JPH08178119A - ばね復帰アクチュエータ - Google Patents

ばね復帰アクチュエータ

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JPH08178119A
JPH08178119A JP7209748A JP20974895A JPH08178119A JP H08178119 A JPH08178119 A JP H08178119A JP 7209748 A JP7209748 A JP 7209748A JP 20974895 A JP20974895 A JP 20974895A JP H08178119 A JPH08178119 A JP H08178119A
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JP
Japan
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spring
clutch
drive mechanism
spindle
actuator
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JP7209748A
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Werner Birchmeier
ベルナー・バークマイヤー
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Johnson Service Co
Original Assignee
Johnson Service Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 わずかなスペースに収まるクラッチ及びブレ
ーキ装置を備えた暖房、換気および空調システムにおけ
るバルブ用ばね復帰アクチュエータを提供する。 【解決手段】 アクチュエータの基本的構造は、電気駆
動機構（１）、作動運動によりセットできる、ばね復帰
作用リターン・スプリングを有する減速機（２）、電気
駆動機構（１）と減速機（２）の間のクラッチ（３）、
およびばね復帰作用中に作動するブレーキ装置（４）を
備えている。本発明によれば、ブレーキ装置（４）は、
固定ドラム（７）と、上部に遠心力により半径方向に移
動可能なブレーキ・シュー（８）が配置され、回転可能
に取り付けられたブレーキ・シュー・キャリア（６）を
有する遠心ブレーキである。ブレーキ・シュー・キャリ
ア（１）は伝達装置側のクラッチ部であり、端部に減速
機に係合したピニオン（１０）を有するスピンドル
（９）を有している。クラッチ入力部（５、１１）はス
ピンドル（９）上に回転可能に取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ばね復帰アクチュ
エータに関し、詳細にいえば、暖房、換気および空調シ
ステム内のバルブ用のばね復帰アクチュエータに関する
ものであり、該アクチュエータは電気駆動機構、ばね復
帰作用のための、作動運動によってセット可能なリター
ン・スプリングを有する減速機、電気駆動機構と減速機
の間のクラッチ、およびばね復帰作用時に作動するブレ
ーキ装置を有しており、クラッチは入力部分とばね復帰
作用時に入力部分から解除可能な伝達装置側部分を有す
る。
【０００２】
【従来の技術】ばね復帰アクチュエータは、実際には、
所定の制御機能に従って作動し、流量調節のための制御
バルブなどの最終制御要素の開閉動作をおこなう、制御
アクチュエータとして使用されることがよくある。ばね
復帰アクチュエータはまた、遮断バルブ操作用オン−オ
フ駆動機構としても使用される。アクチュエータに接続
された最終制御要素は、この場合、開位置または閉位置
のいずれかに電気的に移動し維持される。安全規定で
は、妨害があった場合、具体的には、電気駆動機構への
電力供給が中断された場合、最終制御要素は安全位置を
とるように求めている。ばね復帰作用は、この目的のた
めに提供されている。リターン・スプリングのエネルギ
ーは、電気駆動機構への電力供給が中断された場合、最
終制御要素が必要な安全機能を果たせるように、最終制
御要素に伝達される。ばね復帰作用が電流パルスにより
始動される構造も周知である。
【０００３】概して、最終制御要素はばね力により閉じ
られる。ばね復帰作用中に減速機を電気駆動機構から分
離するクラッチは、最終制御要素が完全にしかも確かに
戻ったことを確認する必要がある。ブレーキは、リター
ン・スプリングのエネルギーの突然の開放により起こる
損傷から減速機を守る働きをしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
