CH664643A5

CH664643A5 - ACTUATING DEVICE FOR ELECTRICAL DEVICES.

Info

Publication number: CH664643A5
Application number: CH73784A
Authority: CH
Inventors: Toshiaki Yoshizumi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1984-02-15
Publication date: 1988-03-15
Also published as: DE3402948C2; JPS59151709A; DE3402948A1

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für elektrische Einrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. The invention relates to an actuating device for electrical devices according to the preamble of claim 1.

Es hat sich in den vergangenen Jahren, da die Übertragungssysteme für Elektrizität in Richtung höherer Spannungen und grösseren Kapazitäten entwickelt wurden, ergeben, dass die elektrischen Vorrichtungen hierfür, wie beispielsweise Schaltkreisunterbrecher oder ähnliches ebenfalls grösser wurden. Hieraus hat sich weiterhin ergeben, dass es mehr und mehr notwendig wurde, Betätigungsvorrichtungen für derartige elektrische Einrichtungen zu verwenden, welche eine grössere Ausgangsleistung haben. Bisher wurden für derartige grosse Betätigungsvorrichtungen Betätigungsmechanismen wie z.B. pneumatische oder hydraulische Betätigungsvorrichtungen in der Mehrzahl der Fälle verwendet und federbetätigte Mechanismen, welche von einer Energie bewegt werden, die mittels eines elektrischen Motors in einer Feder gespeichert wird, wurden nur für relativ kleine elektrische Vorrichtungen verwendet. In recent years, since the transmission systems for electricity have been developed in the direction of higher voltages and larger capacities, the electrical devices for this, such as circuit breakers or the like, have also become larger. It has furthermore emerged from this that it has become increasingly necessary to use actuating devices for electrical devices of this type which have a greater output power. So far, actuation mechanisms such as e.g. Pneumatic or hydraulic actuators used in the majority of cases and spring actuated mechanisms that are moved by energy stored in a spring by means of an electric motor have only been used for relatively small electrical devices.

Im Vergleich zu den federbetätigten Mechanismen sind jedoch die oben erwähnten pneumatischen oder hydraulischen Betätigungsvorrichtungen weniger vorteilhaft, da die pneuma-stischen Betätigungsvorrichtungen periodische Überprüfung und Wartung des Kompressors benötigen und hydraulische Betätigungsmechanismen benötigen derartige Serviceleistungen am hydraulischen Antriebssystem, so dass sie nicht im Gegensatz zu den federbetätigten Mechanismen, welche derartige Nachteile nicht aufweisen, im grossen Rahmen verwendbar sind. However, compared to the spring-operated mechanisms, the above-mentioned pneumatic or hydraulic actuators are less advantageous because the pneumatic actuators require periodic inspection and maintenance of the compressor, and hydraulic actuators require such service on the hydraulic drive system that they are not unlike the spring-actuated ones Mechanisms that do not have such disadvantages can be used on a large scale.

Andererseits weisen jedoch die federbetätigten Mechanismen, von denen die meisten eine Spiralfeder aus Metall als Betätigungselement aufweisen, das im folgenden erwähnte Problem auf: On the other hand, however, the spring-operated mechanisms, most of which have a metal coil spring as an actuator, have the following problem:

Herkömmliche, federbetätigte Mechanismen, die von einem Elektromotor kommende Energie speichern, weisen z.B. für gewöhnlich einen Federkipphebelmechanismus auf, der durch Drehung um 180° der Abtriebswelle des Elektromotors ausgeschwenkt wird, wobei die Feder unter Druckspannung gesetzt wird. Nach Beendigung der Kompression der Feder nimmt der Federkipphebelmechanismus eine Totlage ein, aus der heraus er durch Weiterdrehung der Abtriebs welle des Motors bewegt wird, wobei er schlagartig in die entgegengesetzte Richtung ausgeschwenkt wird, sich die unter Druck stehende Feder ebenso schlagartig entspannt und über ein geeignetes Umlenkgestänge beispielsweise den Schaltkreisunterbrecher betätigt, das heisst, der Stromkreis wird entweder geschlossen, oder bei Reversier-betrieb des Elektromotors geöffnet. Conventional spring actuated mechanisms that store energy coming from an electric motor have e.g. usually a spring rocker arm mechanism, which is pivoted by rotation through 180 ° of the output shaft of the electric motor, the spring being placed under pressure. After the compression of the spring has ended, the spring rocker arm mechanism assumes a dead position from which it is moved by further rotation of the output shaft of the motor, where it is swung out suddenly in the opposite direction, the spring under pressure also suddenly relaxes and via a suitable one Deflection linkage actuates the circuit breaker, for example, that is, the circuit is either closed or opened when the electric motor is in reverse operation.

