведущую шестерню 58, также перемещаемую в осевом направлении. Обе ведущие шестерни 50, 58, находящиеся в зацеплении с зубчатой частью приводного органа 12 независимо от их осевом положения, имеют натяг за счет листовой пружины 60. Фланцы 62, 64, выступающие над ведущими шестернями 50, 58, расположены на переключающей кулисе 66 с возможностью скольжения. Последняя, в основном, повторяет форму приводного органа 12 в виде сегмента. С обоих внешних концов переключающая кулиса 66 имеет кругообразные вырезы 68, 70, соответствующие окружностям фланцев 62, 64. Когда ведущая шестерня 50 доходит до выреза 68, или ведущая шестерня 58 - до выреза 70, листовая пружина 60 заводит соответствующую ведущую шестерню в соответствующий ей вырез в упорном колесе 32 или в промежуточном колесе 54.

Каждой переключающей ведущей шестерне 50, 58 соответствует кнопка 72, 74 возврата в исходное положение, которая может приподнять соответствующую шестерню 50, 58 и перевести ее в нерабочее состояние свободного хода.

На монтажной плате 14 обычным образом установлен для наглядности не показанный корпус, сквозь обе стороны которого свободно проходит полый вал 18. В варианте, изображенном на фиг.1, полый вал может быть выполнен в виде полукруга и иметь крепежную скобу. Кроме того, сервопривод 12 может быть выполнен из двух частей с переходником между упорным колесом 32 и ведущими шестернями 50, 58. В этом случае полый вал 18 с приводным органом 12 остаются на теле оси исполнительного элемента, а редуктор 10 с корпусом может устанавливаться и закрепляться как сменный модуль.

На фиг.3 изображена зубчатая рейка 120, находящаяся в зацеплении с соосным цилиндрическим колесом 52, выполненным за одно целое со стационарным упорным колесом 32, и свободно перемещающаяся в продольном направлении по направляющей (не показана). Зубчатая рейка 120 с обеих торцевых сторон имеет конечные упоры 34, ограничивающие диапазон вращения упорного колеса 32 по меньшей мере до одного полного оборота. Максимально возможное количество оборотов определяется отношением длины зубчатой части 76 к длине окружности цилиндрического колеса 52, находящегося с ней в зацеплении.

На фиг.4 изображен еще один вариант ограничения диапазона вращения стационарного упорного колеса 32. Соосное цилиндрическое колесо 52, выполненное за одно целое с упорным колесом 52, находится в зацеплении со шпиндельным колесом 84 с направляющей втулкой 86. Внутренняя резьба направляющей втулки 86 находится в зацеплении со свободно перемещаемым в осевом направлении шпинделем 82, выполненным без возможности поворота. Шпиндель с обеих торцевых сторон имеет конечные упоры 34, ограничивающие диапазон вращения направляющей втулки 86 и тем самым через шпиндельное колесо 84 упорного колеса 32. Максимально возможное количество оборотов упорного колеса 32 также рассчитывается по геометрическим соотношениям.

На фиг.5 изображена внутренняя часть упорного колеса 32 с полым стаканообразным выемом 42. Из упорного колеса 32 в радиальном направлении в выем выступает кулачковый захват 94. Пальцевая часть 96 корпуса соосно заходит в выем 42. Соосно пальцевой части 96 корпуса и упорному колесу 32 установлено буксирное кольцо 46, прилегающее к кулачковому захвату 94 и к конечному упору 34 с небольшим зазором. Буксирное кольцо 46 имеет выступающий наружу передаточный кулачок 100 и вдающийся вовнутрь передаточный кулачок 102. Система упоров согласно фиг.5 в направлении против часовой стрелки блокирована полностью, в то время как в направлении часовой стрелки упорное колесо 32, прежде чем система будет заблокирована, успевает сделать почти два полных оборота.

