DE69520086T2

DE69520086T2 - Drehmomentbegrenzungsservomechanismus

Info

Publication number: DE69520086T2
Application number: DE69520086T
Authority: DE
Inventors: Salvador Sastre Del Rio
Original assignee: Centralair SA
Current assignee: Centork Valve Control SL
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1995-05-05
Publication date: 2001-09-06
Anticipated expiration: 2015-05-06
Also published as: ES2112706B1; EP0708284A1; DE69520086D1; ATE199176T1; EP0708284B1; ES2155888T3; WO1995030852A1; JPH10510349A; US5889375A; ES2112706A1

Description

ZIEL DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mechanisch-kinetischen Servomechanismus zum sofortigen Begrenzen und Zurückhalten von Drehmoment oder. Spannung, die von einer Eingangswelle bzw. einem Eingangsmechanismus an eine Ausgangswelle bzw. einen Ausgangsmechanismus übertragen wird, durch den es bei Anwendung in Ventilen oder zu anderen Zwecken möglich wird, die Probleme der elektrischen bzw. elektronischen Signalverzögerung und von akkumulierten Trägheitskräften einzugrenzen, oder sie sogar derart zu beherrschen, dass sie für andere Zwecke ausgenutzt werden können.
Die Erfindung wurde in erster Linie im Hinblick auf Sicherheits- und Fluid- Absperrventile entwickelt, deren Verschiedenheit und deren Prozessbedingungen bestimmte Eigenschaften erfordern. Allerdings bedeutet dies nicht, dass wir den möglichen Einsatzbereich auf dieses Gebiet eingrenzen, sondern vielmehr lässt sich die Erfindung oder eine Ableitung von ihr auf jedes beliebige andere technische Gebiet anwenden, auf dem eine Begrenzung des Drehmoments, das mit bestimmten Eigenschaften übertragen wird (wie nachstehend erläutert), notwendig ist.
Der Servomechanismus weist eine Reihe relevanter und vorteilhafter Merkmale im Vergleich zu anderen gegenwärtig für den gleichen Zweck eingesetzten Mechanismen auf und verfügt über die folgenden Besonderheiten:
a) Die Umwandlung von manueller Energie (mittels eines Handrades, eines Hebels, etc.) oder elektrischer, pneumatischer, hydraulischer Energie (je nach Einsatzgebiet mittels Zylinder, Turbinen oder Motoren) in mechanische Energie, wobei letztere sehr präzise eingestellt und/oder begrenzt wird.
Durch diese Präzision ist es ungeachtet der Geschwindigkeit jederzeit möglich, nicht den spezifischen Druck des Sitzes von eingesetzten Ventilen oder von Absperrschiebern zu überschreiten, und zusätzlich können bei Letzteren jegliche Veränderungen in den Schiebern verhindert werden.
b) Die Verwendung eines Planetengetriebemechanismus, wobei die Bewegung, die durch eines der Mittelräder eintritt, während das andere gebremst ist, durch den Planetenelement-Haltearm abgegeben wird, oder, wenn der Planetenelementhalter gebremst ist, durch eines der Räder abgegeben wird, welche die überschüssige Energie eingrenzen.
Nach Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments halten die Räder des Planetenelementhalters an oder umgekehrt, und das gebremste Rad wird freigegeben, wodurch die angelegte Energie abgeschaltet wird.
Dazu kann einer mit einem Gewinde oder dergleichen versehene Welle verwendet werden. Die Welle bewegt sich axial und wirkt auf einen kegelstumpfförmigen Nockenabschnitt ein, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmoments die Energie abschaltet.
Ab diesem Moment ist es möglich, dass die Leistung des Motors sowie die dazugehörige kinetische und elastische Energie keinerlei Effekt mehr auf das Element ausüben, auf das diese Energien bis dahin eingewirkt haben.
Bei diesem zu Beginn festgelegten Drehmoment, das erreicht wurde, handelt es sich um die Summe aus einem mechanischen Drehmoment, das von dem Motor stammt, und dem vorhandenen kinetischen Drehmoment in Folge der Trägheit des Motors selbst und der in Bewegung befindlichen Masse, wodurch es möglich wird, viel kleinere Motoren zum Einsatz zu bringen und sogar zusätzliche träge Massen hinzuzufügen, um dadurch die verfügbare kinetische Energie zu vergrößern.
c) Die Verwendung eines Hilfsschwungrades oder -hebels in einem Notfall oder bei sporadischem Bedarf, und zwar derart, dass die normale Energiezufuhr Vorrang hat vor der manuellen Zufuhr und mit der Besonderheit, dass der Hebel zum Ein- und Auskuppeln nicht benötigt wird, wodurch nicht nur Unfälle aufgrund von fehlender Synchronisierung vermieden werden, sondern auch in kritischen Notsituationen die Leerlaufzeiten zur Vorbereitung dieses Arbeitsschrittes verringert werden.
d) Die Fliehkraftkupplung, an die bei angeschlossenem Motor in dessen Ruhezustand das Schwungrad angeschlossen ist, schaltet ansonsten das Schwungrad ab und bringt, während sie die Leerlaufstellung durchquert, den Motor mit der Eingangswelle des Planetenelements des Mechanismus nahezu mit Nenndrehzahl in Verbindung.
d') Ausnutzung der Fliehkraftkupplung oder einer ähnlichen Fliehkraftvorrichtung zum Erzielen einer Selbstregulierung der Arretierung der Drehmomentbegrenzungs- und Reguliergruppe. Dadurch wird erreicht, dass im Hinblick auf die Geschwindigkeit das Drehmoment erhöht oder verringert wird, um dadurch eine sofortige Freigabe des fallweise beweglichen Teils zu bewirken.
e) Verwendung eines Unumkehrbarkeitsmechanismus mit hohem Wirkungsgrad in jenen Fällen, in denen im verbleibenden Teil des Betätigungsventilmechanismus keine Unumkehrbarkeit gewährleistet ist, oder in jenen Fällen, in denen eine sichere Unumkehrbarkeit erwünscht ist.
Dieser Unumkehrbarkeitsmechanismus ermöglicht die Aufrechterhaltung eines weitgehend hohen Wirkungsgrades, wenn andere Elemente der Betätigungsventileinheit umkehrbar sind.
f) Die Verwendung der mechanischen Steuerarretierung entweder auf manuelle Art oder aber automatisch, mechanisch oder elektrisch, elektronisch, magnetisch, pneumatisch, hydraulisch oder in Kombination aus manueller und einer der übrigen Weisen zwecks Überbrücken der mechanischen Drehmomentbegrenzer.
Die Funktion der manuellen Arretierung in Notfällen besteht darin, dass ein oder zwei Mal das vorhandene Höchstdrehmoment verwendet wird, um über den Unumkehrbarkeitsmechanismus so viel wie nötig von dem Höchstdrehmoment zu akkumulieren. Mit Hilfe der mechanisch-automatischen Steuerarretierung wird der mechanische Drehmomentbegrenzer derart überbrückt, dass das verfügbare maximale Drehmoment im Verlaufe des vorher festgelegten Zeitraums bzw. der Zeiträume wahlweise genutzt werden kann.
g) Falls das Schwungrad, die Kupplung und die Arretierung gleichzeitig in dem Servomechanismus angebracht sind, können aufgrund der verwendeten Fliehkraftkupplung Kräfte erreicht werden, die über den von dem maximalen Drehmoment des Motors erzeugten liegen, ohne dass dazu ein darauffolgendes Starten erforderlich ist.
Nachdem der Motor das maximale Drehmoment erreicht hat und die Drehzahl verringert worden ist, wird er abgeschaltet und erreicht ohne zu stoppen, wenngleich er sich im abgeschalteten Zustand dreht, wieder die Geschwindigkeit, ehe er erneut eingekuppelt wird, wodurch wiederum kinetische Energie neben dem maximalen mechanischen Drehmoment zur Verfügung gestellt wird.
Diese Funktionsweise kann so oft wie erforderlich wiederholt werden und wird lediglich durch das Erhitzen des Motors begrenzt.
h) Das allgemeine Überprüfen der Drehmomente in allen Zwischenelementen mit Hilfe des fallweise beweglichen Teils, und nachdem es freigegeben worden ist, das Ermitteln von Daten mit Hilfe direkter mechanischer, elektrischer oder elektronischer Messungen oder aber mittels eines Mikroprozessors, eines Computers und eines Druckers.
i) Die spezifischen und sehr präzisen Überprüfungen von Spannungen an der Abtriebsstange des Mechanismus zur direkten Betätigung des Ventils bzw. des anderen betätigten Elements durch Einbeziehung einer Ladungszelle in den Mechanismus zur direkten mechanischen, elektrischen, elektronischen Messung etc. oder durch indirekte Messung und Abbildung mit Hilfe eines Mikroprozessors eines Computers und eines Druckers.
j) Umwandlung von kreisförmigen Bewegungen in rechtwinklige Bewegungen durch Verbindung der Auslassmutter des Mechanismus in einer Zwischenspindel mit doppeltem Gewinde (Außen- und Innengewinde, jeweils eines davon innen und eines außen) solange, bis beide integral angehalten werden, wobei das Gewinde dieser Spindel als spiralförmige Keilnut der Spindel des Ventils oder des anderen betätigten Elementes fungiert, und dieses Gewinde einen kleineren Durchmesser bzw. eine kleinere Steigung als das Gewinde der Mutter aufweist, wodurch nach Verringern der Bewegungsgeschwindigkeit bei demselben Ausgangsdrehmoment eine Spannung entsteht, die vier oder fünf Mal größer ist, anders ausgedrückt, es wird eine Vervielfachung der Energie erreicht.
k) Ein automatisches Nachziehen der Dichtungen in der gesamten Anlage bzw. Vorrichtung, wo dies erforderlich ist, durch Einbeziehung von zwei elastischen Elementen, zwischen denen die Ausgangsmutter des Mechanismus (Ladungszelle) beweglich angebracht ist, durch deren Drehung in eine oder die andere Richtung, je nach Bewegungsrichtung der Spindel, die Mutter proportional zu der vom Druck der Dichtung erzeugten Kraft bewegt wird. Mit zunehmendem Verschleiß der Dichtung kommt es zu einer Reduzierung der passiven Kraft und damit einhergehend eines Signals an die elektrische Kupplung oder einen anderen, zweiten Betätigungsmechanismus, wobei Letzter für das automatische Nachziehen der Dichtung sorgt und wobei das Spannungs- Drehmoment, wie später noch deutlich wird, begrenzt und eingestellt werden kann.
l) Da sich ein unvorhergesehener Defekt des Mikroschalters des Drehmomentbegrenzungsmechanismus nicht auf die Funktionstüchtigkeit des Betätigungsmechanismus sowie des von ihm betätigten Elements auswirkt, wird kein zusätzlicher Begrenzungsschalter benötigt.
Dies geht zurück auf die oben in Punkt b) erwähnte Besonderheit bei dem mechanischen Abschalten (ohne elektrische, elektronische, magnetische Abhängigkeit etc.) der Energie des Motors und der dazugehören kinetischen Energie, die an dieses Element angelegt sind. Diese überschüssigen Energien werden von den Drehmomenten als Arbeit absorbiert, sind genauso groß wie oder kleiner als das maximale Abschaltdrehmoment und lassen sich für andere Zwecke nutzen (Signalgebung, Selbstkontrolle, etc.).
Falls also ein Defekt am Mikroschalter des Drehmomentbegrenzungsmechanismus auftritt, funktioniert der Motor weiter mit den dazugehörigen kinetischen Energien, die jedoch nicht mehr an das End- bzw. Ausgangselement übertragen werden können.
Dies geschieht solange, bis die Thermoschalter des Motors aufgrund von Überhitzung abschalten.
Und weil sich dadurch die Haltbarkeit der Betätigungsvorrichtung bzw. des Mechanismus zur Übertragung mechanischer Energie stark verkürzen würde, kommt ein Mikroschalter zur Drehmomentbegrenzung zum Einsatz. Dessen ausschließlicher Zweck besteht darin, den Motor vor einer starken Aufheizung zu schützen und somit die Zeiten zwischen aufeinander folgenden Arbeitsgängen zu reduzieren, ohne dabei allerdings die Funktionsweise des gesamten Betätigungsmechanismus zu schützen. Das Ventil bzw. das betätigte Element bleiben weiterhin durch die Dämpfung und Begrenzung der oben erwähnten überschüssigen Energien geschützt (Motor- und kinetische Energie). Wie aus dem oben Gesagten abgeleitet werden kann, erweist sich der erfindungsgemäße Mechanismus im Allgemeinen auf dem Fachgebiet als nützlich und speziell bei Strömungssteuerventilen und Fluid-Absperrventilen sowie in der Roboter-Technik, bei Werkzeugmaschinen, Förderbändern, Schubzylindern, u. a.. Diese Operationen können entweder direkt oder aber mit Hilfe von Untersetzungsgetrieben, Kupplungen, Muttern, Getrieben und anderen bekannten Vorrichtungen erfolgen.
m) Vorhandensein eines regulierten maximalen Drehmoments, das sich im Hinblick auf die von dem Mechanismus geforderte Geschwindigkeit selbst einstellt.
Wie aus der Beschreibung der Erfindung ersichtlich, sind verschiedene Ausführungsformen möglich, mit denen sich ein Servomechanismus mit solchen Eigenschaften herstellen lässt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die auf dem Markt erhältlichen Betätigungseinrichtungen zum Übertragen von mechanischer Energie von einem Eingang zu einem Ausgang umfassen im Allgemeinen ein frei bewegliches Endlos-Schneckenradsystem, welches an seinen Enden mittels elastischer Elemente und eines Rades aufliegt. Wenn das Rad beim Drehen auf ein Hindernis stößt oder das Ende seines Weges erreicht, bewegt sich das Schneckenrad und schaltet dadurch den Strom vom Motor ab. Diese Betätigungsmechanismen weisen eine Reihe unpraktischer Eigenschaften auf, die nachfolgend angeführt werden und auf das bei ihrer Ausführung angewandte grundlegende Konzept zurückzuführen sind. Auf verschiedene Art und Weise wurde versucht, diese zu überwinden, ohne jedoch von dem grundlegenden Konzept der Ausführung abzuweichen.
