CN100507302C - 用于使可旋转或者可推移地支承的轴位置保持的装置 - Google Patents
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Abstract
用于使一种可旋转或者可推移地支承的轴(11)、特别是电动机(9)的一个电枢轴(11)位置保持的装置，其中，围绕轴(11)设置一个缠绕物(26)，为了在缠绕物(26)和轴(11)的表面(44)之间形成一种摩擦连接，可以对于该缠绕物施加一种力(54，56)，其中，用于位置保持的力(54，56)是由一个可主动操纵的执行机构(30，62，70，80)施加的，该执行机构至少与缠绕体(26)的一个端部(38，40，74)相连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于使一个可旋转地或者轴向可推移地支承的轴、特别是一种电枢轴位置保持的装置。
背景技术
DE 30 30 767 C2公开了一种用于具有一个自动回程安全装置的手动升降机的安全手柄。其中，在该手柄和一个包围该手柄的壳体之间设置了一个双作用的螺旋弹簧闭锁机构，当升降机处于载荷状态时该闭锁机构自动地阻止手柄逆着提升方向回转。这样一种负载力矩闭锁机构有如下缺点，即该闭锁机构只是从一种按结构规定的载荷阈值时才触发。例如不能在未负载状态时不旋转地闭锁轴。此外，所述这样一种安全装置不适用于悬浮支承的轴的位置保持、例如一种电动机的电枢轴，在该轴中在紧靠轴的表面附近没有共轴的壳体壁以供使用。
发明内容
根据本发明的用于使可旋转地或者可轴向推移地支承的轴位置保持的装置，其中围绕轴设置一个缠绕物，为了在缠绕物和轴的表面之间形成一种摩擦连接，能对该缠绕物施加一种力，其特征在于，所述力用于位置保持并且由一个可主动操纵的执行机构施加，所述执行机构至少与缠绕物的一个端部连接，缠绕物是具有两个自由端部和一个作为第三端部的环线的双活结带。所述装置
具有如下优点，即不与运行状态和负载力矩相关地随时能可靠地电动阻止轴的旋转。
这样一种主动的阻止旋转装置与轴承座外壳形状无关地即使在小的结构空间中也可以使用，其中，可以无级地在每一个位置中无须人工用力地阻止轴的旋转。用于轴的停止力矩的力耗费可以通过选择缠绕物的缠绕数量来与电动机的不同的用途相适配。
通过使用作为缠绕物的一种活结带或者一种螺旋弹簧，由于摩擦表面比较大，所以在缠绕物的两个端部利用比较小的力就能产生比较大的锁紧力矩。在这种情况下，这样一种活结带或者螺旋弹簧的摩损比较小，这导致闭锁装置的长的使用寿命。
若在轴或者缠绕物的表面上覆盖具有高的摩擦系数的材料，例如通过对该表面进行硫化，则可减少待施加的箍紧力，并且因此可减小相应的推移系统(Ausruecksystem)的尺寸，由此节约能源并减小结构空间。
通过使用一种双活结带可进一步降低箍紧力，因为在这里在所述两个自由端部和环线的端部之间所应施加的箍紧力分成了两半。
若所述两个自由端部穿过第三端部的环线，则在这种情况下可减小缠绕物的轴向结构长度，并且因此减小轴、例如电枢轴的长度。
特别有利的是，所述缠绕物可以设计成具有圆形截面的钢丝，或者为了得到一种更大的摩擦表面也可设计成扁平带。原则上讲可以使用任意的横截面，其中必要时该缠绕物具有一个由一种具有较高摩擦的材料所制成的包皮。
用于使缠绕物的至少一个端部偏转的执行机构最好由一种电动的、气动的、或者液压的推移系统来操纵。其中特别有利的是，例如一个可电操纵的行程电磁铁、或者另一种电激活的激励器，例如一个压电元件。