の機能を果たし、かつわずかなスペースに収まる、アク
チュエータ用クラッチおよびブレーキ装置を開示するこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】したがって、本発明によ
れば、ブレーキ装置は静止ドラムと、上部に遠心力によ
り半径方向に移動可能なブレーキ・シューが配置された
回転ブレーキ・シュー・キャリアを有する遠心ブレーキ
であり、ブレーキ・シュー・キャリアは伝達装置側クラ
ッチ部であり、減速機に係合したピニオンを一端に有す
るスピンドルを備えており、クラッチ入力部はスピンド
ル上に回転可能に取り付けられている。クラッチおよび
ブレーキ装置は、単一の機械ユニットに納められた操作
ユニットを形成する。
【０００６】アクチュエータを、制御または調節の目的
で駆動機構として使用する必要がある場合、すなわち、
プログラムされた制御機能に従い作動運動が両方向に回
転可能でなくてはならない場合、係合したトルクをクラ
ッチにより、電気駆動機構から減速機へ両回転方向に伝
達できるように、クラッチは設計されている。本発明に
よる、制御または調節を目的とするアクチュエータとし
ての、好ましいアクチュエータの構造においては、クラ
ッチは、外大歯車、衛星歯車および太陽歯車とを備えた
遊星歯車装置の形態をとり、太陽歯車はクラッチ入力部
としての働きをし、ブレーキ・シュー・キャリアのスピ
ンドル上に回転可能に取付けられ、電気駆動機構により
駆動し、衛星歯車はブレーキ・シュー・キャリア上に配
置され、外大歯車はクラッチが係合状態にある場合はロ
ック状態になり、クラッチが解除状態にある場合は自由
に回転できる。「係合クラッチ」とは、電気駆動機構か
ら減速機へ力を伝達できる作動状態を意味する。「解除
クラッチ」とは、電気駆動機構から減速機への力の伝達
が中断された作動状態を意味する。外大歯車がロック状
態にある間、アクチュエータは、以下のように両回転方
向に作動可能である。電気駆動機構により駆動される太
陽歯車は、衛星歯車を通じてブレーキ・シュー・キャリ
アおよびこれに固定接続されたピニオンを駆動する。ピ
ニオンの動きは、減速機を経て最終制御要素に伝達さ
れ、ばね復帰作用リターン・スプリングが、作動距離に
応じてセットされる。遊星歯車装置によりもたらされる
減速率のために、ブレーキ・シュー・キャリアの回転速
度は非常におそく、遠心ブレーキはこの作動運動に呼応
しない。クラッチの係合が外れると、外大歯車は自由に
回転できる。外大歯車が回転できるため、駆動輪と減速
機との間の力の伝達がさえぎられるが、これは切断に等
しい。この切断は、ばね復帰作用を始動させる。リター
ン・スプリングのエネルギーは開放され、減速機により
ブレーキ・シュー・キャリアが駆動される。遠心ブレー
キが作動する。ブレーキ・シュー・キャリア上のブレー
キ・シューの重さは、生じた回転速度において、ブレー
キ・シューがブレーキ・ドラムを摩擦することにより、
所定のブレーキングをおこなうようになされている。
【０００７】外大歯車をロックする構造には、様々なも
のがある。構造的に好ましい解決法においては、回転外
大歯車は、歯付きリングから回り止めレバーをはずし
て、ばね復帰作用を始動するロック装置の、少なくとも
１つの回り止めレバーが係合した外部歯付きリングを有
している。本発明による他の構造においては、ロック装
置は電気モータ駆動偏心駆動機構と、少なくとも１つの
コンデンサを有する電気制御回路とを有し、アクチュエ
ータへの電流供給がさえぎられた場合、コンデンサの放
電により一時的に偏心駆動機構に電流を流すようになっ
ている。各回り止めレバーの解除は電動偏心駆動機構の
わずかな操作によりなされる。したがって、停電の場合
は切断が即時に行わればね復帰作用が始動する。
【０００８】前述のように、ばね復帰アクチュエータは
また、遮断バルブを操作するオン−オフ駆動機構として
も使用される。本発明によれば、この目的に最も適した
アクチュエータ構造においては、電気駆動機構により駆
動される駆動輪が、ブレーキ・シュー・キャリアのスピ
ンドル上にクラッチ入力部として回転可能に取り付けら
れ、駆動機構ピンを有しており、その上にラップ・スプ
リングが配置され、ラップ・スプリングの他端がスピン
ドル上の円筒形クラッチ表面のまわりに密着して延び、
ラップ・スプリングおよび駆動機構ピンの間にゆるい接
続をもたらす、そして減速機のリターン・スプリングを
セットする方向にラップ・スプリングを回転させ、反対
方向にラップ・スプリングを回転させない、ロック装置
が設けられている。ラップ・スプリングは、ばね復帰作
用中にオープンし、ドライブ・ピンとスピンドルとの間
のゆるい接続をさえぎる。実施例において、クラッチは