Ein derartiger Betätigungsmechanismus mit einem Federkipphebel weist sowohl eine einfache Arbeitsweise als auch einen einfachen Aufbau mit einer geringen Anzahl von Bauteilen auf und ist somit hinsichtlich Wartung und Wirtschaftlichkeit der Herstellung vorteilhaft. Der oben beschriebene Betätigungsmechanismus weist jedoch den Nachteil auf, dass die Betätigungseinrichtung von beachtlicher Grösse sein muss, um eine gewünschte grosse Ausgangsenergie zu erhalten. Das heisst, wenn ein Betätigungsmechanismus mit einem Federkipphebel als Betätigungsvorrichtung mit einem Elektromotorantrieb so ausgelegt wird, dass eine grosse Ausgangsleistung erhalten wird, werden aufgrund der herkömmlichen Metallspiralfeder die Aus-senabmessungen notwendigerweise gross, was ein Hindernis für praktischen Einsatz darstellt. Such an actuating mechanism with a spring rocker arm has both a simple method of operation and a simple structure with a small number of components and is thus advantageous in terms of maintenance and economy of manufacture. However, the actuation mechanism described above has the disadvantage that the actuation device must be of considerable size in order to obtain a desired large output energy. This means that if an actuating mechanism with a spring rocker arm is designed as an actuating device with an electric motor drive in such a way that a high output power is obtained, the outer dimensions are necessarily large due to the conventional metal spiral spring, which is an obstacle to practical use.

Eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Betätigungsvorrichtung für eine elektrische Einrichtung oder ähnliches zu schaffen, die federbetätigt ist und zumindest gleich grosse Ausgangsleistung bei geringeren Abmessungen liefert. It is therefore an essential object of the present invention to provide an actuating device for an electrical device or the like, which is spring-actuated and delivers at least the same output power with smaller dimensions.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.

Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt. The dependent claims contain advantageous developments of the invention.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von mehreren Ausführungsformen anhand der Zeichnung. Further details and advantages of the present invention result from the following description of several embodiments with reference to the drawing.

Es zeigt: It shows:

Fig. 1 in perspektivischer Explosionsdarstellung eine Ansicht einer herkömmlichen Betätigungsvorrichtung zusammen mit einem Schalter, der von dieser Vorrichtung gesteuert wird; Figure 1 is an exploded perspective view of a conventional actuator together with a switch controlled by this device.

Fig. 2A - 2D in schematischer Aufrissdarstellung die Arbeitsweise der Betätigungsvorrichtung gemäss Fig. 1; 2A-2D in a schematic elevation view the mode of operation of the actuating device according to FIG. 1;

Fig. 3 in vergleichender graphischer Darstellung aus dem Verhältnis von Druck zu Volumenkompression gewonnene Kennlinien von verschiedenen Flüssigkeiten; 3 shows a comparative graphical representation of the characteristics of various liquids obtained from the ratio of pressure to volume compression;

Fig. 4 in perspektivischer Explosionsdarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Betätigungsvorrichtung zusammen mit einem Schalter, der von dieser Betätigungsvorrichtung gesteuert wird; und 4 shows a perspective exploded view of an embodiment of an actuating device according to the invention together with a switch which is controlled by this actuating device; and

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

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55 55

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3 3rd

664 643 664 643

Fig. 5A - 5C Schnittdarstellungen von weiteren Ausführungsformen der erfindungsgemässen Betätigungsvorrichtung gemäss Fig. 4. 5A-5C are sectional views of further embodiments of the actuating device according to the invention according to FIG. 4.

Anhand der Fig. 1 und der Fig. 2A bis 2D soll die Arbeitsweise einer herkömmlichen Betätigungsvorrichtung mit einer Metallfeder erläutert werden. The operation of a conventional actuation device with a metal spring will be explained with reference to FIGS. 1 and 2A to 2D.