为了在短时间内使缠绕物的至少两个端部进行大的偏转，在一种优选方案中所述推移系统配设一个双升程机构，由此可同时调节两个执行机构，特别是反方向地进行调节。例如可借助一个双行程电磁铁实现这样一种对称的偏转。
在另一方案中，可以在缠绕物的两个端部之间例如设置一个楔或者一个偏心轮。当激活所述推移系统时，它们使两个端部以相反方向偏转。
在这种情况下，例如在使用一种行程电磁铁时执行机构可以走过一个线性的调节行程，或者在使用一个偏心轮、或者一个支承在轴上的执行机构时执行机构进行一种旋转运动，其中也将力传递到缠绕物的端部上。
在这种情况下可如此地设计在所述执行机构和缠绕物端部之间的连接，即，执行机构或者将拉力或者将压力施加到弹簧刚性的缠绕元件上。
作为双升程元件的替代方案，也可将一个端部作为固定支架固定在轴承的一个壳体件上，这样，该壳体对激励器施加相应的反作用力。
在一种优选的方案中如此地设置执行机构的复位元件，即推移系统接通电流时如此克服复位元件的弹簧力地对执行机构进行操纵，使得阻止在轴表面和缠绕物之间出现摩擦连接。其优点是，当供电中断时立即阻止轴旋转或者推移，因为通过复位元件产生了摩擦连接。
在一种替代的方案中，上述原理也可完全倒过来，这样只有在给推移系统提供电流或者电压时在表面和缠绕物之间才存在摩擦连接，并且在推移系统没有电流时该轴自由地运动。
若对于缠绕物的两个端部使用两个独立的推移系统，则这两个独立的推移系统可根据所提供使用的结构空间轴向并列地设置，或者也可轴向地设置在一个平面内，由此可减少驱动单元径向的或者轴向的结构尺寸。
在另一方案中，对于缠绕物的两个端部分别如此地施加一种力，使得这种力将一个合成力作用到该轴上，使得该轴相对于一个轴承作径向偏转。通过在操纵推移系统时使得该轴相对于轴承作这样的偏转，就加强了夹紧效果，从而附加地减小用于阻止旋转所需的力。
本发明也包括一种改进的实施方式，其中就像一个绞盘的多层缠绕的卷绳筒一样，也通过第二层、第三层和随后的层积累地进一步扩大了对轴的外部压力，其中，这种效应转换成对于系统的效率的提高。在这种方案中，至少另一个缠绕物或者螺旋弹簧如此地处于相同的轴向位置上、但在径向方向上处于外置的位置上，即，该缠绕物以其内侧表面通过径向置于其下方的缠绕物或者螺旋弹簧对轴的表面施加一种附加的径向压力。因为第一批绕线产生的摩擦连接力最大，所以这样一种径向多层布置有利于在轴向结构尺寸和位置保持能力之间的比例。除了提高效率以外，通过上述径向多层布置还可减少位置保持能力对于缠绕方向与载荷方向之间关系的依赖。
附图说明
附图表示一种根据本发明的装置的不同实施例，并在下述说明中对这些实施例进行更详细的阐述。附图示出：
图1具有一个根据本发明的位置保持装置的电动机的简图；
图2根据图1的侧视图；
图3根据本发明的推移系统的行程电磁铁的截面图；
图4至6一种位置保持装置的执行机构的不同的实施形式；
图7至10一种缠绕物的不同方案和支承；
图11至13推移系统的不同的立体布局；
图14具有两个重叠设置的缠绕物的实施例。
具体实施方式
图1表示一个例如用于调节汽车中运动部件的、电动机的变速驱动装置9，它具有一个电枢12和一个驱动元件14。电枢12设置在一个电枢轴11上，该电枢轴借助轴承16支承在驱动装置9的一个壳体18中。该壳体18包括例如用于电枢12的一个缸体20、一个用于一种相应的电子单元21的电子机匣22和一个用于容纳传动构件的传动装置24。为了随时在每个任意位置处能够闭锁该电机9，围绕电枢轴11卷绕一种缠绕物26，该缠绕物通过连接元件28与执行机构30相连接，该执行机构可借助一个推移系统32进行电调节。