На фиг.6 изображена ситуация, обратная фиг.5. На цилиндрическом колесе 98 упорного колеса 32 выполнен кулачковый захват 94, выступающий наружу. Часть 96 корпуса, выполненная трубчатой, имеет конечный упор 34, радиально вдающийся вовнутрь. Во внутреннем пространстве 104 трубчатой части 96 корпуса соосно цилиндрическому колесу 98 упорного колеса 32 установлено буксирное кольцо 46 с внешним и внутренним передаточными кулачками 100, 102, соответственно. Упорное колесо 32 с цилиндрическим колесом 98 успевает сделать в направлении против часовой стрелки почти два полных оборота, в то время как в направлении по часовой стрелке оно заблокировано.

Как в соответствии с исполнением согласно фиг.5, так и согласно фиг.4, несколько буксирных колец 46, если передаточные кулачки 100, 102 выполнены соответствующим образом, могут быть установлены один в другом и/или друг над другом.

На фиг.7 изображено упорное колесо 32 с соосным полым стаканообразным выемом 42. В радиальном направлении кулачковый захват 94 вдается вовнутрь. Внутренний конечный упор 34 со стороны корпуса вдается в выем 42. Буксирное кольцо 46, вращающееся вокруг вала 44 упорного колеса 32, имеет проходящий до боковой стенки выема 42 передаточный кулачок 100, покоящийся на внутреннем конечном упоре 34 со стороны корпуса. Упорное колесо 32 блокировано для вращения в направлении часовой стрелки. В направлении против часовой стрелки упорное колесо 32 может выполнить почти полный оборот, прежде чем кулачковый захват 94, вращающий его через конечный упор 34, упрется в передаточный кулачок 100 и подхватит его на еще один почти полный оборот. После этого передаточный кулачок 100, проходящий дальше вниз, наталкивается на закрепленный на корпусе конечный упор 34, и движение упорного колеса 32 в направлении против часовой стрелки заканчивается.

Фиг.8 отличается от фиг.7 тем, что выполнены два буксирных кольца 46, 46', соосно расположенных друг над другом. Каждое из обоих буксирных колец 46, 46' имеет передаточный кулачок 100, 100', соответственно, выступающий наружу. Вращение упорного колеса 32 по часовой стрелке блокировано. При вращении против часовой стрелки через закрепленный на корпусе внутренний конечный упор 34 может пройти не только кулачковый захват 94 упорного колеса 32, но и передаточный кулачок 100' буксирного колеса 46'. После почти полного первого оборота упорного колеса 32 против часовой стрелки сначала захватывается передаточный кулачок 100', отогнутый кверху, при следующем почти полном обороте захватывается также передаточный кулачок 100 второго буксирного кольца 46. В дальнейшем даже несколько буксирных колец обозначаются только одной позицией 46 так же, как и несколько передаточных кулачков только одной позицией 100.

На основе приводного органа 12, выполненного в виде зубчатого сегмента, со ссылкой на фиг.9-11 поясняется основной принцип изменения направления вращения. Оба обычных конечных упора 106, 108 в соответствии с уровнем техники остаются бездействующими. По меньшей мере один внутренний конечный упор 34 (фиг.3-8 и 13) на участке упорного колеса 32 прекрасно справляется с их функциями. Упорное колесо 32, приводимое во вращение ведущей шестерней 48 подпружиненного колеса 38, приводит во вращение в противоположном направлении посредством выполненного с ним за одно целое цилиндрического колеса 52 точно такое же по величине промежуточное колесо 54. Упорное колесо 32 и промежуточное колесо 54 имеют в осевом направлении регулируемые по высоте переключающие ведущие шестерни 50, 58, обе закрытые выступающими фланцами 62, 64. Обе переключающие ведущие шестерни 50, 58 находятся в зацеплнии с зубчатой частью 76 (фиг.1, 2) приводного органа 12 в виде сегмента независимо от его длины по оси. В обоих конечных положениях приводного органа 12 с выемами 68, 70, соответствующими фланцам 62, 64, одна переключающая ведущая шестерня 50, 58 может сцепляться с цилиндрическим колесом 52 упорного колеса 32 или с промежуточным колесом 54 с геометрическим замыканием. В зависимости от того, какая из переключающих ведущих шестерней 50, 58 фиксируется, устанавливается направление вращения для всех рабочих процессов. Например, открывание заслонки в вентиляционной системе осуществлятся посредством электродвигателя 20 (фиг.1, 2), закрывание - посредством пружинного привода. Как правило, регулировка направления вращения осуществляется только один раз.