Gemäss Fig. 1 ist ein Motorhebel 1 auf einer Motorwelle la befestigt, und dafür ausgelegt, mit einem Vorsprung 2a eines Federhebels 2 in Eingriff zu gelangen, wobei der Federhebel 2 in einer Hebelwelle 20a gelagert und an einem seiner Enden mit einer Spiralfeder 5 verbunden ist. Ein Abtriebshebel 3 ist auf einer Abtriebs welle 4 befestigt und dafür ausgelegt, mit einem anderen Vorsprung 2b in Eingriff zu gelangen. Die Vorsprünge 2a und 2b sind auf einander gegenüberliegenden Flächen des Federhebels 2 angeordnet. An der Abtriebswelle 4 sind ein weiterer Abtriebshebel 6 und ein Dämpfungshebel 41 angeordnet und ein Stossdämpfer 42 ist zur Vermeidung von unerwünschten Vibrationen an einem Ende des Dämpfungshebels 41 befestigt. Die Wellen la, 20a und 4 sind in zueinander koaxialer Anordnung drehbar mittels verschiedener Lager gelagert, welche in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Die Abtriebsbewegung der Abtriebswelle 4 wird über einen Verbindungsstab 7 und eine Kurbel 8 einem beweglichen Kontakt 9 zugeführt, der mit einem festen Kontakt 10 in Eingriff bringbar ist und wieder von diesem Kontakt 10 lösbar ist, wenn er in einer Richtung bewegt wird, die in der Fig. 1 mit dem Pfeil C bzw. dem Pfeil O bezeichnet ist. 1, a motor lever 1 is fastened to a motor shaft la and is designed to engage a projection 2a of a spring lever 2, the spring lever 2 being mounted in a lever shaft 20a and being connected at one end to a spiral spring 5 . An output lever 3 is attached to an output shaft 4 and designed to engage another projection 2b. The projections 2a and 2b are arranged on opposite surfaces of the spring lever 2. A further output lever 6 and a damping lever 41 are arranged on the output shaft 4 and a shock absorber 42 is fastened to one end of the damping lever 41 to avoid undesired vibrations. The shafts la, 20a and 4 are rotatably supported in a coaxial arrangement by means of various bearings, which are not shown in the drawing. The output movement of the output shaft 4 is supplied via a connecting rod 7 and a crank 8 to a movable contact 9 which can be brought into engagement with a fixed contact 10 and can be released again from this contact 10 if it is moved in a direction which is in the direction of Fig. 1 is indicated by the arrow C and the arrow O.

Anhand der Fig. 2A bis 2D soll die Arbeitsweise der oben erwähnten herkömmlichen Betätigungsvorrichtung erläutert werden. The operation of the above-mentioned conventional operating device will be explained with reference to FIGS. 2A to 2D.

Wenn ein Betätigungsbefehl gegeben wird, beginnt ein in der Zeichnung nicht dargestellter Antriebsmotor zu drehen und treibt den Motorhebel 1 über die Motorwelle la in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, wie in Fig. 2A dargestellt ist. When an operation command is given, a drive motor, not shown in the drawing, begins to rotate and drives the motor lever 1 in a counterclockwise direction via the motor shaft 1 a, as shown in FIG. 2A.

Während der Motorhebel 1 sich dreht, gerät er in Anlage mit dem Vorsprung 2a des Federhebels 2 und bewegt ihn in eine Richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, wobei die Spiralfeder 5 nach unten gedrückt wird, bis sie in einer Stellung gemäss Fig. 2B ist, in der der Federhebel 2 in einer unteren Totpunktlage ist und die Spiralfeder 5 maximal zusammengedrückt ist. Das untere Ende der Spiralfeder 5 wird in einem Behälter geführt, der von einem Bolzen 5a, der parallel zu der Hebelwelle 20a verläuft, gehalten ist. While the motor lever 1 is rotating, it comes into contact with the projection 2a of the spring lever 2 and moves it in a counterclockwise direction, the coil spring 5 being pressed down until it is in a position according to FIG. 2B, in which the spring lever 2 is in a bottom dead center position and the coil spring 5 is maximally compressed. The lower end of the coil spring 5 is guided in a container which is held by a bolt 5a which runs parallel to the lever shaft 20a.

In der unteren Totpunktlage der Spiralfeder 5 gerät der andere Vorsprung 2b des Federhebels 2 in Anlage mit dem Abtriebshebel 3. In the bottom dead center position of the spiral spring 5, the other projection 2b of the spring lever 2 comes into contact with the output lever 3.

Wenn ein Verbindungsbolzen 21, der den Federhebel 2 und die Spiralfeder 5 verbindet, über eine gedachte Linie hinaus bewegt wird, die die Achse der Hebelwelle 20a und die Achse des Bolzens 5a verbindet, gibt die Spiralfeder 5 schlagartig ihre Energie ab und der Vorsprung 2b schiebt den Abtriebshebel 3 in Richtung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, wobei die Abtriebswelle 4 schlagartig gedreht wird. When a connecting pin 21 connecting the spring lever 2 and the coil spring 5 is moved beyond an imaginary line connecting the axis of the lever shaft 20a and the axis of the pin 5a, the coil spring 5 suddenly releases its energy and the projection 2b pushes the output lever 3 in the counterclockwise direction, the output shaft 4 is rotated abruptly.