Wie aus WO-A-92101884 hervorgeht, sind bei der Größenfestlegung einer Reguliereinrichtung (Betätigungseinrichtung) für Ventile bestimmte Faktoren zu berücksichtigen. Zum einen kann sich aufgrund von Defekten, der Alterung oder einer mangelhaften Instandhaltung (wie beispielsweise Korrosion der Spindel, Verschleiß oder übermäßiges Festziehen der Dichtung, etc.) das zum Schließen des Ventils erforderliche Drehmoment erheblich vergrößern (z. B. von 30 auf 80 Nm). Zum anderen muss bei der Größenfestlegung der Reguliereinrichtung (Betätigungseinrichtung) dieser Wert (80 Nm) unter ungünstigen Betriebsbedingungen der Betätigungseinrichtung an sich (Spannungsabfall in der Leitung, Toleranzen, Temperatur des Motors, etc.) berücksichtigt werden. Daher kann bei Vorliegen entgegengesetzt ungünstiger Bedingungen für die Betätigungseinrichtung theoretisch ein 10fach höheres Drehmoment als erforderlich zugeführt werden (30 gegenüber 300 Nm), falls die dazugehörige Drehmomentzufuhr nicht unterbrochen wird. Dies kann zu einer ernsthaften Beeinträchtigung des betätigten Mechanismus (in diesem Fall des Ventils) führen, ihn sogar unbrauchbar machen.
Die von WO-A-92/01884 vorgeschlagene Lösung besteht in der Schaffung eines Bremsgehäuses der Ventilspindel, welches ab einem bestimmten maximalen Drehmoment wirksam wird, wodurch verhindert wird, dass bei Versagen des Steuerschalters der Extremwert von 300 Nm erreicht wird. Mit dieser Lösung wird der Effekt reduziert, das zugrundeliegende Problem jedoch nicht gelöst.
In dem Bestreben, diesen Effekt (neben anderen) zu überwinden, fügen Hersteller von Betätigungseinrichtungen einen zusätzlichen Mikroschalter hinzu, dessen Weg mit dem Drehmomentbegrenzer (absichtlich) synchronisiert ist (Wegbegrenzer). Diese Synchronisierung geht verloren, sobald es eine minimale Temperaturschwankung gibt, wodurch sich erneut das Problem des Zerstörens des Ventils stellt.
Falls kein Defekt in den Steuerschaltern vorliegt, so können zwei Nachteile dieser Betätigungseinrichtung bei durchschnittlichen und hohen Ausgangsgeschwindigkeiten (100 bis 300 mm/min. je nach Ventilart) dazu führen, dass übermäßig hohe Ausgangsdrehmomentwerte erreicht werden, die wesentlich höher sind als die von den Steuerschaltern voreingestellten Werte. Durch dieses übermäßig hohe Ausgangsdrehmoment kann es ebenfalls zu einer beträchtlichen Beschädigung des betätigten Ventils kommen.
Wie in "Bulletin FC-77" von Limitorque Corp. angeführt, bestehen diese Nachteile im Folgenden:
1. Es wird keine Trägheitssteuerung des Mechanismus ermöglicht. Dadurch können ein übermäßiger Druck im Ventilsitz und übermäßige Spannungen an der Stange entstehen. Diese Anomalien erhöhen sich in signifikanter Weise, wenn die Ausgangsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung zunimmt. Dies alles macht es erforderlich, die Ausgangsgeschwindigkeiten der Betätigungseinrichtungen zu begrenzen. Beispielsweise sind die Geschwindigkeiten der Stange bei Ein/Aus-Ventilen (offener Regelkreis) auf 300 mm/min. bei Schiebern und auf 100 mm/min. bei Ventilen begrenzt, wobei trotz der Begrenzungen weiterhin das Risiko einer Ventilbeschädigung weiterbesteht. Mitunter ist es sogar absolut notwendig, die Betätigungseinrichtung mit einem zweiten Hochgeschwindigkeitsmotor zu versehen, sodass im Falle eines ernsten Notfalls die Ausgangsgeschwindigkeit erheblich zunimmt, wobei sehr wohl bekannt ist, dass dies zur Zerstörung des Ventilsitzes und zu einer starken Beschädigung des Ventils führen wird.
Bei Einstell- und Absperrventilen bringt die Notwendigkeit sehr leistungsstarker Motoren für das Absperren an sich einen Anstieg der Trägheitskräfte mit sich, wodurch eine Verringerung der Geschwindigkeit zwecks Aufrechterhaltung der Einstellpräzision erforderlich wird, was zu Lasten der Reaktionsgeschwindigkeit geht und es in einigen Fällen sogar notwendig macht, zwei Ventile vorzusehen, ein Einstellventil und ein Absperrventil.
2. Verstärkt werden diese Probleme der zu großen Drücke noch dadurch, dass es zu einer Verzögerung zwischen dem Signal von dem Schalter des Drehmomentbegrenzers und der Erregung des Motors, der die Kontaktelemente betätigt und anhält, zwischen 20 und 50 ms kommt. Im Übrigen ist diese Anomalie unvermeidlich und hängt nicht von der Ausgangsgeschwindigkeit der Betätigungseinrichtung, sondern vielmehr von dem verwendeten elektrischen System ab. Bei durchschnittlichen und hohen Ausgangsgeschwindigkeiten der Betätigungseinrichtung (100 bis 300 mm/min.) sind ihre Auswirkungen (Erhöhung des Drehmoments über den eingestellten Wert hinaus) erheblich.
Diese beiden Anomalien entstehen bei dem Motor und den anderen Elementen der Betätigungseinrichtung, die permanent mechanisch mit dem Ausgang verbunden sind, und zwar entweder über die Schneckenrad-Ausführungsform oder über andere Ausführungsformen, die weniger gebräuchlich sind, aber die gleichen Prinzipien anwenden. Das Hauptproblem ist dabei immer, die überschüssige Energie von dem Moment des Drehmomentbegrenzungssprungs abzuleiten bzw. zu absorbieren und diese Energie sicher und ohne Auswirkung auf das begrenzte Drehmoment zu verteilen.
Zu diesen Ausführungsformen gehört das französische Patent FR2699983-A1, bei dem ein Planeten-Untersetzungsgetriebemechanismus zum Begrenzen des übertragenen Drehmoments an dessen außenliegendem Antriebskegelrad mit Hilfe von einstellbaren Federn zum Einsatz kommt.
Trotz der Neuartigkeit dieses Verfahrens gegenüber dem "klassischen" Schneckenrad werden auch hierbei die zugrunde liegenden Probleme nicht gelöst. Immer noch werden die akkumulierten Trägheitskräfte bei hohen Geschwindigkeiten nicht freigegeben, und auch die Signalverzögerungen wirken sich weiterhin genauso aus.
In dem Moment, da der Drehmomentsteuerschalter betätigt wird, der zuvor auf ein maximal notwendiges Drehmoment eingestellt worden ist, führen die Signalverzögerung und die Trägheitskräfte (wenn sie groß genug sind) dazu, dass die Regulierfedern weiterhin gespannt werden und dadurch ein Drehmoment an die Ausgangswelle der Betätigungseinrichtung übertragen wird, das größer als das voreingestellte ist.
Praktisch die gleichen Lösungen im Hinblick auf die Begrenzung des übertragenen Drehmoments finden in dem deutschen Patent DE-A-30 10 019 Anwendung.
Ebenso befasst sich das USA-Patent US-A-3921264 mit einem aus zwei Planetenuntersetzungsgetrieben gebildeten Mechanismus. In einem von ihnen bleibt das außenliegende Antriebskegelrad durch ein Solenoid, das parallel mit dem Motor erregt wird, fixiert. Wird der Motor abgeschaltet, gelangt der Strom auch nicht mehr zu dem Solenoid, welches deshalb das Antriebskegelrad bzw. außenliegende Rad des Planetenelements vollständig frei gibt. Somit wird ab diesem Moment kein Drehmoment mehr mittels Planeten-Untersetzungsgetriebe übertragen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das Problem der elektrischen Verzögerung nicht gelöst, sondern vielmehr durch die Verwendung eines elektrisch angeregten Solenoids verstärkt. Nachdem einmal diese Verzögerung eingetreten ist, wird die Drehmomentübertragung vollständig unterbrochen, wodurch das Problem der akkumulierten Trägheitskräfte vermieden wird. Allerdings würde dies lediglich dem "Absorbieren" einer begrenzten akkumulierten Trägheit dienen, da sich andererseits das außenliegende Antriebskegelrad weiter mit zu viel akkumulierter kinetischer Energie drehen würde und die elektrische Signalverzögerung noch größer als normalerweise wäre, mit allen dazugehörigen Problemen.
Neben den bereits oben erwähnten Nachteilen und Anomalien weisen die Betätigungseinrichtungen im Allgemeinen folgende auf:
3. Es wird ein zusätzlicher manueller Einkuppel-Auskuppel-Hebel zur Ausführung dieser Funktionen benötigt. Angeführt sei hierzu das japanische Patent JP-60 018 679, bei dem ein Hebel das Einkuppel-Auskuppel-Element dreht.
4. Der Fahrer muss beide Hände benutzen, um mit der einen Hand den oben angegebenen Hebel zu betätigen, während er mit der anderen Hand das Schwungrad dreht und dadurch versucht, die Zwischenräume des Schwungrades mit den Zähnen des Zwischenrades in Eingriff zu bringen, nachdem der Motor freigegeben worden ist.
Nach dem die Zähne mit den Zwischenräumen ineinander gegriffen haben, ist es möglich, das Schwungrad zu betätigen. Das Schwungrad wird ebenfalls dazu verwendet, den Positionsbegrenzer des Betätigungsmechanismus einzustellen, mit dem die mechanische Energie von einem Eingang zu einem Ausgang übertragen wird.
Die Positionsbegrenzung bedarf einer großen Präzision, da im Falle einer Funktionsuntüchtigkeit des Mikroschalters des Drehmomentbegrenzungsmechanismus der Mikroschalter des Positionsbegrenzungsmechanismus theoretisch für das Abschalten des Motors zuständig ist, um eine Beschädigung oder Beeinträchtigung des Ventils und/oder des Betätigungsmechanismus zu verhindern.
Es gibt weder eine mechanisch-manuelle noch eine automatische Blockierung. Falls sie installiert wäre, könnte sie wie bei konventionellen Betätigungseinrichtungen aufgrund der permanenten mechanischen Verbindung zwischen dem Motor und den übrigen Komponenten der Betätigungseinrichtung, wie bereits oben beschrieben, nicht zum Einsatz kommen.
6. Höhere Spannungen als die von dem maximalen Drehmoment erzeugten können nicht erreicht werden, ohne den Motor anzuhalten, da keine Fliehkraftkupplung bzw. kein Übersetzungsgetriebe vorhanden ist.
7. Es ist kein Unumkehrbarkeitsmechanismus vorhanden. Diese Unumkehrbarkeit, die in den meisten angetriebenen Ventilen von der Stange und/oder Mutter des Ventils (oder des Betätigungsmechanismus) gewährleistet wird, weist meist einen niedrigen mechanischen Wirkungsgrad auf.
Dadurch wird der Wirkungsgrad der Einheit insgesamt begrenzt und die Verwendung von noch effizienteren Stangen und Muttern (längere Steigung und Kugelumlaufspindeln) verhindert, die schon von der Definition her umkehrbar wären.
8. Die Notwendigkeit kostspieliger Vorbereitungszeiten, damit das Ventil und der Betätigungsmechanismus in die Lage versetzt werden, zeitlich abgestimmte Überprüfungen der Spannungen in der Spindel durchzuführen.
9. Ebenso erforderlich sind diese kostspieligen Vorbereitungszeiten für die interne Überprüfung der Betätigungseinrichtung.
10. Die Notwendigkeit, zum Erreichen großer Drehmomente am Ausgang der Betätigungseinrichtung Einbußen bei der Geschwindigkeit hinnehmen zu müssen, oder ansonsten die Notwendigkeit der Verwendung eines Motors mit zwei Geschwindigkeiten oder eines Motors mit einer elektrischen Bremse.
11. Die sporadische oder regelmäßige Anwesenheit eines Bedieners zum Nachziehen der Dichtung per Hand und zum Steuern der Nachziehdrücke, wobei die Gefahr besteht, dass die Dichtung durch Überschreiten des höchstzulässigen Nachziehdruckes zerstört wird, wobei gelegentlich sogar die Bewegung der Spindel gebremst wird und in diesen Fällen die passiven Spannungen erhöht werden, welche die korrekte Funktionsweise der Betätigungsventileinheit regulieren, wodurch das korrekte Schließen des Ventils und somit auch ein normaler Verschleiß verhindert wird.
12. Das Vorliegen eines geregelten maximalen Drehmoments, unabhängig von der Drehgeschwindigkeit des Mechanismus. In GB-A-655 956 ist ein Mechanismus offenbart, welcher im Wesentlichen der Einleitung von Anspruch 1 des vorliegenden Patents entspricht.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Allgemein lässt sich der mechanisch-kinetische Servomechanismus zum sofortigen Begrenzen und Zurückhalten eines Drehmoments oder einer Spannung, die von einer Eingangswelle bzw. einem Eingangsmechanismus auf eine Ausgangswelle bzw. einen Ausgangsmechanismus übertragen wird, wie in Anspruch 1 des vorliegenden Patents definiert, wie folgt beschreiben:
Von einem Motor, bzw. einer Eingangswelle wird mechanische Energie und deren entsprechende kinetische Energie aufgenommen, ein Teil dieser aufgenommenen Energie wird an eine Ausgangswelle übertragen, wobei eine Steuereinrichtung vorhanden ist, sodass die an den Ausgang übertragene Energie einen bestimmten Pegel nicht überschreitet.
Erfindungsgemäß wird die am Eingang ankommende Energie unterteilt in: die Energie, die zum Betätigen einer Vorrichtung, wie beispielsweise eines Ventils oder einer anderen Einrichtung, an einen Ausgang abgegeben wird, und die überschüssige Energie, mit der eine relative Bewegung zwischen einem Kontaktelement und einer Oberfläche mit geeignetem geometrischen Profil eines fallweise beweglichen Teils erreicht wird.
Das Kontaktelement überträgt mit Hilfe einer Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe einen Druck, und durch die Bewegung der Außenstruktur des fallweise beweglichen Teils (Winkel-, Axial-, oder zusammengesetzte Bewegung, je nach vorliegendem Fall, entsteht ein mehr oder weniger starker Druckanstieg in Abhängigkeit von der Form der Struktur zum Abbremsen der überschüssigen Energie, nachdem es durch den Beginn dieser Bewegung zu einem Abschalten der Energie des Motors gekommen ist. Diese Energieabschaltung am Eingang des Ausgangs des Mechanismus erfolgt sofort und plötzlich.
Dieser Mechanismus besteht aus 3 Teilen oder Modulen.
Das erste und wichtigste Teil ist der Eingang des Mechanismus.
Das zweite Teil befindet sich zwischen dem ersten und dem Motor und kann wahlweise eine Fliehkraftkupplung und eine manuelle Steuerung umfassen. Das dritte Teil schließlich entspricht dem Ausgang des Mechanismus und der Verbindung zu dem betätigten Element und kann in vier verschiedenen Varianten vorliegen.
Diese drei betrachteten Teile haben ihre eigenen unabhängigen Funktionalitäten und können als vollständig verschiedene Module vorliegen, können aber auch aus Herstellungs- oder praktischen Gründen zusammengefasst sein und im Grunde aus einem einzigen Modul bestehen.