１つの回転方向にのみトルクを伝達する。切断は常に、
反対方向回転時に起きる。ばね復帰作用時に、遠心ブレ
ーキも、本実施例においては、先に述べた態様で作動さ
れる。
【０００９】本発明のもう１つのの構造的特徴によれ
ば、スピンドル近傍のラップ・スプリングの端部は、そ
こから離れたラップ・スプリングのまわりにジャケット
のように延び、駆動輪およびスピンドル上に回転するよ
うに載置するスリーブに固定されている。ロック装置は
スリーブに作用する。本発明によれば、スピンドルを、
スリーブ支え面および円筒形クラッチ表面と一体化する
ことができる。しかし、好ましくは、ブッシュが、スピ
ンドルに固定され、スリーブ取付け用カラーとクラッチ
表面とを有することである。ロック装置を具体化するた
めに、一端を固定されたロック・スプリングが、スリー
ブのまわりのジャケットの外側に配置され、一方向にの
み回転可能にされる。最後に、駆動機構ピンを一時的に
逆回転させることとにより切断操作をさらに効果的にす
ることができる。したがって、電気駆動機構が、少なく
とも１つのコンデンサを有する電気制御回路を備え、そ
の回路がアクチュエータ電源供給の中断に呼応して、コ
ンデンサ放電により、電気駆動機構およびこれに接続さ
れた駆動輪の一時的な逆回転を起こさせ、ばね復帰作用
を始動させるのが好ましい。
【００１０】１つの実施の形態を示すにすぎない図面を
参照して、本発明を以下で詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】図に示すアクチュエータはばね復
帰作用を有しており、電気駆動機構１、周知の構造の減
速機２、駆動機構１および伝達装置２の間のクラッチ
３、ばね復帰作用時に作動するブレーキ装置４を備えて
いる。伝達装置２には、作動運動により巻き取り方向に
セット可能な、ばね復帰作用用リターン・スプリング
（図示せず）、最終制御要素の接続のための出力シャフ
ト（図示せず）が結合されている。
【００１２】クラッチ３は、入力部５およびばね復帰作
用中解除できる伝達装置側部６を有している。ブレーキ
装置４は遠心ブレーキであり、固定ドラム７および遠心
力により半径方向に移動可能なブレーキ・シュー８が配
置された、回転自在に取り付けられたブレーキ・シュー
・キャリアを備えている。図１および図２を比較すると
判るとおり、ブレーキ・シューは伝達装置側のクラッチ
部分６であり、減速機２に係合するピニオン１０を一端
に有しているスピンドル９を有している。クラッチ入力
部５は、スピンドル９上に回転可能に取り付けられてい
る。クラッチ３およびブレーキ装置４はともに操作装置
を形成し、単一機構組み立て部品となされている。
【００１３】図１に示す構造において、電気駆動機構１
により駆動する駆動輪１１は、スピンドル９上にクラッ
チ入力部５として、回転可能に取り付けられ、駆動機構
ピン１２を有している。ラップ・スプリング１３がその
上に配置されている。ラップ・スプリング１３は、ピン
１２の端部外へ延びており、スピンドル９上に固定され
たブッシュ１５の円筒形クラッチ表面１４のまわりに係
合している。ラップ・スプリング１３は、ピン１２およ
びスピンドル９の間のゆるい接続をもたらす。ロック装
置１６も設けられており、減速機のリターン・スプリン
グをセットする方向、すなわち巻き取り方向での、リタ
ーン・スプリング１３の回転を可能としており、またス
プリング１３が逆方向に回転しないようにしている。ば
ね復帰作用中、ラップ・スプリング１３は開いて、ピン
１２およびスピンドル９の間のゆるい接続がさえぎられ
る。これは、ピン１２の切断に等しい。
【００１４】スピンドル９近傍のラップ・スプリングの
端部は、そこから離れてジャケットのようにスプリング
１３のまわりに延びているスリーブ１８に固定されてお
り、一端を駆動機構大歯車１１に、他端をブッシュ１５
に載せ、回転可能になっている。本実施例においては、
装置１６は、スリーブ１８のジャケット側に配置され、
一端を固定されたロック・スプリング１９を備えてい
る。スプリング１３の巻方向は、スリーブ１８が巻き取
り方向に同時回転するが、復帰運動に対してはロックす
るようなものである。
【００１５】図１に示され、より具体的には遮断バルブ
に適したアクチュエータは、以下のように動作する。駆
動機構１の作動に応じて、ラップ・スプリング１３は、
平歯車である駆動輪１１とスピンドル９を結合する。ラ
ップ・スプリング１３は、駆動機構１の作動運動の巻き
取り方向に同時回転し、復帰運動に対してはロックされ
る。作動運動によりセットされたアクチュエータ・リタ
ーン・スプリングのエネルギーが開放されると、機械部
は、巻き取り方向と逆方向に回転する。ロック装置１６
は、スリーブ１８をロックし、スリーブ１８に固定され
