本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的致动驱动器。
这种致动驱动器至少配备有马达，具有或多或少复杂的齿轮机构并且具有致动器连接部。马达适用于借助于齿轮机构来驱动致动器连接部。
马达优选地是电动马达。齿轮机构被连接在马达的下游且是减速齿轮。致动器连接部形成齿轮机构侧驱动输出。致动器连接部被布置成可绕其轴线旋转以在旋转角度的预定范围内进行致动操作。旋转角度的范围的两端对应于第一和第二终点位置。第一终点位置也能够称为静止位置或起始位置，且第二终点位置称为需要位置或致动位置。
马达可能是低成本的装置马达，例如同步电动马达或压缩空气气缸。根据应用的类型，这些致动驱动器包含复位弹簧，以便也在相反的方向上驱动致动器连接部。由于复位弹簧并不意图在致动器连接部处的短路径上施加完全的复位力，所以其通常用于将力传递到齿轮机构中的某处。
在致动驱动器从静止位置偏转的情况下，复位弹簧用于向其施加复位力。针对致动驱动器的（期望）关闭或者也针对致动驱动器的电源的（非期望）中断，所述驱动器然后自动地移回到静止位置。连接到致动器连接部的阀瓣或连接到其的阀将自动地关闭。
优选地，马达能够在两个方向上提供驱动。无刷直流电动马达具有使电池操作更容易的优点。
这种致动驱动器用于建筑物中用于加热、通风或冷却的系统中，尤其是用于驱动气阀瓣。为了这些和类似目的，致动驱动器必须是可靠的、耐用的、低成本的、紧凑的并且能够大量制造。同样，对于致动驱动器重要的是产生很小的噪音，因为它们通常将安装在居住空间或工作空间附近。这更加适于用于气阀瓣的致动驱动器，气阀瓣即布置在通常由板材金属制成的空气管道中或空气管道上。
由于致动器连接部到达其终点位置中的停止点，所以噪音水平尤其是在短时间内升高，这就是为何已知的措施在其接近所述位置时降低其速度。然而，在某些情况下且不规律地在其运动期间也会发出噪音。这尤其是具有强有力的马达的致动驱动器所具有的问题。
本发明所基于的见解是，在这种致动驱动器的操作期间的噪音能够用简单的机械手段显着降低，而不因此降低其功率、效率或使用寿命。
本发明的解决方案将由权利要求1的特征示出。
在某些情况下，在致动器连接部正在被驱动时，突然发出噪音。马达本身几乎无助于此，且无论如何，这种噪音趋于更均匀。这导致在致动器连接部处的负载改变起到不成比例的作用的假设。变化的或甚至有时负向的外部负载可能对齿轮机构产生影响，借助于齿轮机构，由马达产生的运动将转换成致动器连接部的运动。随着致动器连接部上的外力的改变，在该转换期间传动装置的运动部件之间的摩擦或冲击越来越多地发生。这种所谓的齿隙，连同与之相关的噪音和冲击，尤其是在负载改变期间以及在致动驱动器或者马达的旋转方向改变期间出现。
根据本发明，致动驱动器包括弹簧，该弹簧适用于独立于齿轮机构作用在致动器连接部上。该弹簧也能够被称为致动器连接部弹簧。尤其是对于双向马达来说，弹簧的这种作用具有在行进的相反方向上平均产生不同的作用力的作用，这可能对最小功率、效率和使用寿命有负面影响。无论如何，由于在强有力的弹簧沿驱动方向额外地作用在致动器连接部上时大的负向负载，所以在电动马达中过电流的风险增加。这可能导致明显的缺点，即将需要更大的电动马达。
然而，已经表明，即使相对小的弹簧力或小的转矩也大到足以在很大程度上抑制驱动期间的噪音。有利地，在不致动马达的情况下，弹簧不适用于在致动器连接部的任何状态中（即，在致动器连接部的任何旋转设置中）驱动未连接的致动器连接部，即，没有连接的负载，诸如阀瓣或阀。电动马达尤其在缺少通过磁力施加到马达的任何功率的情况下将被停用到阈值。
优选地，弹簧被预加张力或具有预张力，以便在致动器连接部的任何旋转位置中以转矩作用在致动器连接部上。弹簧因此已经具有预加张力，用于在致动驱动器的静止位置中将转矩施加到致动器连接部。
这意味着，在致动器连接部的每个旋转位置中，齿轮机构的齿轮的齿面抵靠彼此安置而没有任何游隙。
尤其，在致动器连接部的每个旋转位置中，弹簧适用于或被设计成沿第一方向或与其相反的第二方向作用在致动器连接部上，即，施加转矩。在这两种情况下，致动驱动器的传动装置的齿轮抵靠彼此安置而没有任何游隙。马达在此优选地是双向操作的电动马达，其中，致动驱动器因此不具有用于反转操作的复位弹簧。