Durch das Freiwerden der Energie der Spiralfeder 5 wird der Federhebel 2, wie in Fig. 2C dargestellt, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht und beendet diese Bewegung in einer oberen Totpunktlage, wie in Fig. 2D dargestellt. Dies bedeutet, dass in diesem Moment die Bewegung des Federhebels entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn angehalten wird und deshalb die Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn der Abtriebswelle 4 ebenfalls angehalten wird. Dies hat zur Folge, dass der bewegliche Kontakt 9 den festen Kontakt 10 schlagartig berührt, was zur Folge hat, dass der geschlossene Zustand eines Schalters erreicht ist, der von dem festen Kontakt 10 und dem beweglichen Kontakt 9 gebildet wird, wie aus Fig. 1 ersichtlich. By releasing the energy of the spiral spring 5, the spring lever 2, as shown in FIG. 2C, is rotated counterclockwise and ends this movement in an upper dead center position, as shown in FIG. 2D. This means that at this moment the movement of the spring lever is stopped counterclockwise and therefore the counterclockwise rotation of the output shaft 4 is also stopped. This has the consequence that the movable contact 9 abruptly touches the fixed contact 10, with the result that the closed state of a switch is reached, which is formed by the fixed contact 10 and the movable contact 9, as shown in FIG. 1 evident.

Eine umgekehrte Arbeitsweise wird erreicht, indem die Abläufe der Fig. 2A bis 2D in umgekehrter Reihenfolge ablaufen, wobei der Antriebsmotor in umgekehrter Drehrichtung läuft, A reverse mode of operation is achieved in that the processes in FIGS. 2A to 2D take place in reverse order, the drive motor running in the reverse direction of rotation,

was zur Folge hat, dass der bewegliche Kontakt 9 schlagartig von dem festen Kontakt 10 getrennt wird, um den Schalter zu öffnen. with the result that the movable contact 9 is suddenly separated from the fixed contact 10 to open the switch.

Aus dieser bekannten Ausführungsform ergeben sich die bereits eingangs geschilderten Nachteile. The disadvantages already outlined above result from this known embodiment.

Anhand der Fig. 3, 4 und 5A bis 5C soll nun die Arbeitsweise einer erfindungsgemässen Betätigungsvorrichtung erläutert werden, wobei die Fig. 5A bis 5C weitere Ausführungsformen darstellen. 3, 4 and 5A to 5C the operation of an actuating device according to the invention will now be explained, with FIGS. 5A to 5C representing further embodiments.

Flüssigkeitsfedern, welche die Kompressionscharakteristik einer Flüssigkeit verwenden, haben in verschiedenen Bereichen grosse Aufmerksamkeit erregt, da sie im Vergleich zu ihrer grossen Energiespeicherkapazität eine geringe Baugrösse aufweisen. Sie werden beispielsweise als Stossdämpfereinrichtung in Flugzeugen oder ähnlichem verwendet, wo eine hohe Federspeicherkapazität bei gleichzeitig geringem Platzbedarf benötigt wird. Liquid springs, which use the compression characteristics of a liquid, have attracted a great deal of attention in various areas because they have a small size compared to their large energy storage capacity. They are used, for example, as a shock absorber device in aircraft or the like, where a high spring storage capacity is required while at the same time taking up little space.

Als technisches Problem bei der Entwicklung von Flüssigkeitsfedern stellte sich heraus, dass es wichtig ist, einen extrem dichten Behälter und eine Flüssigkeit mit hohem Kompressionsindex zu verwenden; diese Probleme wurden bereits beide gelöst. Als Kompressionsflüssigkeit können verschiedene Substanzen verwendet werden, die einen Volumenkompressions wert von ungefähr 7% bei 981 bar aufweisen, wie beispielsweise Kunstharz A auf Silikonbasis (Dow-Corning F 4029 «flüssig»), in Fig. 3 durch die Kurve a dargestellt, und Kunstharz B (Dow-Corning F 200 Typ «flüssig»), das in Fig. 3 durch die Kurve b dargestellt ist. Durch die Verwendung derartiger Flüssigkeiten, die hohe Kompressionsindizes aufweisen, kann das Innenvolumen und die Stärke der Zylinderwandungen in der Flüssigkeitsfeder verringert werden, wodurch eine Verringerung der Grösse der Flüssigkeitsfeder möglich gemacht ist. In Fig. 3 ist mit der Kurve c die Charakteristik von Petroleumöl und mit der Kurve d die Charakteristik von Glyzerin dargestellt. As a technical problem in the development of liquid springs, it turned out that it is important to use an extremely tight container and a liquid with a high compression index; both of these problems have already been solved. Various substances can be used as the compression liquid, which have a volume compression value of approximately 7% at 981 bar, such as, for example, silicone-based synthetic resin A (Dow-Corning F 4029 “liquid”), represented by curve a in FIG. 3, and synthetic resin B (Dow-Corning F 200 type “liquid”), which is represented by curve b in FIG. 3. By using such liquids, which have high compression indices, the internal volume and the thickness of the cylinder walls in the liquid spring can be reduced, which makes it possible to reduce the size of the liquid spring. 3 shows the characteristic of petroleum oil with curve c and the characteristic of glycerin with curve d.