たスプリングの端を経て、スプリング１３は、ブレーキ
・シュー・キャリア６の円筒形表面１４付近で巻きを開
くが、このステップは、ピン１２の切断と等しい。遠心
ブレーキ４は、切断により作動したばね復帰作用と同時
に活動化される。キャリア６上のブレーキ・シュー８の
重さは、生じた回転スピードにおいて、ドラム７を摩擦
することにより復帰運動を制御する既定のブレーキ動作
をもたらすようになされている。
【００１６】ピン１２の一時的な逆回転により、この切
断ステップをさらに効果的にすることができる。このた
めには、駆動機構１は少なくとも１つのコンデンサを有
し、コンデンサの放電により、アクチュエータへの電源
供給の切断に応じて、駆動機構１およびこれに接続され
た大歯車１１の一時的な逆回転を起こさせる電気制御回
路を有しており、これがばね復帰作用を作動させるのが
好ましい。
【００１７】図２および図３に示されたアクチュエータ
は、所定の始動機能にしたがって両回転方向に作動動作
を行う、制御バルブ用である。前述の構造とは対照的
に、図２および図３のアクチュエータのクラッチ３は両
回転方向にトルクを伝達する。これは、外大歯車２０、
衛星歯車２１および太陽歯車２２を有する遊星歯車装置
の形態をとる。これは、スピンドル９上のクラッチ入力
部として回転可能に取付けられ、ピニオン（図２に詳細
には図示されず）を通じ駆動機構１により作動すること
ができる。衛星歯車２１は、ブレーキ・シュー２１キャ
リア６上に配置される。クラッチが係合すると、外大歯
車２０はロック状態となり、クラッチが解除されると、
外大歯車２０は自由に回転可能となる。外大歯車２０が
ロック状態の間、アクチュエータは以下のように両方向
に駆動することができる。衛星歯車２１を通じて、駆動
機構２１により駆動される太陽大歯車２２は、ブレーキ
・シュー・キャリア６、およびそこに固定接続され、減
速歯車装置（図２に詳細には図示されず）に係合するピ
ニオン１０を駆動する。ばね復帰作用中、外大歯車２０
のロックは解除され、自由に回転できる。したがって、
ピニオン１０および太陽歯車２２の力の伝達はさえぎら
れるが、このステップは切断と等しい。ブレーキ４はば
ね復帰作用とともに活動化される。ブレーキ・シュー６
の重さは、ばね復帰作用中に生じた回転スピードで、ド
ラム７上を摩擦することにより、ブレーキ・シューが所
定の制動を行うようになされている。
【００１８】本実施例において２つの回り止めレバー２
３を有するロック装置が、回転可能に取付けられた外大
歯車をロックするために提供される。レバー２３は外大
歯車（図３参照）の外部歯付きリングに２４係合してい
る。ロック装置はまた、電動操作偏心駆動機構および少
なくとも１つのコンデンサを有し、コンデンサの放電に
よる偏心駆動機構２５の一時的な作動によるアクチュエ
ータへの電源供給の切断に呼応する電気制御回路（図示
せず）を含んでいる。図３に示すように、駆動機構２５
の一時的な動作が、歯付きリング２４からレバー２３を
解除する。この切断がばね復帰作用を始動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】遮断バルブに適した形態のばね復帰アクチュエ
ータを示す、縦断面図である。
【図２】より具体的には、制御バルブに適した形態のば
ね復帰を示す、縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【符号の説明】
１ 電気駆動機構 ２ 減速機 ３ クラッチ ４ ブレーキ装置 ５ 入力部 ６ 伝達装置側クラッチ部 ７ 固定ドラム ８ ブレーキ・シュー ９ スピンドル １０ ピニオン １１ 駆動輪 １２ ピン １３ ラップ・スプリング １４ 円筒形クラッチ表面 １５ ブッシュ １６ ロック装置 １７ ラップ・スプリング端 １８ スリーブ １９ ロック・スプリング

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ばね復帰アクチュエータ、より詳細に
    は、暖房、換気および空調システムにおけるバルブ用ア
    クチュエータであって、 電気駆動機構（１）と、 作動運動によりセットされる、ばね復帰作用のためのリ
    ターン・スプリングを有する減速機（２）と、 電気駆動機構（１）および減速機（２）の間のクラッチ
    （３）と、 ばね復帰作用において作動するブレーキ装置（４）とを
    有しており、 クラッチ（３）が入力部（５）およびばね復帰作用中そ
    こから解除できる伝達装置側部（６）を有し、ブレーキ
    装置（４）が固定ドラム（７）および遠心力により半径
    方向に移動可能なブレーキ・シュー（８）が上部に配置
    された、回転可能なブレーキ・シュー・キャリアを有す