Zu diesen eigenständigen oder zusammengefügten Teilen kann man eine Reihe zusätzlicher Vorrichtungen in verschiedenen Kombinationen, die später noch beschrieben werden, hinzufügen, die wiederum als unabhängige Module vorliegen können.
Wenngleich nachstehend und im Zusammenhang mit den beiliegenden Figuren die Struktur der drei Einzelteile und ihrer dazugehörigen Zusatzeinrichtungen deutlich wird, so sind sie im nachfolgenden Diagramm in Gruppen unterteilt, wobei die wichtigsten Teile beschrieben werden, von denen alle mit Ziffern und Buchstaben gekennzeichnet sind (Diagramm 1).
Die hier verwendeten Ziffern und Buchstaben entsprechen jenen aus den Figuren, welche Beispiele der bevorzugten Ausführungsform zeigen, und ermöglichen ein besseres Verständnis des Diagramms sowie der Figuren, die als ein Beispiel und zum besseren Verständnis der Beschreibung ausgewählt worden sind, obwohl sie nicht als eine Einschränkung, sondern vielmehr als eine Auslegung der Erfindung im weitesten Sinne zu betrachten sind. Diagramm 1
Aufgrund des integrierenden Charakters des von der Erfindung vorgeschlagenen Mechanismus ist es möglich, selbigen individuell oder in allen möglichen logischen Kombinationen aus Modulen, Hauptgruppen und zusätzlichen Vorrichtungen zu verwenden, sodass ein manueller oder aber ein motorbetriebener Betätigungsmechanismus entsteht, um so allein oder aber gemeinsam mit anderen bekannten Arten von Betätigungseinrichtungen genutzt zu werden, wodurch auch diese integrierbar werden, wobei im weitesten Sinne alle Anwendungsmöglichkeiten denkbar sind und keine eine Einschränkung darstellt.
Im Hinblick auf den Unumkehrbarkeitsmechanismus kann festgestellt werden, dass er ein Unumkehrbarkeitsmodul bildet, das an verschiedenen Stellen innerhalb der zusammengesetzten Übertragungsvorrichtung angebracht werden kann. Demzufolge kann er in dem Eingangsmodul oder zwischen diesem Modul und dem Zwischenmodul oder aber zwischen dem Zwischenmodul und dem Ausgangsmodul oder innerhalb des Ausgangsmoduls vorgesehen sein.
Mit dem Unumkehrbarkeitsmodul werden das fallweise oder endgültige Stoppen sowie die übertragene Spannung aufrechterhalten.
Des Weiteren ermöglicht der Unumkehrbarkeitsmechanismus in Kombination mit der Fliehkraftkupplung das Erreichen höherer Spannungen in Folge der aufeinanderfolgenden Akkumulierung kinetischer Energie im Motor, wobei diese Kurve höher ist als jene, die von dem maximalen Drehmoment erzeugt wird.
In dem Eingangsmodul bestehen verschiedene Lösungen im Hinblick darauf, wie die Übertragung des Drehmoments von der Eingangswelle bzw. dem Mechanismus zu der Ausgangswelle bzw. dem -mechanismus erfolgt.
Alle von ihnen basieren auf einem fallweise beweglichen Teil, das normalerweise von einer feststehenden oder beweglichen Drehmomentbegrenzungs- und - reguliergruppe gebremst wird.
Dieses Drehmomentbegrenzungs- und -regulierelement besteht aus mehreren elastischen Elementen, die mittels eines oder mehrerer Kontaktelemente ihren Druck an die Außenseite des fallweise beweglichen Teils anlegen, und zwar derart, dass nach Überschreiten eines vorher eingestellten Drehmoments das fallweise bewegliche Teil freigegeben wird und seine relative Bewegung beginnt und mit Hilfe einer dafür vorgesehenen Einrichtung sowie aufgrund seiner Konfiguration das sofortige Abschalten der Eingangsenergie bewirkt. Die äußere (geometrische) Gestalt des fallweise beweglichen Teils kann sehr unterschiedlich sein und hängt davon ab, wie die überschüssige Energie des Mechanismus gedämpft, ausgenutzt oder gemessen werden soll.
Die verschiedenen Lösungen für das Eingangsmodul variieren in Bezug auf die Form des fallweise beweglichen Teils und die relative Bewegung, die das Teil nach der Freigabe ausführt Dabei wird dasselbe Konzept der sofortigen Unterbrechung des übertragenen Drehmoments, der Freigabe oder der Ausnutzung der überschüssigen Energie beibehalten, nachdem das fallweise bewegliche Teil von der Drehmomentbegrenzungsgruppe freigegeben wurde.
Bei der ersten Lösung ist das fallweise bewegliche Teil das Zwischenrad eines Planetengetriebemechanismus, dessen Planetenelemente im Innern des Zwischenrades ineinander greifen. Normalerweise wird das Zwischenrad von der Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe gebremst.
Bei der zweiten Lösung ist das fallweise bewegliche Teil der Planetenelementhalter eines Planetengetriebemechanismus, der von den Planetenelementen mitgenommen wird und normalerweise durch die Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe gebremst bleibt.
Bei diesen beiden Lösungen führt das fallweise bewegliche Teil eine Drehbewegung in Bezug auf seine eigene Welle aus, und das Drehmomentbegrenzungs- und -regulierelement drückt gegen die Außenseite beider Teile.
Bei einer dritten Lösung ist das fallweise bewegliche Teil ein Teil mit vorgegebener Form, welches lediglich eine Bewegung in Längsrichtung entlang seiner Welle und niemals eine Drehbewegung ausführen kann, wobei es normalerweise von der Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe gebremst wird.
Bei der letzten der angegebenen Lösungen weist das fallweise bewegliche Teil eine vorgegebene Form auf, die jener aus der vorherigen Lösung ähnelt. Normalerweise wird in diesem Fall eine Drehbewegung ausgeführt, mit einer Längsverschiebung, wenn das Teil von der Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe freigegeben wird, welche lediglich die Längsbewegung und nicht die Drehbewegung verhindert, vorausgesetzt, dieses Element dreht sich gemeinsam mit dem Teil.
Bei dieser Besonderheit der Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe, die sich integral mit dem fallweise beweglichen Teil dreht, kommt es zu einer Eigeneinstellung der Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe nach einer Veränderung der Spannung, die Letzterer auf das fallweise bewegliche Teil hinsichtlich der Drehzahl von beiden (beim Starten, Abschalten, Absperren, etc.) ausübt.
Vorhanden ist auch eine Reihe von Hilfs- bzw. Sekundärvorrichtungen, die betätigt werden, wenn sich das fallweise bewegliche Teil nach Freigabe durch die Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe bewegt, je nachdem, ob es sich bei der Bewegung um eine Drehbewegung handelt oder nicht (Stromabschaltvorrichtung, Dämpfungs-, Messvorrichtungen, etc.).
Des Weiteren ist eine Vorrichtung vorgesehen, die das fallweise Arretieren des beweglichen Teils ermöglicht und dessen relative Bewegung verhindert.
In jenen Fällen, in denen eine Drehbewegung erfolgt, kommt es durch ein Trägheits-Schwungrad auch zu einem Anstieg der kinetischen Energie.
Weiterhin kann ein Arretiereinstellmechanismus vorgesehen werden, mit dem ein Verändern (und daher auch Einstellen) der Spannung möglich wird, den die Drehmomentbegrenzungs- und -reguliergruppe auf das fallweise bewegliche Teil im Hinblick auf mehrere Parameter ausübt. Daher lässt sich beispielsweise beim Starten ein höheres geregeltes Drehmoment als zu anderen Zeitpunkten erreichen.
Mit Hilfe einer an den Motor angeschlossenen automatischen Fliehkraftkupplung wird das Auskuppeln des Energie-Schwungrades und das gleichzeitige Herstellen der Verbindung mit dem Motor nach Erreichen der Nenndrehzahl gewährleistet.
Das Unumkehrbarkeitselement überträgt das Drehmoment von der Eingangswelle zu der Ausgangswelle, und während dieser Übertragung wird jegliche Bewegung der Ausgangswelle in die entgegengesetzte Drehrichtung blockiert.
Vorgesehen ist weiterhin eine Gruppe mit einer Buchse, welche die Überprüfung der Ausgangsdrehmomenterfassung eines Signals mit Hilfe von zwei konzentrischen Buchsen mit Umkehrgewinde ermöglicht, die genau wie eine spiralförmige Keilnut wirkt. Die Innenbuchse liegt auf den elastischen Elementen auf, die deren Bewegung ermöglichen, wobei diese Bewegung zur Erzeugung eines Signals genutzt wird, welches die Veränderung der passiven Kräfte anzeigt. Ein Anstieg dieser Kraft entspricht einem kleineren Gang, welcher eine Anomalie im Betätigungsmechanismus oder in der betätigten Vorrichtung anzeigt, wohingegen ein größerer Gang der Verringerung der passiven Kraft entspricht. Bei der betätigten Vorrichtung, welcher eine Dichtung aufweist, wird dieses Signal zum Anordnen des Festziehens mit Hilfe einer Elektrokupplung oder einer Hilfsbetätigung zur Vorrichtung ausgenutzt.
Anstelle der Gruppe mit einer Buchse kann eine Gruppe mit beweglicher Mutter hinzugefügt werden, die eine Überprüfung des Druckstoßes ermöglicht, der in Längsrichtung von der Spindel auf die Mutter ausgeübt wird, die sie steuert, wobei die Mutter an einem oder beiden Enden an einem oder zwei elastischen Elementen beweglich ist, die es ihr ermöglichen, sich zu bewegen.
Darüber hinaus kann mit Hilfe einer Übersetzungsgetriebegruppe mit dem gleichen Ausgangsdrehmoment und der gleichen Ausgangsdrehzahl wie bei der Betätigungseinrichtung bzw. dem Untersetzungsgetriebe die Kreisbewegung einer Hauptmutter in eine lineare Bewegung mittels einer mit doppeltem Gewinde versehenen Hülse erreicht werden, wobei das Außengewinde mit der Hauptmutter in Eingriff kommt und das Innengewinde mit dem Ende der Spindel in Eingriff kommt, die sich nicht drehen, sondern in Längsrichtung bewegen kann. Dadurch können die Gewinde in Abhängigkeit von einem starren oder flexiblen Element sowie von einigen Anschlägen abwechselnd als Gewinde und als spiralförmige Keilnuten wirken, wodurch eine größere Geschwindigkeit und eine geringere Kraft in der linearen Bewegung der Spindel vorliegt, wenn das kleinere Gewinde als spiralförmige Keilnut wirkt und das größere als Gewinde, und eine geringere Geschwindigkeit und eine größere Kraft liegen vor, wenn beide die entgegengesetzte Funktion wahrnehmen. Beim Umkehren der Drehung der Hauptmutter wird die Spindel über das kleinere Gewinde zurückgezogen, und wenn das kleinere Gewinde anschlägt, nimmt die Geschwindigkeit der Bewegung der Spindel durch das größerkalibrige Gewinde zu, bis sie ihre vorgegebene Position erreicht und in Bereitschaft bleibt, den Zyklus vollständig oder teilweise zu wiederholen.
Zum besseren Verständnis der Merkmale der Erfindung und als fester Bestandteil dieser Patentschrift wird eine Reihe von Zeichnungen hinzugefügt, welche das erfindungsgemäße Ziel veranschaulichen, die jedoch keine Einschränkung derselben darstellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1a ist eine Draufsicht auf das Eingangsmodul, teilweise in Schnittdarstellung.
Fig. 1b ist eine Querschnittsansicht von Fig. 1a.
Fig. 1c ist ein Querschnitt des Eingangsmoduls (a.1.) mit montiertem Unumkehrbarkeitsmodul (w) und Ausgangsmodul (f).
Fig. 2a ist eine Schnittdarstellung des gesamten Mechanismus an einer betätigten Vorrichtung.
Fig. 2b ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie B-B aus Fig. 2a.
Fig. 3.1 ist eine teilweise Längsansicht des sich drehenden Ausgangsmoduls (C 1).
Fig. 3.2 ist eine Schnittdarstellung, ähnlich wie jene aus Fig. 3.1. von dem Ausgangsmodul mit Gewinde (C2).
Fig. 3.3.a ist eine Längs- und Querschnitts-Teilansicht des Ausgangsmoduls mit Übersetzungsgetriebe I (h), aus der hervorgeht, wie die größere Schubwirkung entstanden ist und dass der Mechanismus bereit ist, die Rückwärtsbewegung zu beginnen.
Fig. 3.3.b ist eine der Fig. 3.3.a ähnliche Ansicht, die zeigt, wie das Gewinde mit kleinerem Durchmesser zu einer spiralförmigen Keilnute wird.
Fig. 3.3.c ist eine den Fig. 3.3.a und 3.3.b ähnliche Ansicht, welche den Moment zeigt, in dem das Gewinde der Hauptmutter zu der spiralförmigen Keilnut wird, während das Gewinde der kleinen Mutter nicht mehr als Keilnut wirkt und durch seine Drehung die Spindel längs bewegt.
Fig. 3.4. ist eine Schnittdarstellung des Ausgangsmoduls mit Übersetzungsgetriebe (II) - (C4).
Fig. 4.a. ist ein Querschnitt des Eingangsmoduls (a.2.).
Fig. 4.b. ist eine Schnittdarstellung des gesamten Mechanismus mit dem Eingangsmodul (a.2.).
Fig. 4.c. ist ein Schnitt entlang der Linie V-V aus Fig. 4e.
Fig. 5.a. ist eine Schnittdarstellung des Eingangsmoduls (a.3.) mit dem Motor (100) als Energieeingabeelement des Mechanismus.
Fig. 5.b. ist eine Schnittdarstellung des Mechanismus mit einem Eingangsmodul (a.3.), einem Übersetzungsgetriebe 1 (h), einem Unumkehrbarkeitsmodul (w), der Überprüfung der Stangenkraft (q,) und Dichtungsnachziehsignal (&epsi;)
Fig. 5.c. ist eine Schnittdarstellung des Eingangsmoduls (a.3.) mit einer Welle (71) als Eingangselement anstelle des Motors (100).
Fig. 5.d. ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A aus den Fig. 5.a und 5.c.
Fig. 6.a. ist eine Schnittdarstellung des Eingangsmoduls (a.4.).
Fig. 6.b. ist eine Schnittdarstellung des Mechanismus mit Eingangsmodul (a.4.), Unumkehrbarkeitsmodul (w) und Motor (100).
Fig. 6.c. ist eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie Z-Z aus Fig. 6.b.
Fig. 6.d. ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie X-X aus Fig. 6.b.
Fig. 7.a. ist eine Schnittdarstellung einer Einheit, bei der ein Schneckenrad- Untersetzungsmechanismus am Ausgang des Eingangsmoduls (a.3.) vorgesehen ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Anhand der in den Figuren verwendeten Ziffern ist erkennbar, dass der erfindungsgemäße Mechanismus zur gesteuerten Übertragung mechanischer Energie von einer Eingangsvorrichtung zu einer Ausgangsvorrichtung Folgendes umfasst:

EINGANGSMODUL A

Es besteht aus drei Grundkomponenten bzw. -gruppen: Planetengruppe (a), Drehmomentbegrenzungsgruppe (b) und Antriebsenergieabschaltgruppe (c).
Die Planetenübertragungsgruppe (a.1) besteht aus einem Planetengetriebemechanismus mit zwei (oder mehr) Mittelrädern (in Fig. 1 das Ritzel (1) und das Zwischenrad (2)) sowie aus mindestens einem Planetenelement bzw. -elementhalterarm (3) mit den jeweiligen Planetenelementen (4), deren Position und Funktionseigenschaften (wenn zur Erläuterung der Funktionalkomplexität erforderlich) nachstehend näher erläutert werden.
1 - Ritzel, an den Motor gedrückt und in direktem Eingriff mit den Planetenritzeln (4).
2 - Zwischenrad des Planetenmechanismus, normalerweise von einem oder mehreren Kontaktelementen gebremst (Sperrglieder); in Fig. 1 lediglich eines, Teil (5), welches in einer Struktur (in Fig. 1 eine Einkerbung) untergebracht ist, die für diesen Zweck in dem Zwischenrad (2) vorgesehen ist).
Durch andere Randstrukturen des Zwischenrades (2) (in Fig. 1 ein Exzenter), bei denen es sich um Vorsprünge, Nuten, etc., handeln kann, werden ein oder mehrere Mikroschalter (9) mittels Schiebekugel (8) und Signalgebungsanschlag (10) betätigt.
Diese zuletzt genannten Strukturen können ersetzt werden durch jeden beliebigen Mechanismus bzw. eine Einrichtung, mit dem/der ein Signal erzeugt werden kann (mit Hilfe von Zellen, Sensoren oder anderen Systemen). Genauso können andere Konfigurationen oder Verbindungselemente vorhanden sein, die denselben Effekt hervorrufen und in der detaillierten Beschreibung der zusätzlichen Vorrichtungen aus Fig. 1 als Beispiele angegeben werden.
Die Außenform des Zwischenrades (2) kann Zähne aufweisen, sodass eines oder mehrere der Ritzel als dieses Zwischenrad (2) fungieren können, welches mindestens eine gekrümmte Oberfläche hat, die entweder konzentrisch oder exzentrisch oder eine Kombination aus beidem, zylindrisch (oder nicht) oder koaxial zu dessen Welle ist (oder nicht), wobei auch neue Formen, Kerben und Vorsprünge eingefügt werden können; und wobei die Gehäuse sowie auch die Einkerbungen und Vorsprünge flach, kreisförmig, gekrümmt sein können oder eine beliebige andere Form aufweisen. Die äußere geometrische Gestalt des Zwischenrades kann sehr unterschiedlich sein und hängt davon ab, ob damit die überschüssige Energie des Mechanismus gedämpft, ausgenutzt oder gemessen werden soll.
3 - Planetenelementhalter: Teil (in der Zeichnung kreisförmig), an dem die Planetenelemente (4) angebracht sind und durch welches im vorliegenden Fall die durch den Planetenmechanismus entstandene Bewegung und das Drehmoment an die Ausgangswelle bzw. das -element abgegeben werden. Die Planetengruppe kann einen oder mehrere Arme umfassen.
4 - Planetenelement: An dem Planetenelement-Haltearm (3) befestigte Räder bzw. Ritzel, die an dem Ritzel (1) und in dem Zwischenrad (2) im Eingriff sind.
Das zweite Eingangsmodul (a.2) ist eine Planetengetriebegruppe, bestehend aus zwei Planetengetriebemechanismen (Fig. 4.a.b.c.):
- Ein zweiter Planetengetriebemechanismus, in diesem Falle geradverzahnt, mit einem Ritzel (1), einigen Planetenelementen (4), einem mittleren Zwischenrad (3) und einem Planetenelementhalter (2'), wobei dieser Mechanismus das fallweise bewegliche Teil dieses Eingangsmoduls (a.2.) bildet.
- Ein erster Planetengetriebemechanismus, in diesem Fall kegelradverzahnt, bestehend aus einem Ritzel (92), einigen Planetenelementen (91), einem Ausgangsrad (90) und einem Planetenelementhalter (93), der im Innern ein Gewinde (70) aufweist.
Des Weiteren umfasst das Eingangsmodul (a.2.) eine Fliehkraftkupplungsgruppe (19, 20, 23, 24, 25), wie später in dieser Patentschrift näher beschrieben.
Durch diese Fliehkraftkupplung wird es möglich, den mit den Ziffern (60) und (61) gekennzeichneten Arretiereinstellmechanismus in Bezug auf die Drehzahl und die Außenform des Teiles (23), welches im Kontakt mit dem Kontaktelement (60) wirksam wird, einzustellen.
Dieser Arretiereinstellmechanismus wird im Zusammenhang mit den Modulen (a.3.) und (a.4.), bei denen er ebenfalls zum Einsatz kommt, genauer beschrieben, wobei seine Funktion in dem vorliegenden Modul (a.2.) streng an die Drehzahl des Mechanismus gebunden ist.
Dieses Eingangsmodul (a.2.) unterscheidet sich von dem einfacheren Eingangsmodul (a.1.) hauptsächlich dadurch, dass es das erste kegelradverzahnte Planetengetriebe (90, 91, 92, 93) aufweist, welches das fallweise bewegliche Teil (2') des zweiten Planetengetriebes der Planetenelementhalter und nicht das Zwischenrad ist, und dadurch, dass es den Drehmoment-Einstellmechanismus (60, 61, 23, 19, 20, 24, 25) in Abhängigkeit von der Drehzahl des Mechanismus aufweist.
Alles, was bislang zum Zwischenrad des Eingangsmoduls (a.1.) und zu den Hilfselementen, welches es umfasst, angeführt wurde, trifft ebenfalls auf dieses Modul (a.2.) zu.
Es verfügt ebenfalls über ein manuelles Steuermodul (e), wenngleich bei dieser Lösung nicht die Fliehkraftkupplungsgruppe (g) (aus Fig. 2.b.) für die Herstellung der Verbindung zu dem Mechanismus bzw. zum Trennen der Verbindung zu ihm benötigt wird. Anstatt dessen werden hierbei gerade Zahnräder verwendet, die mit der mit Zähnen versehenen Außenseite des Zwischenrades (3) des zweiten Planetengetriebes im Eingriff sind.
Die Ausgangswelle (73) (Fig. 4.b.) verfügt über ein Gewindeteil (70), durch welches es während des Anlassens des Motors (100) möglich wird, dass kein ausreichend großes Drehmoment für den Beginn der Bewegung in der Ausgangseinheit übertragen wird, sondern die Welle (73) axial von dem kegelradverzahnten Planetenelementhalter (93) bewegt wird, der in dem Gewinde (70) verschraubt ist, wobei das Gewinde (70) eine große Steigung hat (oder sogar Kugeln) und eine geringe Reibung ermöglicht. Damit der Mechanismus nach einem Anhalten wieder in seine Ausgangsposition zurückkehren kann, weist er ein elastisches Element (94) auf, welches schwach genug ist, um nicht die Bewegung der Welle während des Anlassens zu beeinträchtigen, aber auch stark genug, um die beim Zurückkehren in seine Ausgangsposition entstehende Reibung zu überwinden.
Die Bewegung wird von dem Motor (100) zu dem Eingangselement bzw. der -welle (71) und von dieser Welle zu dem Mittelrad (92) des (kegelradverzahnten) Planetengetriebes übertragen. Solange wie das andere Mittelrad (90) des ersten Planetengetriebes festgehalten wird, verläuft die Bewegung durch das Mittelrad (92) hindurch und von den Planetenelementen (91) zu dem Planetenelementhalter (93) sowie von Letzterem zu der Ausgangswelle (73).
Das Mittelrad (90) bleibt unbeweglich, während das zweite geradverzahnte Planetengetriebe in seiner Bewegung gebremst wird, vorausgesetzt, es bewegt sich gemeinsam mit dem Ritzel (1) des zweiten geradverzahnten Planetengetriebes. Wenn die manuelle Steuergruppe (e) unbeweglich bleibt, bewegt sich das Zwischenrad (3) nicht und deshalb kann sich das geradverzahnte Planetengetriebe lediglich durch den Planetenelementhalter (2') bewegen. Es wird solange unbeweglich gehalten, bis das eingestellte Drehmoment in der Drehmomentbegrenzungsgruppe (b) und im Arretiermechanismus nicht überschritten wird.
Demzufolge wird nach Überschreiten des eingestellten Drehmoments der Planetenelementhalter (2') freigegeben und während dessen Drehung die überschüssige Energie absorbiert oder genutzt, genau wie dies von dem Zwischenrad (2) im Eingangsmodul (a.1) bekannt ist. Somit überschreitet das an die Welle (73) übertragene Drehmoment zu keinem Zeitpunkt das in der Drehmomentbegrenzungsgruppe (b) geregelte Drehmoment, denn bei einem zu hohen Drehmoment wird selbiges an das geradverzahnte Planetengetriebe mit Hilfe des Ritzels (1) übertragen und von dem Planetenelementhalter (2') absorbiert.
Die Übertragungsgruppe kann aber auch eine andere Struktur in vorgegebener Weise haben (a.3.) (Fig. 5.a., b., c.). Bei dieser Struktur erfolgt die Bewegung des fallweise beweglichen Teils (2") in Längsrichtung (niemals eine Drehbewegung). Diese Übertragungsgruppe (a.3.) besteht aus einem fallweise beweglichen Teil (2") mit festgelegter Form (in Fig. 5 ein hohler Zylinder mit einem geeigneten Nockenprofil), wobei die Kontaktelemente (5) der Drehmomentbegrenzungsgruppe mit mindestens zwei Kugellagern (78) verankert sind, um dadurch eine gute Drehung der Innenwelle (72) oder (73) zum Teil (2") ermöglichen.
Das Teil (2") kann ebenfalls eine Arretiereinstellvorrichtung (θ) aus zwei Kontaktelementen (in den Figuren zwei Kugeln) (60) und aus einem elastischen Element (in den Figuren Belleville-Ringe) (61) zwischen diesen umfassen. Die Kontaktelemente (60) befinden sich zwischen der Sperrklinke (5), der Drehmomentbegrenzungsgruppe und der Oberfläche der Welle (73) oder (72) innerhalb von (2"), in den Figuren ein Vorsprung (69).
Die Positionen und Funktionsmerkmale (falls zum Verständnis der Funktionskomplexität erforderlich) werden nachstehend erläutert.
2" - Fallweise bewegliches Teil mit vorgegebener Form, welches normalerweise in seiner Längsbewegung von einem oder mehreren Kontaktelementen (5) gebremst wird (Sperrklinken, in Fig. 1 lediglich eine, die in einer für das Teil (5) in dem Teil (2") geeigneten Struktur untergebracht ist).
Das Teil mit vorgegebener Form kann verschiedene Konfigurationen und Formen des Kurvenprofils (59) aufweisen, auf dem sich die Sperrklinke (5) entlangbewegt, wenn das vorgegebene Drehmoment überschritten ist, je nachdem, wie lange die Bewegung andauern und wie groß sie sein soll. Natürlich wirkt sich die Form des Kurvenprofils (59) nicht auf die sofortige Unterbrechung der Drehmomentübertragung bei Überschreiten des vorher festgelegten Drehmoments aus.
77 - Mindestens zwei Teile verhindern die Drehbewegung von Teil (2"), die es an einem unbeweglichen Element (in Fig. 5 an dem Gehäuse (O)) befestigen.
78 - Mindestens zwei Kugellager, die eine freie und gut geführte Drehung der Welle (72) oder (73) innerhalb des Teiles (2") ermöglichen.
60 - Mindestens zwei Kontaktelemente (in Fig. 5 zwei Kugeln), welche jeweils mit der Sperrklinke (5) der Drehmomentbegrenzungsgruppe und mit dem Vorsprung (68) der Innenwelle in Berührung stehen.
61 - Mindestens ein elastisches Element (in Fig. 5 Belleville-Ringe), welches die Kugeln (60) mit beiden Oberflächen in Kontakt hält.
68 - Ein Vorsprung in der Welle (72) oder (73) innerhalb von Teil (2") mit einer derartigen Struktur oder Form, dass beim Bewegen während des Anlassens die Kugel (60) an das elastische Element 61 gedrückt wird und mit diesem in Kontakt gebracht wird, wodurch der Drehmoment-Schwellenwert reduziert wird, auf dem eine Bewegung des Teils (2") zugelassen wird.
Die vorliegende Struktur oder Form kann je nach Betriebserfordernissen variieren.
In diesem Fall bilden die Glieder mit den Kennziffern 60, 61 und 68 die Arretierreguliergruppe.
Schließlich kann das Eingangsmodul (a) eine weiterentwickelte Konfiguration in vorgegebener Form (a.4.) (in etwa (a.3.) ähnlich) sein, die eine Dreh- sowie eine Längsbewegung ermöglicht.
Diese Konfiguration besteht aus einer Einheit, die gebildet wird durch die Drehmomentbegrenzungsgruppe (b) und das fallweise bewegliche Teil (2''') mit einer vorgegebenen Form, ähnlich jener aus Modul (a.3.), welches sich mit der Drehzahl und dem Drehmoment dreht, welches von der Eingangswelle bzw. dem -mechanismus (71) auf das Teil übertragen worden ist.
Integral mit dieser Einheit drehen sich auch die Teile 88, 68, 81, 82 und 83 mit Hilfe des Keils (85).
Diese Drehbewegung der Drehmomentbegrenzungsgruppe (b) wirkt auf (2''') im Hinblick auf die Drehbewegung ein, die im Allgemeinen von dem Eingangselement (71) bestimmt wird, welches normalerweise an einen Motor (100) oder dergleichen angeschlossen ist. Bezüglich der Geschwindigkeiten ist es demnach mit Hilfe des Regulierelements (7) möglich, das elastische Element (6) einzustellen, welches das Kontaktelement (5) an die (Nocken-)Oberfläche (59) des kegelstumpfförmigen Teils (2''') andrückt. Dabei werden die Antriebsenergie-Abschaltgruppe (c) sowie die Hilfselemente auf einem anderen Teil (86) positioniert, gekennzeichnet dadurch, dass es lediglich eine Längsbewegung integral mit Teil (2) ermöglicht, während die Drehbewegung durch den Keil (77) verhindert wird. Somit werden die Hilfselemente genauso wie im Modul (a.3.) betätigt und weisen auch dieselbe Struktur auf.
Wenn die Ausgangswelle (73) auf ein Hindernis stößt (z. B. den Sitz des betätigten Ventils), nimmt das übertragene Drehmoment zu und die Drehgeschwindigkeit ab.
Wenn die maximale auf Teil (2''') einwirkende und von der Gruppe (b) geregelte Spannung überschritten wird, wird das Teil sofort freigegeben und beginnt, sich in Längsrichtung zu bewegen; die Eigenschaften dieser Bewegung hängen von der Form der Nockenkurve (59) von Teil (2''') ab, auf der sich das Kontaktelement (5) der Gruppe (b) bewegt.
Nach der Freigabe von Teil (2) nimmt dieses das Teil (86) auf seiner Längsbewegung mit, wodurch sämtliche zu dem Teil (86) gehörenden Mechanismen betätigt werden.
Dieses Eingangsmodul (a.4.) umfasst ebenfalls einen Arretiereinstellmechanismus (θ), gekennzeichnet durch die Ziffern (60, 61 und 68). Eine Besonderheit ist hierbei, dass die Innenkurve, welche das Teil (68) gegenüber dem Teil mit der Ziffer (60) in Kontakt bringt, verändert werden kann. Dazu braucht man lediglich das Teil (81) in dessen Ruheposition zu drehen, welches über den Stift (82) Teil (83) dreht, welches wiederum mittels Keil (85) Teil (68) dreht, wobei Letzteres eine andere Konfiguration aufweist als das Kontaktelement (60) und dadurch zu einer anderen Drehmomenteinstellung führt. Wegen ihres einfachen Aufbaus werden diese Teile hier nicht näher beschrieben.
Dadurch wird erreicht, dass je nach Erfordernis das Arretierregulierelement (θ) anders auf das Kontaktelement (5) einwirkt.
(b): Die Drehmomentbegrenzungsgruppe (b) ist ein Mechanismus zum Regeln und Begrenzen des Ausgangsdrehmoments, wobei mit Hilfe des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') das Eingangsdrehmoment in zwei Teile untergliedert wird, wobei ein Teil am Ausgang genutzt wird, und der andere, der überschüssige Teil, freigegeben (im Allgemeinen erfolgt nicht nur diese Freigabe, sondern das überschüssige Drehmoment wird auch gedämpft) und zum Abschalten der Antriebsenergie sowie zum Durchführen von Überprüfungen verwendet wird. Sie verfügt über ein Kontaktelement (in Fig. 1 eine Sperrklinke), ein elastisches Element (in den Figuren einige konische, elastische Belleville-Dichtungen) sowie ein Einstellelement (in Fig. 1 eine Mikrometerschraube), welche nachstehend anhand von Fig. 1 modellhaft beschrieben werden:
5 - Sperrklinke: Teil zum fallweisen Immobilisieren bzw. Bremsen, welches einerseits in der Kerbe des Zwischenrades (2) und andererseits in der Schraube (7) aufgenommen wird, wobei zwischen der Sperrklinke und der Schraube ein elastisches Element (6) vorhanden ist.
6 - Elastisches Element: Jede beliebige Art von elastischem Element (in der Zeichnung Belleville-Dichtungen) zwischen der Außenseite der Stange der Sperrklinke (5) und der Innenseite der Schraube (7), die das Element zusammendrückt, wodurch die angelegte Spannung und somit auch das übertragbare Drehmoment variiert wird.
7 - Einstellelement: Dies ist eine Vorrichtung (in den Figuren eine Mikrometerschraube), welche an dem Körper befestigt ist, der das Drehmoment des Zwischenrades (2) einstellt: An seiner Außenseite befinden sich einige Markierungen mit verschiedenen Ausgangsdrehmomenten und einem Index. Bei der Lösung (a.4.) dreht sich die Drehmomentbegrenzungsgruppe (b) integral mit dem kegelstumpfförmigen Teil (2'''); obwohl sie aus denselben Elementen (5, 6, 7) besteht, ist ihre Funktionsweise von der Geschwindigkeit abhängig, mit der sich die beiden Elemente drehen (Fliehkraft), (c): Die Antriebsenergie-Abschaltgruppe ist ein direkter Energieabschaltmechanismus (oder ein indirekter, der das Abschaltsignal gibt) mittels Kontakt, Annäherung oder eines anderen Verfahrens (in Fig. 1 durch Kontakt und Betätigung eines Exzenters (2)).
In den Figuren sind ein Mikroschalter (8), eine Schubkugel (9) und ein Signalgebungsanschiag mit einer Stützfeder (10) zu sehen, die aufgrund ihrer Bekanntheit hier nicht näher beschrieben werden. Ebenso können andere Abschaltbaugruppen (sekundäre, tertiäre, etc.) zwecks größerer Sicherheit für den Fall vorhanden sein, dass die primäre Abschaltgruppe ausfällt.
Neben den drei beschriebenen Grundelementen bzw. -gruppen kann dieses Eingangsmodul eine, zwei oder drei zusätzliche Vorrichtungen aufweisen, auf die jetzt näher eingegangen wird.
(α): Mechanische Arretierung: Gegenwirkeinrichtung des Drehmomentbegrenzers zum Arretieren des fallweise beweglichen Teils (2), die manuell oder auf andere Art und Weise betätigt wird und an dem Körper des Eingangsmoduls oder einem anderen Zwischenelement des Letzteren anliegt und aus einem Stab, einer Schnappklinke oder einem anderen Element, das in einer für diesen Zweck in dem Zwischenrad (2) vorgesehenen Öffnung oder Kerbe aufgenommen werden kann, wodurch das Rad fallweise gebremst wird und dadurch die Wirkungsweise der Sperrklinke aufgehoben wird.
Diese Arretierung kann außerdem durch Anbringen einer Schraube oder eines anderen Feststellelements des Drehmomentbegrenzers erfolgen.
Der Stab (11) mit der dazugehörigen Feder und der Positionshülse (12) aus dem in der Figur dargestellten Fall, werden nicht beschrieben, da sie ebenfalls hinlänglich bekannt sind.
(β): Allgemeine Überprüfung: Vorrichtung, welche die überschüssige Energie ausnutzt und diese in kontinuierlicher oder diskreter Weise derart misst, dass ohne vorherige Modifizierung der Bedingungen des Drehmomentbegrenzers deren Verringerung einen Anstieg der absorbierten Energie bedeutet, was eine Anomalie in der aus der Betätigungseinrichtung und dem betätigten Element bestehenden Einheit mit sich bringt. Wenn demgegenüber die überschüssige Energie zunimmt, so wird dies als Verschleiß eines Halterings oder einer Dichtung innerhalb der Einheit, bestehend aus Betätigungseinrichtung und betätigtem Element, erkannt.
Das Messen von Schwankungen der überschüssigen Energie kann mechanisch, elektrisch, elektronisch, optisch, vertikal, etc. erfolgen. Diese Messung kann für die Bewegung des fallweise beweglichen Teils in eine Richtung, in die andere oder in beide Bewegungsrichtungen (Öffnen, Schließen oder beides) durchgeführt werden.
In den Figuren findet das Messen der Schwankungen der überschüssigen Energie mit einem von vielen möglichen elektrischen Verfahren statt, mit einem Mikroschalter (13), einer Funktionskugel (14) und einer Einstellschraube mit eingebauter Feder (15), wobei ein beliebiger elektronischer Positionssensor diese Messung erfasst und zu einer Anzeigevorrichtung weiterleitet, die an Ort und Stelle oder an einem Steuerpult aufleuchtet.
Dieses Prüfsignal kann zwecks Aufzeichnung und Analyse mittels Mikroprozessor verarbeitet und mit einem Drucker ausgedruckt werden.
Diese Überprüfung kann ebenfalls durch Messen der Spannung der überschüssigen Energie durch den Drehmomentbegrenzer selbst erfolgen.
(χ): Hilfsdämpfung. Vorrichtung zum Dämpfen der überschüssigen Energie direkt oder unter Verwendung des Drehmomentbegrenzers an sich (wie in den Figuren) bzw. durch Krafterhöhung der am Signalgebungsanschlag (10) angebrachten Federn oder mit Hilfe einer Bremsvorrichtung des Teils (2).
Des Weiteren kann sie durch Erhöhung der absorbierten Energie gedämpft werden. Im Fall von Fig. 1 umfasst diese Vorrichtung ein elastisches Element (16), ein Kontaktelement (beispielsweise eine Kugel) (17) und eine Hülse (18), die nicht näher beschrieben werden müssen.