Anhand der Fig. 4 und der Fig. 5A bis 5C werden nun im folgenden Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Betätigungsvorrichtung erläutert. 4 and FIGS. 5A to 5C, embodiments of an actuating device according to the invention will now be explained in the following.

Gemäss Fig. 4 ist ein Motormitnehmer 1 in Form eines Motorhebels mit einer Motorwelle la verbunden, wobei der Motorhebel 1 mit einem Vorsprung 2a eines Federhebels 2 in Anlage bringbar ist, der Federhebel 2 mit einem Ende einer Flüssigkeitsfeder 50 verbunden ist und von einer Hebelwelle 20a geführt ist. Ein Ausgangsmitnehmer 3 in Form eines Abtriebshebels ist an einer Abtriebswelle 4 befestigt, und ist mit einem Vorsprung 2b in Anlage bringbar. Diese Vorsprünge 2a und 2b sind auf einander gegenüberliegenden Seiten des Federhebels 2 angeordnet. An der Abtriebswelle 4 sind ein weiterer Abtriebshebel 6 und ein Dämpfungshebel 41 befestigt, wobei ein Stossdämpfer 42 zur Verhinderung von unerwünschten Vibrationsbewegungen an einem Ende des Dämpfungshebels 41 befestigt ist. Die Wellen la, 20a und 4 sind in zueinander koaxialer Richtung drehbar in, in der Zeichnung nicht dargestellten, Lagern geführt. Die Abtriebsbewegung der Abtriebswelle 4 wird über einen Verbindungsstab 7 und eine Kurbel 8 auf einen beweglichen Kontakt 9 übertragen, der in der Lage ist, mit einem festen Kontakt 10 verbunden zu werden, bzw. von diesem festen Kontakt 10 getrennt zu werden, wenn er in Richtungen bewegt wird, die in der Fig. 4 durch einen Pfeil C bzw. einen Pfeil O dargestellt sind. 4, a motor driver 1 in the form of a motor lever is connected to a motor shaft la, the motor lever 1 being able to be brought into contact with a projection 2a of a spring lever 2, the spring lever 2 being connected to one end of a liquid spring 50 and by a lever shaft 20a is led. An output driver 3 in the form of an output lever is fastened to an output shaft 4 and can be brought into contact with a projection 2b. These projections 2a and 2b are arranged on opposite sides of the spring lever 2. A further output lever 6 and a damping lever 41 are fastened to the output shaft 4, a shock absorber 42 being fastened to one end of the damping lever 41 to prevent undesired vibratory movements. The shafts la, 20a and 4 are rotatable in mutually coaxial direction in bearings, not shown in the drawing. The output movement of the output shaft 4 is transmitted via a connecting rod 7 and a crank 8 to a movable contact 9, which is able to be connected to a fixed contact 10, or to be separated from this fixed contact 10 when it is in Directions are moved, which are shown in Fig. 4 by an arrow C or an arrow O.

Die Fig. 5A bis 5C sind Schnittansichten von verschiedenen Ausführungsformen der Flüssigkeitsfeder 50 gemäss Fig. 4. 5A to 5C are sectional views of various embodiments of the liquid spring 50 according to FIG. 4.

Der Aufbau gemäss Fig. 5A ist von grundlegender Art, wobei ein Zylinder 12 eine Flüssigkeit 11 beinhaltet, die eine Charakteristik aufweist, welche sie als Flüssigkeitsfeder geeignet macht. Ein Kolben 13 ist gleitbeweglich geführt und mit einer Kolbenstange 14 verbunden. Der Kolben 13 weist eine Scheibe mit mehreren Öffnungen 15 eines vorgegebenen Durchmessers auf, um so einen vorbestimmten Flüssigkeitswiderstand bezüg- The structure according to FIG. 5A is of a basic type, a cylinder 12 containing a liquid 11 which has a characteristic which makes it suitable as a liquid spring. A piston 13 is slidably guided and connected to a piston rod 14. The piston 13 has a disc with a plurality of openings 15 of a predetermined diameter, so as to relate to a predetermined fluid resistance.