第一方向能够被称为驱动方向，以便将致动器连接部从静止位置移动到致动位置。第二方向也能够被称为反转方向。
如果驱动致动器连接部使其旋转，则有利地，在致动器连接部的任何状态下，即在致动器连接部的任何旋转位置中，在致动器连接部处通过弹簧施加的转矩不大于在致动器连接部处借助于齿轮机构通过马达施加的公称转矩的30％，尤其是不大于其15％，且优选地不大于其5％。这是因为已经有利地示出，即使是非常“弱的”弹簧也适用于有效地抑制齿轮之间的齿隙，所述非常“弱的”弹簧将不大于在致动器连接部处借助于齿轮机构由马达施加的公称转矩的5％的转矩施加到致动器连接部。
因此，所述风险，尤其是在建筑物中在用于加热、通风或冷却的系统中使用时通常负向负载的情况下，可以忽略不计。
在致动器连接部处借助于齿轮机构由马达施加的公称转矩意味着马达能够以操作期间通常的转速在致动器连接部处长期输送的最大转矩。公称转矩因此不同于马达在静止状态下能够输送的最大保持转矩。然而，这在电动马达的情况下相当地小。
有利地，在致动器连接部的每个状态中，即在致动驱动器的每个旋转位置中，弹簧适于沿同一方向作用于其上。因此，不存在其中弹簧几乎不施加力或者甚至在不同的方向上施加力的致动器连接部的区域。为此目的，弹簧被预加张力。优选地，在致动器连接部的每个状态中，即在致动驱动器的每个旋转方向上，弹簧适于以大于最大力或最大转矩的20％的力或转矩作用在致动器连接部上，在致动器连接部的最佳状态下，即在致动器连接部的最佳旋转位置中弹簧以最大力或最大转矩作用在致动器连接部上。
这种弱弹簧，其然而能够在致动器连接部的整个路径上伸展并且已经在相似大小的距离上被预加张力，有利地是弯曲弹簧。换句话说这能够以紧凑的方式容纳在致动驱动器壳体中。对于适用于在由马达被驱动时旋转的致动器连接部，弹簧优选地布置在距旋转轴线一段距离处并且基本上朝该旋转轴线倾斜。弯曲弹簧能够围绕旋转轴线以大致圆形形状铺设。这种弯曲弹簧例如是扭力弹簧。这种扭力弹簧能够是盘簧或筒形弹簧或螺旋弹簧。它也能够是所述弹簧的组合。扭力弹簧优选地与致动器连接部的旋转轴线同轴地布置。在这种情况下，扭力弹簧的第一端被紧固到致动驱动器的壳体（从转矩支撑件的意义上说）上，同时扭力弹簧的第二端，为了在致动器连接部处施加转矩，在与致动器连接部的旋转轴线相距一段距离处接合。
弹簧也可以间接地（即，远程地）作用在致动器连接部上。通过使弹簧的端紧固到适用于其部分直接作用在致动器连接部上的本体，弹簧也作用在致动器连接部上。该臂能够以偏心的方式起作用，例如弹簧一方面紧固到壳体，且另一方面紧固到臂，该臂又通过螺钉紧固到致动器连接部。在另外的示例中，本体是齿轮，其与齿轮机构的最后一个齿轮一起，即并联，与可旋转的致动器连接部的互补的扇形齿轮啮合。
下面将参考附图来解释示例性实施例。
图1示出了用于在建筑物中用于加热、通风或冷却的系统中的气阀瓣的本发明的致动驱动器。
图2示出了如图1所示的同一致动驱动器，没有其壳体的上部分，没有其电路板，没有其电化学电容器，并且没有其用于外部电源和控制目的的连接电缆。
图3示出了如图2所示的同一致动驱动器，没有其致动器连接部的扇形齿轮。
图4示出了如图3所示的同一致动驱动器，没有其马达，没有其用于紧固马达的金属板，并且没有其致动器连接部。
图5示出本发明的致动驱动器的齿轮机构处于其静止位置的示意图，其具有用于反转操作的复位弹簧并且具有直接作用在致动器连接部上的弹簧。
图1示出了致动驱动器1，其能够致动在建筑物中用于加热、通风或冷却的系统中的气阀瓣。在发生火灾的情况下，为了延迟烟雾的传播，或为了明确地使烟雾能够逸出，设计成将气阀瓣置于特定的位置中。为了即使在外部电源中断的情况下也确保这个紧急位置，致动驱动器1包含用于储存电荷目的的电化学电容器。作为替代方案，通常对于在任何情况下具有紧急位置的致动驱动器，复位弹簧用于该目的。
图2中的双向电动马达3能够在紧急情况下在2秒内将特定尺寸的气阀瓣移动到限定位置中。因此，其尺寸相当大，具有77mnm的公称转矩。在通过齿轮机构4改变传动比之后，电动马达3在致动器连接部5处产生6nm的公称转矩。在其最大打开角度90°处，弯曲弹簧6施加90mnm的转矩。弹簧沿着较小的打开角度的方向拉动致动器连接部5。它被预加张力80°，且因此，在最小打开角度0°的情况下，仍然在相同的驱动方向上产生大约40mnm的转矩。