ZWISCHENMODUL B

Es besteht aus zwei grundlegenden Komponenten bzw. Gruppen: Aus der Fliehkraftkupplungsgruppe (d) und der manuellen Steuergruppe (e).
Das vorliegende Zwischenmodul ist derart gestaltet, dass es nicht nur zwischen dem Eingangsmodul und der Motorgruppe des erfindungsgemäßen Mechanismus eingesetzt werden kann, sondern auch zwischen der Motorgruppe und den übrigen Komponenten jeder beliebigen konventionellen Betätigungseinrichtung.
Eben so gut kann der Betätigungsmechanismus auch ohne Zwischenmodul auskommen, und zwar dann, wenn die Vorteile des Schwungrades und der Fliehkraftkupplung nicht als notwendig erachtet werden, keinen Nutzen erbringen oder nicht mit der Konfiguration des Eingangsmoduls (A) kompatibel sind, oder aber es kann auch lediglich die Fliehkraftkupplungsgruppe, aber nicht das Schwungrad aufweisen und Letzteres durch eine in der Welle des Ventilators angebrachte Scheibe ersetzen, in welche man eine herausnehmbare kleine Halterung einsetzen kann, die normalerweise im Motor angeordnet ist und in ihm eine kontinuierliche Stromversorgung solange ermöglicht, bis die Halterung herausgenommen und außerhalb der Scheibe eingesetzt wird, welche das Schwungrad ersetzt.
Letztes System kann in jeder beliebigen Betätigungseinrichtung verwendet werden, wobei dann kein Zwischenmodul vorhanden ist.
(d): Eine Fliehkraftkupplungsgruppe. Sie befindet sich zwischen der Motorgruppe und dem Eingang der Planetengruppe, bestehend aus einer Fliehkraftkupplung, weist einen toten Punkt auf und bleibt im Ruhezustand außerdem mit einem Schwungrad im Eingriff, und nachdem die Motorgruppe sich zu bewegen beginnt, wird das Schwungrad freigegeben, sodass die Kupplung ihren toten Punkt durchläuft und automatisch mit dem Motor in Eingriff kommt. Mit einer derartigen Fliehkraftkupplungsgruppe in dem Zwischenmodul, ungeachtet dessen, ob sie durch die manuelle Steuergruppe vervollständigt wird, werden höhere Spannungen in Folge sich akkumulierender kinetischer Energie im Motor erreicht, die insgesamt größer sind als die Spannungen durch das maximale Drehmoment, solange es am Ausgang zu keiner Umkehrung kommt.
Bei dem Beispiel aus Fig. 2 umfasst die Gruppe (d) die folgenden Elemente:
19 - Bewegliche Kolben - zylinderförmige Kolben mit Quergehäuse für die Schubkugeln (20) und einer Längsnut zu deren konstanter Ausrichtung in den darin befindlichen Führungshalterungen (25).
20 - Schubkugeln - durch die Fliehkraft von ihnen und von den beweglichen Kolben (19) werden sie entlang einer geneigten Ebene der Führungshalterung (25) bewegt und verschieben dadurch die Gleitbuchse (23).
21 - Hauptkörper - er stellt die Verbindung her zu dem beweglichen Teil des Motors und fallweise zu dem Ritzel (1) des Eingangs der Planetengruppe. Im oberen Teil weist er ein zylindrisches Gehäuse zum Einsetzen der beweglichen Kolben (10) auf, wo zudem die Basis der Führungshalterung (25) angebracht ist.
An der Außenseite unten befinden sich einige kreisförmige Gehäuseabschnitte mit Mitnehmerkugeln (22), während sich unten innen ein Lager zur besseren Ausrichtung der Welle des Schwungrades (26) befindet.
22 - Mitnehmerkugeln - sie sind in zwei Gruppen angeordnet. In der ersten Gruppe erfolgt das Koppeln und Entkoppeln in den für diesen Zweck vorgesehenen Nuten des Hauptkörpers (21). Die zweite Gruppe führt dieselbe Funktion in den Nuten am Ende der Schwungradwelle (26) aus. Beide Gruppen sind stets in Bohrlöchern des Ritzels (1) untergebracht.
23 - Gleitbuchse - sie gleitet mit ihrer Innenseite auf der Außenseite des Ritzels (1), durch die ihre Wegstrecke begrenzt wird. Im unteren Teil weist sie ein O- Ring-Zylindergehäuse für die Aufnahme der Mitnehmerkugeln (22) auf, wenn die entsprechende Kupplung freigegeben wird. Durch diesen innenliegenden zylindrischen Teil wird je nach der Position die alternative Fliehkraftdeblockierung dieser Kugeln verhindert. Zuerst werden in Ruheposition die Kugeln, welche in das Ende des Hauptkörpers (21) passen, freigegeben, auf dem toten Punkt werden die beiden Gruppen von Kugeln in diesem zylindrischen Gehäuse gehalten, und wenn dann anschließend die Buchse zu ihrem Anschlag gleitet, wobei die Gruppe von Kugeln, die das Schwungrad mit sich ziehen, darin verbleiben und durch deren Kontakt mit der Gleitbuchse (23) in der Buchse mit dem Gehäuse (28) verbunden bleiben.
24 - Widerstandsfeder - ihre Aufgabe besteht darin, den gesamten Mechanismus nach Verringerung der Fliehkraft durch die Reduzierung der Drehzahl des Motors in seine Ausgangsposition zurückzubringen.
25 - Führungshalterungen - sie sind an dem Hauptkörper (21) befestigt und haben den Zweck, die beweglichen Kolben (19) zu führen und die Schubkugeln (20) in Bewegung zu bringen.
Die Mitnehmerkugeln (22) und die Kanäle können durch Keile, durch Mitnehmerzähne, einen Reibungskegel, etc. ersetzt werden, wobei diese Elemente im weitesten Sinne und nicht als Einschränkung zu betrachten sind.
(e): Die manuelle Steuergruppe besteht aus einem Betätigungssystem, das eine Alternative zu dem Motor bildet, wenn in Notsituationen (beispielsweise bei fehlendem elektrischen Strom) die Betätigungseinrichtung betätigt werden muss, wobei jedoch stets dem Motor der Vorzug gewährt wird. Diese Gruppe besteht aus einem Schwungrad (26), einer Mittelwelle (27), die wiederum als Führungshalterung eines Teils der Räder des Mechanismus fungiert, und schließlich aus einer Buchse in dem Gehäuse (28) für eine der Mitnehmerkugelgruppen (22).
Diese Komponenten werden nicht näher erläutert, da sie hinlänglich bekannt sind.