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

664 643 664 643

4 4th

lieh der Kolbenbewegung zu schaffen. In dieser Flüssigkeitsfeder 50 wird die Flüssigkeitsfederkraft nicht durch Bewegung des Kolbens 13 erzeugt, sondern durch eine Volumenverringerung der Federflüssigkeit 11 durch das Einführen der Kolbenstange 14 und dieser Flüssigdruck erzeugt eine Federkraft in der Federflüssigkeit 11 entgegen einer von aussen ausgeübten Kraft, die durch einen Pfeil 16 dargestellt ist und die über die Kolbenstange 14 ausgeübt wird. Dies hat zur Folge, dass die Rückstellkraft der Flüssigkeitsfeder gleich dem Produkt des Flüssigkeitsdruk-kes und dem Querschnitt der Kolbenstange 14 ist. Falls es erwünscht ist, kann ein Ablass- oder rückwärtiges Absperrorgan (Ventil) in dem Kolben 13 vorgesehen werden, um somit eine passende Richtungscharakteritik in Form eines Stossdämpfers zu erhalten. Mit dem Bezugszeichen 17 ist eine Dichtungseinrichtung gekennzeichnet. lent to create the piston movement. In this liquid spring 50, the liquid spring force is not generated by movement of the piston 13, but by a volume reduction of the spring liquid 11 by the insertion of the piston rod 14 and this liquid pressure generates a spring force in the spring liquid 11 against an externally exerted force, which is indicated by an arrow 16 is shown and which is exerted on the piston rod 14. This has the consequence that the restoring force of the liquid spring is equal to the product of the liquid pressure and the cross section of the piston rod 14. If desired, a drain or rear shut-off device (valve) can be provided in the piston 13 so as to obtain a suitable directional characteristic in the form of a shock absorber. A sealing device is identified by reference number 17.

Fig. 5B zeigt eine andere Ausführungsform einer Flüssigkeitsfederanordnung, welche als Zugfeder arbeitet. Diese als Zugfeder arbeitende Flüssigkeitsfeder weist einen Zylinder 12 auf, der mit einer Federflüssigkeit 11 gefüllt ist. Weiterhin ist ein Kolben vorgesehen, dessen vergrösserter Durchmesserbereich 14a gleitbeweglich derart gelagert ist, dass im Falle des Herausziehens der Kolbenstange 14' der vergrösserte Durchmesserbereich 14a in die Federflüssigkeit 11 hineingezogen wird. Dies bedeutet, dass im Falle des Herausziehens der Kolbenstange 14' in eine Richtung genäss eines Pfeiles 16', und damit als Ergebnis des Hineinziehens des grösseren Durchmesserbereiches 14a des Kolbens das Volumen der Federflüssigkeit 5B shows another embodiment of a liquid spring arrangement which works as a tension spring. This liquid spring working as a tension spring has a cylinder 12 which is filled with a spring liquid 11. Furthermore, a piston is provided, the enlarged diameter area 14a of which is slidably mounted such that when the piston rod 14 'is pulled out, the enlarged diameter area 14a is drawn into the spring fluid 11. This means that if the piston rod 14 'is pulled out in one direction according to an arrow 16', and thus as a result of pulling in the larger diameter area 14a of the piston, the volume of the spring fluid

11 verringert wird und somit der Innendruck in der Federflüssigkeit 11 erhöht wird. Da der grössere Durchmesserbereich 14a der Kolbenstange 14' so gelagert ist, dass er die Bodenwandung des Zylinders 12 durchtritt, ist ein zweites Dichtungsbauteil 17' 5 an dieser Bodenwandung angeordnet. 11 is reduced and thus the internal pressure in the spring fluid 11 is increased. Since the larger diameter region 14a of the piston rod 14 'is mounted such that it passes through the bottom wall of the cylinder 12, a second sealing component 17' 5 is arranged on this bottom wall.

Fig. 5C zeigt eine Flüssigkeitsfeder mit langem Arbeitshub, bei der eine zylindrische Stange 14" so ausgebildet ist, dass sie einen inneren Hohlraum 141 aufweist, der über Öffnungen 15 mit einem Aussenraum 11' verbunden ist, um die Rückstell-lo kraft pro Hub des Kolbens zu verringern. Das Ergebnis einer derartigen Ausbildung ist, dass die Federkonstante verringert werden kann, ohne dass die Festigkeit der zylindrischen Stange 14' ' verloren geht. Selbstverständlich muss bei dieser Ausbildungsform die obere Dichtung 17' ' als koaxiale Doppelring-15 dichtung ausgebildet sein. FIG. 5C shows a liquid spring with a long working stroke, in which a cylindrical rod 14 "is designed in such a way that it has an inner cavity 141 which is connected via openings 15 to an outer space 11 'in order to achieve the return force per stroke of the The result of such a design is that the spring constant can be reduced without losing the strength of the cylindrical rod 14 ". Of course, in this embodiment the upper seal 17" must be designed as a coaxial double ring seal .