电动马达3适用于产生5w的公称功率。相比于此，弯曲弹簧6的功率在最大打开角度90°处高达0.1w。
致动器连接部5具有扇形齿轮，其啮合齿轮机构4的最后一个齿轮。致动器连接部5由金属筒体形成，以便经由转接器元件容纳外部的气阀瓣轴。转接器元件借助于凹槽和夹紧元件以形状配合保持。致动器连接部5借助于由塑料制成的摩擦支承部可旋转地容纳在壳体2中。
图3示出了齿轮机构4包括两个可旋转地安装的轴，每个轴上安装有两个齿轮。轴由钢制成，齿轮部分地由钢制成并且部分地由塑料制成。齿轮机构4将在电动马达3的驱动轴上的图中未示出的齿轮的旋转转换成致动器连接部5的扇形齿轮的大约四百倍更慢的旋转。
替代的致动驱动器具有较低电动势的马达，这就是为什么齿轮机构包含更大的齿轮链，通常具有多达六个这样的齿轮轴而不是仅仅两个。复位弹簧通常大致啮合在该链的中间。
在图4中能够看出，弯曲弹簧6围绕图中未示出的致动器连接部呈螺旋形安置，并且在其两端处弯曲。一端接合在紧固到壳体的本体的切口中。另一端被推入到图中未示出的致动器连接部的环形部分的孔中。因此，图中未示出的致动器连接部的旋转触发弯曲弹簧6的张紧或松弛。在这个意义上，弯曲弹簧6沿着驱动方向作用在未示出的致动器连接部上。
图5示出本发明的致动驱动器1的齿轮机构4处于其静止位置的示意图，其具有用于反转操作的复位弹簧7并且具有直接作用在致动器连接部5上的弹簧6。
在本示例中，齿轮机构4具有用于减速的马达侧齿轮41，作为致动器连接部5的一部分的输出侧齿轮46，以及连接在这两者之间的四个齿轮42-45，这四个齿轮中的两个齿轮42,43；44,45在各自情况下关于彼此同轴地布置并且以防扭转的方式彼此连接。由于在致动器连接部5处仅需要90°的一个旋转运动，所以输出侧齿轮46被实施为90°扇形齿轮。
附图标记7指代被实施为卷绕弹簧或螺旋弹簧的复位弹簧。随着致动驱动器1从静止位置向致动位置（即，在由箭头所示的驱动方向上）增加的运动，该复位弹簧7在与驱动方向相反的方向上将增加的复位转矩mr施加到致动驱动器1。在这种情况下，在致动过程期间，第一齿轮41和第二齿轮42的齿面抵靠彼此安置而无任何游隙，即，没有齿隙z。同时，其他齿轮43-46的齿面抵靠彼此安置而无任何游隙，直到到达致动位置为止。
然而，在反转操作开始时，齿轮43的齿面现在通过齿隙z撞击齿轮44的齿面，并且随后齿轮45的齿面通过齿隙z撞击齿轮46或扇形齿轮的齿面。该抵靠彼此的撞击引起令人讨厌的“敲击”噪音以及在彼此啮合的齿上增加的磨损。
然而，在静止位置中可能也不利的是，在连接到致动器连接部5的阀瓣处或者阀处的负载的改变经由致动器连接部5反馈到致动驱动器1。这能够例如是连接到阀的压力管线中的压力的改变。但是也可以是压力波动，诸如，例如，一阵风，其作用在阀瓣上。经由致动器连接部5的这些反馈使得“自由的”齿轮44,45,46敲击彼此，“自由的”齿轮44,45,46不通过复位弹簧7的预加张力抵靠彼此安置而没有任何游隙。这些碰撞不利地再次产生令人讨厌的“敲击”噪音以及在彼此啮合的齿上增加的磨损。
通过作用在致动器连接部5上的本发明的弹簧6，齿轮41-46的所有齿面现在抵靠彼此安置而无任何游隙，即没有齿隙。这是通过在与驱动方向相反的方向上作用在致动器连接部5上的弹簧6的转矩mf来实现的。在此，弹簧6在与驱动方向相反的方向上的轻微预加张力在致动驱动器的静止位置中已经足够。随着致动驱动器从静止位置到致动位置的增加的运动，弹簧的转矩mf逐渐增加并且同时在与驱动方向相反的方向上起作用。因此，在致动器连接部5的每个旋转位置中，弹簧6的转矩mf在与驱动方向相反的方向上作用在致动器连接部5上。
在本示例中，弹簧6被实施为扭力弹簧。其与致动器连接部5的旋转轴线a同轴地布置并且在与驱动方向相反的方向上被预加张力。在这种情况下，扭力弹簧6的一端在与旋转轴线a相距一段距离处被牢固地连接到致动器连接部5或致动器连接部5的齿轮46或扇形齿轮在。扭力弹簧6的另一端在这种情况下被接合到未更详细示出的壳体侧支撑件中。
作为替代方案，由虚线轮廓示出的盘簧也能够用作压缩弹簧6，该压缩弹簧6的一端接合在致动驱动器的壳体2中，且其另一端接合在未以任何进一步的细节被提及的致动器连接部5上的支撑件中。