(w): UNUMKEHRBARKEITSMODUL

Es besteht aus einem Mechanismus, der an verschiedenen Stellen innerhalb des Energieübertragungsmechanismus angebracht werden kann. Demzufolge kann es in dem Eingangsmodul (A) oder zwischen diesem Modul und dem Zwischenmodul (B) oder sogar zwischen dem Zwischenmodul (B) und dem Ausgangsmodul (C) vorgesehen sein.
Dieses Unumkehrbarkeitsmodul überträgt das Drehmoment der Eingangswelle zu der Ausgangswelle des Mechanismus und blockiert während der Übertragung dieses Drehmoments jegliche Bewegung der Ausgangswelle in die zur Drehmomentübertragung entgegengesetzte Drehrichtung. Nachdem die Übertragung des Drehmoments beendet ist, blockiert es jegliche Bewegung der Ausgangswelle in beide Drehrichtungen.
Dieser Unumkehrbarkeitsmechanismus in Kombination mit der Fliehkraftkupplung ermöglicht es, höhere Spannungen in Folge der sukzessive Speicherung kinetischer Energie im Motor zu erreichen, die höher sind als jene, die durch das maximale Drehmoment erzeugt werden.

AUSGANGSMODUL C

Erfindungsgemäß umfasst das Ausgangsmodul dieses mechanischen Energieübertragungsmechanismus eine einzige Basisgruppe, wenngleich man im Hinblick auf deren Eigenschaften vier verschiedene Varianten von Ausgangsmodulen unterschieden kann, die Alternativen darstellen und mit den übrigen Modulen und oben erwähnten Gruppen sowie auch mit den Zusatzvorrichtungen kombiniert werden können. Diese Varianten sind:
C1 Rotierendes Ausgangsmodul (Fig. 3.1)
C2 = Ausgangsmodul mit Gewinde (Fig. 3.2)
C3 = Ausgangsmodul mit Übersetzungsgetriebe I (Fig. 3.3)
C4 = Ausgangsmodul mit Übersetzungsgetriebe II (Fig. 3.4)
(C1): Das Modul G1 besteht aus der Gruppe mit Buchse (f), wobei diese Buchse (29) die Funktion einer Ladungszelle ausübt, mit der Besonderheit, dass der Keil (30) spiralförmig ist (mit umkehrbarem Gewinde), so dass die Axialbewegung der Buchse (29) zu einem Durchbiegen des elastischen Elements (31) führt, welches ein Signal erzeugt. Diese durch die Verschiebung der Buchse (29) erzeugten Signale werden mechanisch, akustisch, optisch, elektrisch, elektronisch, usw. erfasst (in Fig. 3.1 eine Mikroschalteranordnung), die bei des Überprüfungsvorrichtung (σ) sowie bei der Dichtungsnachzieh-Signalvorrichtung (&epsi;) zum Einsatz kommt.
(σ) Überprüfung des maximalen Drehmoments: Zusatzvorrichtung, welche das von der Gruppe (f) abgegebene Überprüfungssignal nutzt.
In der Figur besteht sie aus einem Gleitring (32), einer Zwischenkugel (33) und einer Mikroschalteranordnung (34), die nicht näher erläutert werden müssen.
Diese Mikroschalteranordnung (34) kann durch ein beliebiges mechanisches, optisches, elektronisches Element, etc. ersetzt werden, welches eine äquivalente Funktion ausübt, d. h. ein Signal erzeugt, welches direkt in einem Verstärker oder indirekt von einem Mikroprozessor und einem Drucker oder einer anderen Aufzeichnungseinrichtung erfasst werden kann.
(&epsi;) Dichtungsnachziehsignal. Vorrichtung, welche mit Hilfe der oben erwähnten Ladungszelle (29) und mitunter sogar derselben Signalelemente oder unabhängig von ihnen einen Verschleiß der Dichtung des betätigten Elements anzeigt.
Falls es sich bei dem Ausgangsmodul um eine Gruppe mit Gewinde im Innern handelt (C2) oder um eine Gruppe mit Übersetzungsgetriebe (C3) und (C4), so bewegt sich die zwischen den elastischen Elementen angebrachte bewegliche Ausgangsmutter ohne sich zu drehen und proportional zu der auf die Dichtung einwirkenden Kraft, und wenn es hier eine Veränderung gibt, wird ein Signal erzeugt, welches eine Anweisung zum Nachziehen der Dichtung an eine andere Hilfsbetätigungseinrichtung ausgibt, die mit Hilfe einer Elektrokupplung oder einer für diesen Zweck vorgesehenen Betätigungseinrichtung das Nachziehen durchführt.
Handelt es sich bei dem Ausgangsmodul um eine sich drehende Art (C1), wird die Wirkung der Mutter von einer Buchse mit Außengewinde ersetzt, die sich ebenfalls frei beweglich zwischen den elastischen Elementen befindet, wobei das umkehrbare Außengewinde als spiralförmige Keilnut fungiert.
(C2): Modul C2 (Fig. 3.2) besteht aus der frei beweglichen Muttergruppe (g), die einerseits dazu dient, die Ausdehnung der Ausgangsstange infolge der Wärmeausdehnung zu absorbieren und zudem als Ladungszelle wirksam wird, welche Warnungen im Hinblick auf Schwankungen passiver Widerstandsbedingungen ausgibt (z. B. Reibungskräfte, fehlendes Schmiermittel etc.), die auf eine axiale Bewegung zurückzuführen sind.
Diese Gruppe besteht in Fig. 3.2 aus einer frei beweglichen Mutter (38), einem Keil (39) und den elastischen Elementen (49), die keiner weiteren Beschreibung bedürfen.
Das Ausgangsmodul C2 mit Gewinde kann über zwei Zusatzvorrichtungen verfügen. Vorrichtung zur Überprüfung der Spannungen an der Stange (p) sowie die Dichtungsnachzieh-Signalvorrichtung (E) (Letztere ist bereits beschrieben worden), die beide auch unabhängige Einheiten bilden können und somit als selbständige Betätigungseinrichtungen wie die bisherigen konventionellen wirksam werden können.
(φ): Überprüfung von Spannungen an der Stange: Hierbei handelt es sich um eine Zusatzeinrichtung, die ausschließlich für diese Überprüfungsfunktion eingebaut und vorgesehen ist und ausgehend von einem von der beweglichen Muttergruppe (g) aus Figur (3.2.) abgegebenen Signal funktioniert und besteht aus: einem Gleitring (35), einer Zwischenkugel (36) und einer Mikroschalteranordnung (37), die aufgrund ihres einfachen Aufbaus nicht näher zu beschreiben sind.
Gehört das Ausgangsmodul zu der Gruppe (g) oder aber zu dem Typ (h) und (i), entstehen aus den Lastschwankungen bei der axialen Verschiebung der Gruppe Durchbiegungen der elastischen Elemente, die von den Zusatzeinrichtungen (φ) und (&epsi;) erfasst werden.
(C3): Das Modul C3 besteht aus einer Ausgangsgruppe mit Übersetzungsgetriebe I (h), welches das Prinzip ausnutzt, wonach bei einem einzigen Drehmoment mit kleiner werdender Steigung und kleinerem Gewindedurchmesser die daraus entstehende Spannung um so größer wird.
Bringt man ein Gewinde mit großem Durchmesser mit einem mit kleinen Durchmesser zusammen, so erhält man mit dem ersten schnelle Bewegungen und geringe Spannungen, mit denen die passiven Kräfte überwunden werden können und anschließend mit dem Gewinde mit kleinem Durchmesser und kleiner Steigung langsame Bewegungen und hohe Spannungen. Dazu reicht es aus, wenn das Erste an das Zweite anstößt, wodurch es zu einer spiralförmigen Keilnut wird.
Bei diesem Mechanismus hat das Gewinde mit kleinem Durchmesser nach Beginn der Bewegung stets diese Funktion.
Der größere Schubeffekt ist bereits in Fig. 3.3a entstanden, die Betätigungseinrichtung wurde angehalten und ist bereit, nach Anweisung die Rückwärtsbewegung auszuführen.
Nachdem die Hauptmutter (41) die Kreisbewegung begonnen hat, fungiert ihr Gewinde als spiralförmige Keilnut und nimmt bei ihrer Drehung die Mutter (42) mit, da ihr Durchmesser und ihre Steigung geringer sind. Hierbei wird ihre Längsbewegung verhindert, während sich das starre Element im Kanal der Kupplung (47) befindet, wodurch die Spindel (48) sich bis zu ihrem Anschlag bewegen kann (durch einen am entgegengesetzten Ende angebrachten Keil außerhalb der Figur wird eine Drehbewegung verhindert), wobei eine Achse eines in ihr ausgebildeten Durchlasses der Achse des starren Elements (46) und des kreisförmigen Kanals der Kupplung (47) (Fig. 3.3b) gegenüberliegt. Ab diesem Moment wirkt das Gewinde mit kleinerem Durchmesser als spiralförmige Keilnut, wodurch die Hülse bzw. die Mutter mit doppeltem Gewinde (42) gedreht wird, weil dies nicht mehr von dem starren Element (46) verhindert wird; das starre Element (46) wird in dem Durchlass der Spindel (48) aufgenommen und befindet sich solange auf deren Weg, bis die bewegliche Buchse (45) das Hinaustreten des starren Elements verhindert. Somit bleibt das starre Element am Ende seines Weges und wartet auf eine Anweisung zur Rückkehr in die entgegengesetzte Richtung (Fig. 3.3c). Beim Drehen der Mutter in die entgegengesetzte Richtung und beim Nachführen des starren Elements (46), welches sich in dem kreisförmigen Kanal der Spindel (48) befindet, mit Hilfe der beweglichen Buchse (45) wirkt das kleinere Gewinde der Mutter (42) als spiralförmige Keilnut, wodurch diese Mutter solange bewegt wird, bis sie an ihren Anschlag kommt, an dem sich die Achse des starren Elements erneut gegenüber dem kreisförmigen Kanal der Kupplung (47) und des Kanals der Spindel (48) (Fig. 3.3b) befindet. In diesem Moment wandelt sich die Funktion des Gewindes der Hauptmutter (41) in die einer spiralförmigen Keilnut, während das Gewinde der kleinen Mutter nicht länger als Keilnut fungiert und deren Drehung die Spindel in Längsrichtung bewegt, wobei in dieser Phase die größere Spannung solange übertragen wird, bis der Ausgangspunkt erreicht ist, an dem sich der Zyklus wiederholt (Fig. 3.3a.).
Diese Gruppe (h) besteht aus den folgenden Elementen entsprechend Fig. 3:
41 - Hauptmutter. Dies ist die Mutter, die frei beweglich sein kann oder nicht und die kreisförmige Bewegung (Spannung) in eine lineare Bewegung umwandelt.
42 - Mutter mit Doppelgewinde - Dies ist eine Buchse, die ein Außengewinde mit größerem Durchmesser als das Innengewinde hat und eine doppelte Funktion wahrnimmt - sowohl als Gewinde als auch als spiralförmige Keilnut. In dieser Mutter befindet sich mindestens ein starres Schubelement (in der Figur zwei Kugeln). Aus mechanischen Erfordernissen heraus kann es sich bei diesem Gewinde um Buchsen handeln, die in eine Hülse eingesetzt sind, wobei dies auf beide oder auch nur auf eine von ihnen zutreffen kann (in der Figur ist lediglich das kleinere Gewinde eingesetzt).
43 - Keil. In der Zeichnung ist die Buchse mit dem kleineren Gewinde mit der Mutter mit Doppelgewinde (42) verbunden.
44 - Anschlagbuchse. Sie legt die Grenze der Lauflänge der Spindel (48) durch das Gewinde mit kleinerem Durchmesser fest.
45 - Bewegliche Buchse. Durch ihre Bewegung gibt sie das starre Element frei oder hält es fest. Im Falle eines kurzen Weges kann sie ersetzt werden durch die Kontinuität in dem Einstellbereich der Mutter (42) mit doppeltem Gewinde.
46 - Starres Element. Es kann in Form einer (oder mehrerer) Kugeln, eines zylindrischen Stiftes mit ausgebildeten Enden und allgemein in Form jedes beliebigen Hilfselementes vorliegen, welches mit den oben angeführten Betriebsbedingungen vereinbar ist.
47 - Kupplung - Buchse mit einem innenliegenden kreisförmigen Kanal zum Aufnehmen des starren Elements und zum gleichzeitigen Anhalten der Bewegung mit Hilfe der Mutter.
48 - Mit Gewinde versehene Spindel. Schlusselement, welches die gesamten Bewegungen ausführt, die von der Hauptmutter (41) und der Mutter mit kleinerem Gewinde hervorgerufen wurden, und in jedem Moment teilweise die Spannungen überträgt, die jeder der Bewegungen entsprechen.
(C4) Das Modul C4 besteht aus einer Ausgangsgruppe mit Übersetzungsgetriebe II (i), welche die gleichen Funktionen in derselben Reihenfolge ausführt, allerdings mit dem Unterschied, dass es anstelle eines starren Elements und einer beweglichen Buchse eine Kupplung (53) und ein elastisches Element (52) aufweist, welche den Druck regeln, sodass das Reibungsdrehmoment der Kupplung stets größer ist als die Differenz der Drehmomente zwischen dem Gewinde mit größerem Durchmesser und dem Gewinde mit kleinerem Durchmesser bei Vorliegen des selben Schubs (Fig. 3.4).
Es verfügt über die folgenden Elemente: Hauptmutter (49), Mutter mit doppeltem Gewinde (50), Keil und Spindel mit Gewinde (54), die bereits anhand der Gruppe (h) beschrieben wurden, sowie über:
52 - ein elastisches Element: Feder, Belleville-Unterlegscheiben oder jedes andere beliebige Element, welches einen vorgegebenen Druck an den Verbindungskegel (53) anlegt.
53 - eine Kupplung. Konisch, flach, mit Zähnen, etc. (in der Figur konisch), welche die Übertragung des Drehmoments möglich macht, durch das die Hauptmutter anstelle der kleinen Mutter betätigt wird; im Modul (C3) sowie im Modul (C4) können die konventionellen Gewinde durch Kugellager mit geringer Reibung ersetzt werden und somit einen hohen Wirkungsgrad erzielen, wodurch es möglich wird, die gesamte Funktionsweise der Ausgangsmodule (C3) und (C4) zu verbessern.