Die bisher erläuterte Flüssigkeitsfeder wird im Vergleich zu herkömmlichen Metallspiralfedern in der folgenden Tabelle verglichen, wobei sowohl die Metallfeder als auch die Flüssigkeitsfeder so ausgebildet sind, dass sie eine Maximallast von 225,5 20 x 103N bei einem Hub von 127 mm aufweisen, das heisst, dass die Federrückstellkraft bei einer Federzusammendrückung von 127 mm 225,5 X 103N beträgt. The liquid spring explained so far is compared to conventional metal spiral springs in the following table, both the metal spring and the liquid spring being designed in such a way that they have a maximum load of 225.5 20 x 103N with a stroke of 127 mm, that is, that the spring return force at a spring compression of 127 mm is 225.5 X 103N.

Bei dem in der Tabelle angegebenen Beispiel wird die Federflüssigkeit des synthetischen Harzes A, das in Fig. 3 durch die 25 Kurve a dargestellt ist, verwendet, wobei diese Federflüssigkeit um 18% komprimiert werden kann, wenn ein Druck von 3,434 x 103 bar aufgebracht wird. In the example given in the table, the spring fluid of the synthetic resin A, which is represented by curve 25 in FIG. 3, is used, which spring fluid can be compressed by 18% when a pressure of 3.434 x 103 bar is applied .

Kriterien criteria

Metallspiralfeder Metal coil spring

Flüssigkeitsfeder Liquid spring

00 00

c c

3 3rd

XI ■■ C J3 XI ■■ C J3

QJ O QJ O

£ 'S £ 'S

5 5

Last (Minimum): Load (minimum):

Last (Maximum): Load (maximum):

Bereich der Federkonstante: Hubbereich: Spring constant range: Stroke range:

Dämpfungscharakteristik: Herstellungskosten: Damping characteristics: manufacturing costs:

Grösse der Feder einer Maximallast von 225,5 x 103N mit einem Hub von 127 mm: Spring size of a maximum load of 225.5 x 103N with a stroke of 127 mm:

294 x 10"3N 98,1 X 103N weit wählbar weit wählbar niedrig niedrig 294 x 10 "3N 98.1 X 103N wide selectable wide selectable low low

Länge x Durchmesser: 920 mm x 1730 mm Length x diameter: 920 mm x 1730 mm

490 N 490 N

1,96 x 106N weit wählbar weit wählbar weit wählbar hoch 1.96 x 106N wide selectable wide selectable wide selectable high

Länge x Durchmesser: 76 mm x 430 mm Length x diameter: 76 mm x 430 mm

45 Es sei angenommen, dass in der Flüssigkeitsfeder gemäss Fig. 5A der Durchmesser der Kolbenstange 25 mm beträgt; 45 It is assumed that in the liquid spring according to FIG. 5A the diameter of the piston rod is 25 mm;

dass, wenn die Kolbenstange in den Innenraum des Zylinders 12 mit einem Hub von 127 mm eingeführt wird, das Innenvolumen des Zylinders 12 um 18% abnimmt und dass das Gesamt-50 volumen V der Federflüssigkeit wie folgt gegeben ist: that if the piston rod is inserted into the interior of the cylinder 12 with a stroke of 127 mm, the internal volume of the cylinder 12 decreases by 18% and that the total 50 volume V of the spring fluid is given as follows:

V = 127 x (y)2 x 71/0.18 = 3,5 x 105 mm3 (1) V = 127 x (y) 2 x 71 / 0.18 = 3.5 x 105 mm3 (1)

Wenn man von kleinen Veränderungen in der Stahlstruktur 55 unter den hohen Druckbedingungen absieht, bedeutet die oben erwähnte Gleichung, dass ein Zylinder 12 mit einem Innendurchmesser von ungefähr 46 mm, einem Aussendurchmesser von ungefähr 76 mm und einer Innenlänge von ungefähr 218 mm verwendet werden kann. Wenn man annimmt, dass sowohl 60 die obere als auch die untere Bodenfläche je 43 mm dick sind und der Kolbenhub 127 mm beträgt, erhält man als Gesamtlänge etwa 430 mm. Apart from small changes in the steel structure 55 under the high pressure conditions, the equation mentioned above means that a cylinder 12 with an inner diameter of approximately 46 mm, an outer diameter of approximately 76 mm and an inner length of approximately 218 mm can be used. If one assumes that both 60 the upper and the lower bottom surface are 43 mm thick and the piston stroke is 127 mm, the total length is approximately 430 mm.