    る遠心ブレーキであり、ブレーキ・シュー・キャリアが
    伝達装置側クラッチ部（６）であり、一端でピニオン
    （１０）が減速機（２）に係合しているスピンドル
    （９）を有し、クラッチ入力部（５）がスピンドル
    （９）上に回転可能に取り付けられていることを特徴と
    するアクチュエータ。
  2. 【請求項２】 クラッチ（３）が、外大歯車（２０）、
    衛星歯車（２１）および太陽歯車（２２）を含む遊星歯
    車装置の形態をとり、太陽歯車が、クラッチ入力部
    （５）としてのはたらきをし、ブレーキ・シュー（６）
    のスピンドル（９）上に回転可能に取り付けられ、電気
    駆動機構（１）により駆動可能であり、衛星歯車（２
    １）が、ブレーキ・シュー・キャリア（６）上に配置さ
    れ、外大歯車（２０）が、クラッチが係合状態の場合ロ
    ック状態であり、クラッチが解除状態の場合自由に回転
    できることを特徴とする、請求項１に記載のアクチュエ
    ータ。
  3. 【請求項３】 回転可能な外大歯車（２０）が、ロック
    装置の少なくとも１つの回り止めレバー（２３）により
    係合された外部歯付きリング（２４）を有し、該ロック
    装置は歯付きリング（２４）から回り止めレバー（２
    ３）を解除してばね復帰作用を始動させることを特徴と
    する、請求項１に記載のアクチュエータ。
  4. 【請求項４】 ロック装置が、電気モータ駆動偏心駆動
    機構（２５）および少なくとも１つのコンデンサを備え
    た電気制御回路を有し、アクチュエータへの電源供給が
    切断された場合、コンデンサの放電によって制御回路が
    一時的に偏心駆動機構（２５）に通電することを特徴と
    する、請求項３に記載のアクチュエータ。
  5. 【請求項５】 電気駆動機構（１）により駆動される、
    駆動輪（１１）が、ブレーキ・シュー・キャリア（６）
    のスピンドル（９）上のクラッチ入力部（５）として回
    転可能に取り付けられ、該駆動輪は駆動機構ピン（１
    ２）を有し、ラップ・スプリング（１３）が該駆動機構
    ピン上に配置され、ラップ・スプリング（１３）のもう
    一方の端が、スピンドル（９）上の円筒形クラッチ表面
    （１４）のまわりに密着して延びて、駆動機構ピン（１
    ２）との間のゆるい接続をもたらし、減速機のリターン
    ・スプリングがセットされる方向にラップ・スプリング
    （１３）を回転させ、反対方向へラップ・スプリング
    （１３）を回転させないロック装置（１６）が設けら
    れ、ラップ・スプリング（１３）がばね復帰作用中に開
    き、駆動機構ピン（１２）およびスピンドル（９）の間
    のゆるい接続を切断することを特徴とする、請求項１に
    記載のアクチュエータ。
  6. 【請求項６】 スピンドル（９）近傍のラップ・スプリ
    ングの端部（１７）が、そこから離れてラップ・スプリ
    ング（１３）のまわりにジャケットのように延び、回転
    可能に駆動輪（１１）およびスピンドル（９）上に取り
    付けられたスリーブ（１８）に固定され、ロック装置
    （１６）がスリーブ（１８）に作用することを特徴とす
    る、請求項５に記載のアクチュエータ。
  7. 【請求項７】 ブッシュ（１５）がスピンドル（９）に
    固定され、該ブッシュはスリーブ（１８）の取付けのた
    めのカラーおよびクラッチ表面（１４）の両方を有する
    ことを特徴とする、請求項６に記載のアクチュエータ。
  8. 【請求項８】 一端が固定されたロック・スプリング
    （１９）がスリーブ（１８）の回りのジャケットの外側
    に配置され、一方向にのみ回転させられることを特徴と
    する、請求項６または７に記載のアクチュエータ。
  9. 【請求項９】 電気駆動機構（１）が、少なくとも１つ
    のコンデンサを有する電気制御回路を有しており、回路
    がコンデンサの放電により電気駆動機構（１）およびこ
    れに接続された駆動輪（１１）の一時的逆回転をおこさ
    せることによって、アクチュエータ電源供給の切断に応
    じて、ばね復帰作用を始動させることを特徴とする、請
    求項５から８のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
JP7209748A 1994-08-17 1995-08-17 ばね復帰アクチュエータ Pending JPH08178119A (ja)

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