На фиг.10 изображена переключающая ведущая шестерня 50, 58, разъединенная с цилиндрическим колесом 52 упорного колеса 32 или с промежуточным колесом 54. Цилиндрическое колесо 52 и промежуточное колесо 54 имеют глухой выем 110, соответствующий поперечному сечению переключающей ведущей шестерни 50, 58. Пружина, обычно листовая, однако в данном случае спиральная нажимная пружина 112, прижимает фланец 62, 64 переключающей ведущей шестерни 50, 58 к переключающей кулисе 66, как показано стрелкой. Когда приводной орган 12 в виде сегмента устанавливается в крайнее положение, т.е. кругообразный выем 68 или 70 достигает соответствующей переключающей ведущей шестерни 50 или 58, спиральная нажимная пружина 112 заводит соответствующую шестерню 50 или 58 в выем 110, осуществляющий геометрическое замыкание. При выведении приводного органа 12 из крайнего положения фланец 62 или 64 остается под переключающей кулисой 66 и тем самым фиксирует переключающую ведущую шестерню 50 или 58 относительно осевого положения.

Разблокирование переключающей ведущей шестерни 50 или 58 также произодится в упомянутом крайнем положении приводного органа 12. Приподнятие происходит вопреки противодействию спиральной нажимной пружины 112, и в любом случае должно проводиться с использованием действия рычага.

На фиг.12 изображен механизм переключения выбора направления вращения. На монтажной плате 14 или в корпусе, среди прочего, параллельно закреплены вал 44 упорного колеса 32 и вал 56 промежуточного колеса 54.

Цилиндрическое колесо 52 упорного колеса 32 входит в зацепление с промежуточным колесом 54 того же диаметра. Оба колеса вращаются с одинаковой скоростью вращения в противоположных направлениях. Вал 44 направляет также переключающую ведущую шестерню 50, перемещаемую в продольном направлении, а вал 56, соответственно, переключающую ведущую шестерню 58. В соответствии с положением на фиг.12 обе переключающие ведущие шестерни 50, 58 расположены посредством фланцев 62, 64 на (непоказанной) переключающей кулисе 66 (фиг.10). Переключающие ведущие шестерни 50, 58 посредством листовой пружины 60 на переключающей кулисе 66 при перемещении прилегают к переключающей кулисе 66, а при достижении крайнего положения приводного органа 12 соответствующая переключающая ведущая шестерня 50 или 58 попадает в один из выемов 110 и таким образом производит геометрическое замыкание, благодаря которому происходит движение приводного органа 12 в том или другом направлении.

На фиг.13 изображен еще один вариант ограничения количества оборотов стационарного упорного колеса 32. Неподвижно установленная упорная кулиса 116 монтируется относительно упорного колеса 32 с некоторым зазором и имеет спиральную направляющую 118 для пальцевого конечного упора 34 упорного колеса 32. Этот палец при вращении упорного колеса 32 перемещается вдоль радиальной направляющей, обозначенной пунктиром. Во время монтажа конечный упор 34 заводится в спиральную направляющую 118 через соответствующее отверстие 112. Это отверстие 122 может закрываться и образует для конечного упора 34 одну поверхность упирания. Другая поверхность упирания образуется внутренним окончанием спиральной направляющей 118. Максимально возможное количество оборотов упорного колеса 32 определяется количеством витков спиральной направляющей 118.