Claims

1. Mechanisch-kinetischer Servomechanismus zum sofortigen Begrenzen und Zurückhalten von Drehmoment oder Spannung, die von einer Eingangswelle bzw. einem Eingangsmechanismus (1, 71) auf eine Ausgangswelle bzw. einen Ausgangsmechanismus (3, 73) übertragen wird, der umfasst:

- einen Eingang (1, 71) von Drehmoment bzw. Spannung;

- einen Ausgang (3, 73) von Drehmoment bzw. Spannung;

- eine Übertragungseinrichtung (2, 2', 2", 2''', 3, 4, 70, 75), die Drehmoment bzw. Spannung von dem Eingang zu dem Ausgang überträgt;

- eine Steuereinrichtung (2, 2', 2", 2''', 5, 6, 7, 59, 60, 61), die die Übertragungseinrichtung so steuert, dass das Drehmoment bzw. die Spannung, die zu dem Ausgang übertragen wird, einen vorgegebenen Pegel nicht übersteigt; wobei die Steuereinrichtung umfasst:

- ein fallweise bewegliches Teil (2, 2', 2", 2'''), das auf das übertragene Drehmoment bzw. die Spannung ansprechen kann und über das das Drehmoment bzw. die Spannung übertragen wird, und das so eingerichtet ist, dass, wenn das fallweise bewegliche Teil sich bewegt, das Drehmoment bzw. die Spannung am Eingang nicht vollständig zum Ausgang übertragen wird, und wenn das Umstandweise bewegliche Teil unbeweglich gehalten wird, das Drehmoment bzw. die Spannung am Eingang zum Ausgang übertragen wird;

- eine das Drehmoment und/oder die Spannung begrenzende Gruppe (b), die in engem Kontakt mit dem fallweise beweglichen Teil (2, 2', 2", 2''') wirkt, wobei die das Drehmoment und/oder die Spannung begrenzende Gruppe (b) enthält:

- wenigstens ein mechanisches Kontaktelement (5);

- wenigstens ein elastisches Element (6);

wobei der Servomechanismus mittels des fallweise beweglichen Teils das Drehmoment bzw. die Spannung, die auf seinen Eingang wirkt, in zwei genau definierte Spannungen bzw. Drehmomente aufteilt, die umfassen:

- ein Drehmoment bzw. eine Spannung, die auf den Ausgang wirkt; und

- ein überschüssiges Drehmoment bzw. überschüssige Spannung;

wobei das fallweise bewegliche Teil (2, 2, 2", 2''') so eingerichtet ist, dass das fallweise bewegliche Teil bei seiner Bewegung und aufgrund seiner Struktur erzeugt:

- wenigstens ein Signal zur anschließenden Nutzung; und

- völliges oder teilweises Dämpfen des überschüssigen Drehmoments bzw. der überschüssigen Spannung, so dass das überschüssige Drehmoment bzw. die überschüssige Spannung nicht zum Ausgang gelangt;

dadurch gekennzeichnet, dass:

das fallweise bewegliche Teil sich zu bewegen beginnt, wenn das übertragene Drehmoment bzw. die Spannung einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht;

die das Drehmoment und/oder die Spannung begrenzende Gruppe (b) Bewegung des fallweise beweglichen Teils verhindert, wenn das Drehmoment bzw. die Spannung unter dem vorgegebenen Schwellenwert liegt, und plötzlich ungehinderte relative Bewegung des fallweise beweglichen Teils zulässt, wenn das Drehmoment bzw. die Spannung über dem vorgegebenen Schwellenwert liegt;

die das Drehmoment und/oder die Spannung begrenzende Gruppe (b) eine Schwellenwert-Reguliereinrichtung enthält, die den vorgegebenen Schwellenwert reguliert, wobei die Schwellenwert-Reguliereinrichtung das wenigstens eine elastische Element (6) sowie eine Einrichtung enthält, die den Druck reguliert, den das wenigstens eine mechanische Kontaktelement (5) auf das fallweise bewegliche Teil (2, 2', 2", 2''') ausübt.

2. Servomechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die das Drehmoment begrenzende Gruppe (b) ein Einstell-und-Regulier-Element (7) enthält, mit dem der Schwellenwert des Drehmomentes bzw. der Spannung eingestellt wird, bei dem die das Drehmoment begrenzende Gruppe (b) relative Bewegung des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') zulässt, wobei das Einstell-und -Regulier-Element (7) auf das wenigstens eine elastische Element (6) einwirkt, um die Kraft zu regulieren, die das wenigstens eine mechanische Kontaktelement (5) auf das fallweise bewegliche Teil (2, 2', 2", 2''') ausübt.

3. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das fallweise bewegliche Teü das außenliegende Zwischenrad (2) eines Planetengetriebemechanismus ist, und sich das Zwischenrad um seine eigene Welle herum bewegen kann; wobei der Mechanismus zumindest umfasst:

- ein Gehäuse (O);

- eine Eingangsweile (71);

- ein Mittelritzel bzw. -rad (1), das an der Eingangswelle befestigt ist und direkt mit den Planetenritzeln bzw. -rädern (4) des Planetengetriebemechanismus in Eingriff ist;

- einen Planetenelementhalter (3), der eines oder mehrere Planetenritzel bzw. - räder (4) trägt, wobei der Planetenelementhalter (3) einen Ausgang für Drehmoment von dem Planetengetriebemechanismus bildet und die Planetenelementaufnahme (3) einen oder mehrere Arme enthalten kann;

- eines oder mehrere, vorzugsweise drei, Planetenräder (4), die an dem Planetenelementhalter (3) angebracht sind, wobei die Planetenräder (4) mit dem Mittelrad (1) und dem außenliegenden Zwischenrad (2) in Eingriff sind;

wobei das Zwischenrad (2) durch seine Innenseite mit den Planetenrädern (4) in Eingriff kommt, und wobei das Zwischenrad (2) normalerweise durch wenigstens ein mechanisches Kontaktelement (5) der das Drehmoment begrenzenden Gruppe (b) gebremst wird und das wenigstens eine mechanische Kontaktelement (5) in einer Nut bzw. einer Struktur aufgenommen ist, die zu diesem Zweck in dem Zwischenrad (2) ausgebildet ist, so dass Drehung des Zwischenrades gesteuert und begrenzt wird, und zwar so, dass, wenn das Drehmoment einen vorgegebenen Drehmoment-Schwellenwert übersteigt, das Zwischenrad (2) gelöst wird und sich zu drehen beginnt, wobei seine Struktur aufgrund der Drehbewegung des Zwischenrades bewirkt, dass die Antriebskraft eines Motors am Eingang unterbrochen wird, und wobei aufgrund der Bewegung des Zwischenrades (2) nur ein begrenzter Teil des Drehmomentes am Eingang über den Planetenelementhalter (3) zum Ausgang übertragen werden kann.

4. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das fallweise bewegliche Teil der Planetenelementhalter eines Planetengetriebemechanismus ist, und der Planetenelementhalter sich um seine eigene Welle drehen kann; wobei der Mechanismus zumindest umfasst:

- ein Gehäuse (O);

- eine Eingangswelle (71);

- ein Mittelritzel bzw. -rad (1), das an der Eingangswelle befestigt ist und direkt mit Planetenritzeln bzw. -rädern (4) in Eingriff ist;

- eines oder mehrere, vorzugsweise drei, Planetenräder (4), die an dem Planetenelementhalter (2') angebracht sind, wobei die Planetenräder (4) mit dem Mittelrad (1) und mit einem außenliegenden Zwischenrad (3) in Eingriff sind;

das außenliegende Zwischenrad (3), das beweglich oder unbeweglich sein kann;

den Planetenelementhalter (2'), an dem die Planetenräder (4) angebracht sind und der lediglich Drehbewegung ausführen kann, die durch wenigstens ein mechanisches Kontaktelement (5) der das Drehmoment begrenzenden Gruppe (b) begrenzt und reguliert wird, wobei das wenigstens eine mechanische Kontaktelement (5) in wenigstens einer entsprechenden Struktur bzw. Nut aufgenommen ist, die zu diesem Zweck in dem Planetenelementhalter (2') ausgebildet ist.

5. Servomechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das außenliegende Zwischenrad (3) außen mit einem Übertragungsgetriebe in Eingriff ist, das entweder Bewegung und Drehmoment auf das Zwischenrad (3) überträgt oder ansonsten das Zwischenrad (3) unbeweglich und gebremst hält.

6. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei Planetengetriebemechanismen enthält, wobei ein erster vorzugsweise kegelradverzahnt ist und ein zweiter vorzugsweise geradverzahnt ist, und dadurch, dass die Eingangswelle (1) des zweiten Planetengetriebemechanismus eine Einheit mit dem Zwischenrad (90) des ersten Planetengetriebemechanismus bildet, wobei er wenigstens umfasst:

- eine Eingangswelle (71);

- ein vorzugsweise kegelradverzahntes Eingangsritzel (92), das an der Eingangswelle (71) befestigt ist und das direkt mit vorzugsweise kegelradverzahnter Planetenritzeln bzw. -rädern (91) in Eingriff ist;

- einen Planetenelementhalter (93), an dem die vorzugsweise kegelradverzahnten Planetenräder (91) angebracht sind, und über den, wenn das vorzugsweise kegelradverzahnte Zwischenrad (90) unbeweglich ist, die Bewegung und das Drehmoment, die von dem ersten Planetenmechanismus stammen, austreten;

- eines oder mehrere vorzugsweise kegelradverzahnte Planetenräder (91), die an dem Planetenelementhalter (93) angebracht sind, wobei die Planetenräder (91) mit dem vorzugsweise kegelradverzahnten Eingangsritzel (92) und mit dem vorzugsweise kegelradverzahnten Zwischenrad (90) in Eingriff sind, wobei, wenn sich das außenliegende Zwischenrad (3) des zweiten Planetenmechanismus in einer unbeweglichen Position befindet, zwei Möglichkeiten der Bewegung vorliegen:

1) wenn das von dem ersten Planetengetriebemechanismus übertragene Drehmoment unter dem vorgegebenen Drehmomentschwellenwert liegt, treten die Bewegung und das Drehmoment über den Planetenelementhalter (93) des ersten Planetengetriebemechanismus aus;

2) wenn das Drehmoment über dem Schwellenwert liegt, tritt das Drehmoment teilweise über den Planetenelementhalter (93) des ersten Planetengetriebemechanismus und teilweise über den Planetenelementhalter (2) des zweiten Planetengetriebemechanismus aus, so dass der Planetenelementhalter (2') des zweiten Planetengetriebemechanismus freigegeben wird.

7. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das fallweise bewegliche Teil (2") nur in Längsrichtung und nie drehend bewegen kann, und dass es umfasst:

- ein Gehäuse (O);

- eine Eingangswelle (71), die an ihrem Ende mit einem Umkehrfunktionsgewinde (70) versehen ist;

- eine Hohlwelle (72), die mit Innengewinde versehen ist und die Eingangswelle (71) aufnimmt;

- eine Ausgangswelle (74), die im fnneren der Hohlwelle (72) angeordnet ist und durch einen Gleitkeil oder dergleichen (75) daran befestigt ist, aufgrund dessen sich beide Wellen drehen, der jedoch Längsbewegung der Ausgangswelle (74) zulässt;

- wenigstens ein elastisches Element (69), das das fallweise bewegliche Teil (2") in Richtung einer Ausgangsposition schiebt, um das fallweise bewegliche Teil (2") am Ende eines Funktionszyklus in die Ausgangsposition zurückzuführen;

- das fallweise bewegliche Teil (2"), das, außerhalb der Hohlwelle (72) angebracht, sich lediglich in Längsrichtung entlang der Hohlwelle (72) bewegen kann, wobei das fallweise bewegliche Teil (2") eine Gestalt hat, durch die seine Längsbewegung durch das mechanische Kontaktelement (5) der das Drehmoment begrenzenden Gruppen (b) begrenzt und gesteuert wird, wobei es gleichzeitig die Längsbewegung der Hohlwelle (72) so begrenzt, dass beim Überschreiten des vorgegebenen Drehmomentschwellenwertes, der durch das elastische Element (6) der das Drehmoment begrenzenden Gruppe bestimmt wird, sich das fallweise bewegliche Teil (2") in Längsrichtung bewegen und so die Zufuhr von Eingangsenergie unterbrechen kann und die überschüssige Energie durch das Profil (59) des fallweise beweglichen Teils (2") absorbieren oder nutzen kann.

8. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das fallweise bewegliche Teil (2") nur in Längsrichtung und nie drehend bewegen kann, und dass es umfasst:

- ein Gehäuse (O);

- einen elektrischen, pneumatischen oder hydraulischen Motor, der als Eingangsmechanismus (100) wirkt;

- eine Ausgangswelle (73) mit einem Umkehrfunktionsgewinde;

- eine Hohlwelle (71), die mit Innengewinde versehen ist, um die Ausgangswelle aufzunehmen, wobei die Außenseite der Hohlwelle eine Einheit mit dem Motor bildet

- eine Ausgangsbuchse, die in einem Ende der Hohlwelle sowie zwischen der Hohlwelle und der Ausgangswelle eingeschlossen ist, wobei die Ausgangsbuchse mit der Ausgangswelle über einen Gleitkeil (75) oder ein ähnliches Element verbunden ist, aufgrund dessen sie sich zusammen drehen, das jedoch Längsbewegung der Ausgangswelle zulässt

- ein fallweise bewegliches Teil (2"), das außerhalb der Ausgangswelle (73) angebracht ist und das sich lediglich in Längsrichtung entlang der Ausgangswelle bewegen kann, wobei das fallweise bewegliche Teil (2") eine Form hat, aufgrund derer seine Längsbewegung durch das mechanische Kontaktelement (5) der das Drehmoment begrenzenden Gruppe (b) beschränkt und gesteuert wird, und gleichzeitig die Längsbewegung der Ausgangswelle (73) so beschränkt wird, dass beim Überschreiten des vorgegebenen Drehmomentschwellenwertes, der durch das elastische Element (6) der das Drehmoment begrenzenden Gruppe (b) bestimmt wird, sich das fallweise bewegliche Teil (2") in Längsrichtung bewegen und die Eingangsenergiezufuhr unterbrechen und die überschüssige Energie aufgrund des Profils des fallweise beweglichen Teils (2") absorbieren oder nutzen kann;

- wenigstens ein elastisches Element (69), das das fallweise bewegliche Teil (2") auf eine Ausgangsposition zu schiebt, um das fallweise bewegliche Teil (2") am Ende eines Funktionszyklus in seine Ausgangsposition zurückzuführen, wobei das elastische Element so groß ist, dass Reibung überwunden werden kann und der Mechanismus in seine Ausgangsposition zurückgeführt werden kann, jedoch so klein, dass die Funktion des Mechanismus nicht verhindert bzw. gestört wird.

9. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass er eine arretierende Einstellvorrichtung enthält, die umfasst:

- ein elastisches Element (61);

- Kontaktelemente (60), die auf dem elastischen Element (61) sitzen;

- eine Nut, die in der Außenseite der Welle unmittelbar innerhalb des fallweise beweglichen Teils (2") angeordnet ist, wobei aufgrund des elastischen Elementes (61) ein Kontaktelement (60) konstant in Kontakt mit dem mechanischen Kontaktelement (5) gehalten wird und ein weiteres Kontaktelement (60) in konstantem Kontakt mit der Nut in der Welle gehalten wird, wobei beim Anlaufen die Kraft, die das mechanische Kontaktelement (5) auf das fallweise bewegliche Teil (2") ausübt, größer ist, und daher das eingestellte maximale Drehmoment ebenfalls größer ist.

10. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das fallweise bewegliche Teil (2''') in Längsrichtung bewegt und sich in Bezug auf seine eigene Welle dreht, und dadurch, dass es umfasst:

- ein Gehäuse (O);

- einen Eingangsmechanismus bzw. eine Eingangswelle (71);

- eine Ausgangswelle (73) mit einem Gewindeteil (70);

- ein hohles Außenteil (88), das an der Eingangswelle bzw. dem Eingangsmechanismus (71) befestigt ist;

- ein hohles Zwischenteil (89), das sich integral mit dem hohlen Außenteil (88) dreht, das sich jedoch aufgrund eines Gleitkeils oder eines anderen ähnlichen Elementes, das die beiden verbindet, in Längsrichtung in Beziehung auf letzteres bewegen kann;

- ein hohles Element (98), das mit Innengewinde versehen ist und sich integral mit dem hohlen Zwischenteil (89) dreht, und dessen Innengewinde mit dem Gewinde der Ausgangswelle verbunden ist;

ein fallweise bewegliches Teil (2'''), das sich integral mit dem hohlen Außenteil (88) dreht, das sich jedoch aufgrund eines Gleitkeils oder eines ähnlichen Elementes, das die beiden verbindet, in Bezug auf das hohle Außenteil in Längsrichtung bewegen kann, wobei das fallweise bewegliche Teil (2''') außerhalb der Ausgangswelle (73) und des hohlen Zwischenteils (89) angebracht ist und sich in Bezug auf das hohle Zwischenteil (89) in Längsrichtung bewegen kann; wobei das fallweise bewegliche Teil (2''') eine Form bzw. eine Struktur hat, aufgrund derer die Längsbewegung durch das mechanische Kontaktelement (5) der das Drehmoment begrenzenden Gruppe (b) begrenzt und gesteuert wird, ohne jedoch die Längsbewegung des hohlen Zwischenteils (89) zu begrenzen;

- wenigstens ein elastisches Element (69), das, wenn die Funktion des Eingangsmechanismus bzw. der Eingangswelle (71) beendet ist, das fallweise bewegliche Teil (2''') in eine Ausgangsposition zurückführt;

des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass die das Drehmoment begrenzende Gruppe (b) Kreisbewegung um ihre eigene Hauptwelle integral mit dem erwähnten hohlen Außenteil ausführt, und dadurch, dass sie enthält:

- wenigstens ein mechanisches Kontaktelement (5);

- wenigstens ein elastisches Element (6);

- ein Einstell-und-Regulier-Element (7), das auf das elastische Element (6) einwirkt, wobei das elastische Element (6) durch das Einstell-und-Regulier- Element (7) so reguliert wird, dass die Kraft, die das mechanische Kontaktelement (5) je nach der Drehgeschwindigkeit des Eingangsmechanismus bzw. der Eingangswelle (71) und der Fliehkraft, die durch das mechanische Kontaktelement (5) erzeugt wird, auf das fallweise bewegliche Teil (2''') ausübt, so eingestellt wird, dass die Zentrifugalkraft als Selbsteinstellungselement genutzt wird.

11. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung enthält, die eine eineindeutige Entsprechung zwischen der überschüssigen Energie und der Winkel- bzw. Längsbewegung des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') bei der Freigabe definiert, und in der, wenn die wirkende Energie vorgegeben ist, die Veränderung passiver Energien anhand der Veränderung der Winkel- bzw. Längsbewegung des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') überwacht bzw. gemessen werden kann.

12. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er Einrichtungen umfasst, die eine allgemeine Überprüfung des Mechanismus und der durch ihn betätigten Einrichtung ausführt, nachdem jede Sensorvorrichtung einbezogen wurde, die ein Signal erzeugt oder kontinuierlich oder diskret die Winkel- bzw. Längsbewegung des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') misst, die, wenn sie geringer ist als die festgelegte, einen Anstieg der passiven Kräfte und daher Fehlfunktion des Mechanismus bzw. der betätigten Einrichtung anzeigt, wohingegen die Zunahme der Winkel- bzw. Längsverschiebung des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') eine Abnahme der passiven Kräfte anzeigt, und wobei dieses Signal in bestimmten Fällen aufgenommen und genutzt werden kann, so beispielsweise, um Wiederanziehen einer Dichtung mittels einer Elektrokupplung oder eines Hilfsbetätigungsmechanismus anzuordnen.

13. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 1-3 sowie 11-12, dadurch gekennzeichnet, dass das fallweise bewegliche Teil (2) einen Außenumfang aufweist, der nicht konzentrisch zu seinem mit Zähnen versehenen Innenumfang ist, und dadurch, dass das elastische Element (6) auf eine Einkerbung einwirkt, die an dem Punkt des Außenumfangs ausgebildet ist, der radial am nächsten an dem Innenumfang liegt.

14. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Vorrichtung enthält, die fallweises Arretieren des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') entweder dadurch, dass die das Drehmoment begrenzende Gruppe (b) unbeweglich gemacht wird, oder dadurch, dass ein starres Element in das fallweise bewegliche Teil eingeführt wird, ermöglicht.

15. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine oder mehrere Hilfsdämpfvorrichtungen (x) enthält, die an dem fallweise beweglichen Teil (2, 2', 2", 2''') eingesetzt werden, um bei der relativen Bewegung des Teils mehr überschüssige Energie als das Maximum zu absorbieren, das von der das Drehmoment begrenzenden Gruppe (b) absorbiert werden kann, wobei die Absorption von der äußeren geometrischen Struktur des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') und von der Einstellung der Hilfsdämpfvorrichtung (χ) abhängt.

16. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Trägheits-Schwungrad enthält, um eine Erhöhung der kinetischen Energie in sporadischen Fällen zu ermöglichen.

17. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine automatische Fliehkraftkupplung (d) enthält, die mit dem Motor verbunden ist und die Verbindung des Motors mit dem Servomechanismus ausführt, wenn eine vorgegebene Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht ist.

18. Servomechanismus nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwungrad (26) vorhanden ist, das manuell betätigt werden kann, um manuelle Kraft auf den Ausgang auszuüben, das mit der Fliehkraftkupplung (d) verbunden ist und ausgekuppelt wird, wenn der Motor eine vorgegebene Geschwindigkeit überschreitet.

19. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftkupplung (d) so eingerichtet ist, das, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors verringert wird, der Motor ausgekuppelt wird und, ohne dass er zum Halten kommt, seine Geschwindigkeit erhöhen kann und wieder eingekuppelt werden kann, so dass aufeinanderfolgende Druckstöße ackumuliert werden können, bis der Motor aufgrund von Erwärmung zum Halten kommt, wobei ein nicht umkehrbares Element an einem Ausgang des Mechanismus eingesetzt ist.

20. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein nicht umkehrbares Element mit hohem Wirkungsgrad aufweist, das das Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle des Mechanismus überträgt, wobei das nicht umkehrbare Element so eingerichtet ist, dass es bei der Drehmomentübertragung jegliche Bewegung der Ausgangswelle in der Richtung entgegengesetzt zu der der Drehmomentübertragung verhindert, und, wenn die Übertragung des Drehmomentes abgeschlossen ist, jede Bewegung der Ausgangswelle in einer der beiden Drehrichtungen verhindert.

21. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Einstellvorrichtung zum Einstellen der Arretierung des mechanischem Kontaktelementes (5) aufweist, die umfasst:

- einen Fliehkraftmechanismus (19, 20, 23, 24, 25);

- wenigstens ein elastisches Zwischenelement (61);

- wahlweise vorhandene Kontaktelemente (60), die auf dem elastischen Zwischenelement (61) sitzen;

wobei eine Außenfläche des Fliehkraftmechanismus (23) an die Kontaktelemente gedrückt gehalten wird und diese wiederum an die Einstellvorrichtung (b) , und die Kraft, die zum Lösen des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') erforderlich ist, von der äußeren Gestalt und der Elastizität des Fliehkraftmechanismus (23) abhängt.

22. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eines oder mehrere Stromabschaltelemente (c) aufweist, von denen jedes umfasst:

- wenigstens einen elektrischen Mikroschalter oder ein beliebiges anderes Element zum direkten oder indirekten Unterbrechen von elektrischem Strom (9);

- wenigstens ein elastisches Element;

- ein Gleitelement (10), das mit dem fallweise beweglichen Teil (2, 2', 2", 2''') in Kontakt ist, wobei das Gleitelement wenigstens eine Nut aufweist, die in Entsprechung zu wenigstens einem entsprechenden Kontaktelement angeordnet ist, das den entsprechenden Mikroschalter in Reaktion auf eine Gleitbewegung des Gleitelementes (10) aktiviert, wobei die Außenfläche des fallweise beweglichen Teils (2, 2', 2", 2''') eine geometrische Form hat, die so eingerichtet ist, dass vorgegebene Winkel der Winkelbewegung das Gleitelement in einer oder der anderen Richtung bewegen.

23. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Gruppe mit einer Buchse (f) enthält, die Überprüfung des Ausgangsdrehmomentes und Erfassen eines Signals mittels zweier konzentrischer Buchsen mit umkehrbarem Gewinde ermöglicht, das als spiralförmige Keilnut wirkt, wobei die Innenseite der Buchsen auf ein oder zwei elastischen Elementen aufsitzen, die Bewegung derselben ermöglichen, und wobei die Bewegung ein Signal erzeugt, dass die Änderung passiver Kräfte anzeigt und wobei eine Zunahme der Kräfte einem kleineren Gang entspricht und eine Anomalie im Übertragungsmechanismus oder in der durch ihn betätigten Einrichtung anzeigt, während ein längerer Gang einer Abnahme passiver Kraft entspricht, wobei es möglich ist, dieses Signal zu nutzen, um das Wiederanziehen einer Dichtung mittels einer Elektrokupplung oder eines Hilfsbetätigungselementes anzuordnen.

24. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Gruppe mit beweglicher Mutter (g) enthält, die Überprüfung des Schubs des Drucks ermöglicht, der in Längsrichtung von einer Spindel auf die Mutter ausgeübt wird, die sie bewegt, wobei die Mutter an einen oder beiden Enden an einem oder zwei elastischen Elementen bewegt werden kann, die es ihr ermöglichen, sich zu bewegen, wobei der Mechanismus so eingerichtet ist, dass diese Bewegung genutzt wird, um ein Signal zu erzeugen, das die Änderung der passiven Kräfte anzeigt, wobei eine Zunahme der Kräfte einem kleineren Gang entspricht und eine Anomalie im Energieübertragungsmechanismus bzw. in der von ihm betätigten Einrichtung anzeigt, während ein größerer Gang einer Abnahme der passiven Kräfte entspricht, wobei es möglich, dieses Signal zu nutzen, um das Wiederanziehen einer Dichtung mit einer Elektrokupplung oder einem Hilfsbetätigungselement anzuordnen.

25. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Übersetzungsgetriebegruppe (h) enthält, die mit dem gleichen Ausgangsdrehmoment und der gleichen Ausgangsdrehzahl Umwandlung einer Kreisbewegung einer Hauptmutter (41) in eine lineare Bewegung mittels einer mit doppeltem Gewinde versehenen Hülse (42) mit einem großkalibrigen Außengewinde und einem Innengewinde mit kleineren Durchmesser als das Außengewinde ermöglicht, wobei ein Außenabschnitt desselben mit der Hauptmutter in Eingriff kommt, und ein Innenabschnitt desselben mit dem Ende einer Spindel (48) in Eingriff kommt, die sich nicht drehen, sondern in Längsrichtung bewegen kann, und zwar so, dass die Gewinde in Abhängigkeit von einem starren oder flexiblen Element (46) sowie von einigen Anschlägen abwechselnd als Gewinde und als spiralförmige Keilnuten wirken können, wobei größere Geschwindigkeit und geringere Kraft in der linearen Bewegung der Spindel (48) vorliegen, wenn das kleinerkalibrige Gewinde als spiralförmige Keilnut wirkt und das größerkalibrige Gewinde als Gewinde wirkt, und geringere Geschwindigkeit und größere Kraft vorliegen, wenn das größerkalibrige Gewinde als spiralförmige Keilnut wirkt und das kleinerkalibrige Gewinde als Gewinde wirkt, wobei des Weiteren die Besonderheit vorliegt, dass beim Umkehren der Drehung der Hauptmutter (41) die Spindel über das kleinere Gewinde zurückgezogen wird, und, wenn das kleinere Gewinde anschlägt, die Geschwindigkeit der Bewegung der Spindel aufgrund des größerkalibrigen Gewindes zunimmt, bis sie ihre vorgegebene Position erreicht und in Bereitschaft bleibt, den Zyklus vollständig oder teilweise zu wiederholen.

26. Servomechanismus nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewinde, die einen Teil des Mechanismus bilden, Kugelgewinde sind und daher mit geringer Reibung und hohem Wirkungsgrad umgekehrt werden können.

27. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Schneckenrad-Untersetzungsmechanismus enthält, der die Möglichkeit von Umkehr-Längsbewegung gewährleistet.

28. Servomechanismus nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er am Ausgang jedes beliebige bekannte Untersetzung- oder Übersetzungselement enthält, das es ermöglicht, unterschiedliche Geschwindigkeiten und Spannungen bzw. Drehmomente zu erzielen.

29. Servomechanismus nach einem der Ansprüche 4-28, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Mechanismus (60, 61) enthält, der den Drehmoment-Schwellenwert, bei dem die das Drehmoment begrenzende Gruppe (b) relative Bewegung des fallweise beweglichen Teils zulässt, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit automatisch ändert.