Im Falle des vergleichenden Beispiels gemäss der Tabelle weist eine herkömmliche Metallspiralfeder einen Aussendurch-65 messer von 920 mm auf, die Wicklung ist aus Federstahl mit einem Durchmesser von 76 mm gefertigt, die Windungslänge beträgt 1730 mm und die Windung hat ein Gewicht von 186,4 x 103N. In the case of the comparative example according to the table, a conventional metal spiral spring has an outside diameter of 65 mm of 920 mm, the winding is made of spring steel with a diameter of 76 mm, the winding length is 1730 mm and the winding has a weight of 186.4 x 103N.

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Wie sich aus obigem Beispiel-ergibt, kann, wenn Federn mit der gleichen Federenergiespeicher-Charakteristik gemacht werden sollen, die Flüssigkeitsfeder mit einer Länge, die ungefähr 1/4 der Länge einer herkömmlichen Metallfeder hat und einem Durchmesser, der ungefähr 1/2 des Durchmessers einer herkömmlichen Metallfeder hat, verwendet werden. Dies bedeutet, dass die Flüssigkeitsfeder bezüglich der geringen Grösse sehr vorteilhaft ist. As can be seen from the above example, if springs are to be made with the same spring energy storage characteristic, the liquid spring can have a length that is approximately 1/4 of the length of a conventional metal spring and a diameter that is approximately 1/2 of the diameter a conventional metal spring can be used. This means that the liquid spring is very advantageous in terms of its small size.

Die Arbeitsweise der Betätigungsvorrichtung gemäss Fig. 4 ist gleich derjenigen einer herkömmlichen Betätigungsvorrichtung mit einer Metallspiralfeder, die bereits unter Bezugnahme auf die Fig. 2A bis 2D beschrieben wurde und somit trifft auf diese Arbeitsweise die gleiche Beschreibung zu, mit der Ausnahme, dass anstelle der Metallspiralfeder 5 eine Flüssigkeitsfeder 50 verwendet wird. The operation of the actuator according to FIG. 4 is the same as that of a conventional actuator with a metal spiral spring, which has already been described with reference to FIGS. 2A to 2D and thus the same description applies to this operation, with the exception that instead of the metal spiral spring 5 a liquid spring 50 is used.

Wie bisher beschrieben wurde, ist die erfindungsgemässe Betätigungsvorrichtung aufgrund der geringen Abmessungen des s Federteiles sehr vorteilhaft, da damit die Gesamtabmessung der Vorrichtung verringert werden kann. Weiterhin sind bei der bisher beschriebenen Flüssigkeitsfedervorrichtung im Gegensatz zu den herkömmlichen hydraulischen Vorrichtungen keine Leitungsführung und keine Leitungsverbindungen notwendig; die io Anzahl der Dichtteile zum Abdichten der unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit ist gering und deshalb bestehen kaum Probleme bezüglich von Öl-Leckagen, selbst nach einer Verwendung über einen langen Zeitraum hinweg. As has been described so far, the actuating device according to the invention is very advantageous due to the small dimensions of the spring part, since it can reduce the overall size of the device. Furthermore, in contrast to the conventional hydraulic devices, no pipe routing and no pipe connections are necessary in the liquid spring device described so far; The io number of sealing parts for sealing the liquid under high pressure is low and therefore there are hardly any problems with regard to oil leaks, even after use over a long period of time.

v v

3 Blätter Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

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1. Actuator for electrical devices, with a device for storing energy, with a device for inputting energy in order to supply the energy of a motor to the device for storing energy and with a device for outputting energy in comparison with the time period , during which the energy is input into the device for storing energy, in a sufficiently short period of time to transmit or convert the energy released by the device for storing energy into a load or force, characterized in that the Device for storing energy has a liquid spring (50).

2. Device according to claim 1, characterized in that the device for inputting energy has a motor driver (1) which is connected to a motor shaft (la) of a motor and that an engagement device is connected to the liquid spring (50), to engage the driver (1) when the driver (1) is arranged in a predetermined position range.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the device for outputting energy has an output driver (3) which is connected to an output shaft (4) and is designed for this, with the engagement device which is connected to the liquid spring (50 ) is connected to engage when the device for storing energy is arranged in a predetermined position range.

4. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the liquid spring (50) is a liquid compression spring.

5. Device according to one of claims 1-3, characterized in that the liquid spring (50) is a liquid tension spring.

6. Device according to one of claims 1-5, characterized in that the liquid spring (50) has a cylinder which is filled with a synthetic resin liquid which has a striking pressure / compression property.

7. Device according to one of claims 1-6, characterized in that the device for inputting energy has an input driver (1) which is rotated by a motor; that a projection (2a) is formed on one side of a spring lever (2); that the device for outputting energy has a projection (2b) which is formed on the other side of the spring lever (2); and that an output driver (3) is provided, the spring lever (2) being connected in an articulated manner to the liquid spring (50).