所述推移系统32在图1中具有一个双行程电磁铁34，该电磁铁借助电接头36与电子单元21连接，该电子单元可以接通和中断所述行程电磁铁34的供电。若例如在电激活双行程电磁铁34时，所述两个执行机构30被径向地向外挤压，则缠绕物26的两个端部38，40以相反的方向也径向地向外偏转，由此所述形成一个活结42的缠绕物26被拉紧，并且和电枢轴11的表面44形成摩擦连接。若供电中断，设置在行程电磁铁34中的复位弹簧46使执行机构30复位，由此使活结42扩展，这样电枢轴11又可在缠绕物26的内部中无干扰地旋转。缠绕物26例如可构成为由金属弹簧丝制成的螺旋弹簧，所螺旋弹簧例如具有一种圆形的横截面50(图9)或者具有一种四边形的横截面52(图5)。
在一个替代的方案中，也可如此将位置保持装置的功能原理颠倒过来：在无电流状态时推移系统32使缠绕物26与电枢轴11的表面44保持在摩擦连接中，并且在电激活状态时取消摩擦连接。
图2表示相同装置的一个侧面图，其中，在此缠绕物26的活结42在壳体18中如此地被导向，即活结42在松弛状态时不在轴11上摩擦。行程电磁铁34如此地设置，即一种压力54作用到缠绕物26的连接元件28上，以产生摩擦连接，并且相应的复位元件46重新拉回执行机构30。当推移系统32径向间隔距离地设置在轴11的旁边时，则在拉紧缠绕物26时附加地出现合成的径向力58，该径向力通过杠杆60使轴11相对于轴承16倾斜。
图3表示缠绕物26的第一端部38固定在壳体18上，仅第二端部40与一个简单的行程电磁铁34的执行机构30连接。其中，拉力56由壳体18承受，这样，相应地延长了执行机构30的调节行程，以便在活结42和表面44之间产生一种相应的附着摩擦。为了操纵马达制动装置，执行机构30被拉入到有电流的以截面表示的电磁铁34中。为了松开位置保持装置10，在切断电流后借助复位弹簧46将执行机构30又从电磁铁34中压出。
在图4中执行机构30设计成楔62，该楔在缠绕物26的两个固定的端部38，40之间移动。在此，缠绕物26例如设计成扁平带64，该扁平带根据楔62的位置或多或少强烈地压向轴11的表面44，以产生摩擦连接。
如图5所示，例如借助一个电激励器68对楔62进行调节，该激励器或者主动地沿着两个方向66调节所述执行机构30，或者也是借助一个复位元件46使执行机构30沿着一个方向复位。
在图6中，执行机构30设计成偏心轮70，该偏心轮通过旋转由推移系统32在缠绕物26的两个端部38，40也产生一种拉力56，这样，在活结42和表面44之间产生一种摩擦连接。在此缠绕物26也具有弹性特性。当偏心轮70复位(主动地或者通过复位弹簧46)时，该弹性特性促使松开活结42，并且因此使轴11自由运行。
图7表示一个作为缠绕物26的双活结带，该带是如此地缠绕轴11的，即，既产生两个自由端部38和40，也产生一个设计成环线74的第三端部74。这样一种布置可以与一个类似于图1至6的推移系统32组合，其中，在此为了产生摩擦连接，一方面在环线端部74、另一方面同时在两个自由端部38和40必须施加拉力56。若例如环线74固定在壳体上，则按照绳拉力原理这种要施加的拉力56在两个自由端部38和40处分成两半。电枢轴11具有作为驱动元件14的小齿轮82，该小齿轮例如可以安装一个未示出的齿轮，通过一个也是未示出的机构使该齿轮可以调节一个运动的部件。
在根据图8的方案变型中，第三端部的环线74穿过两个自由端部38和40，由此就减少了这样一种活结带的轴向扩展。在此也可有选择地将端部38和40、以及74部分地固定在壳体18上，或者在所有的端部处借助一个执行机构30进行拉或者推。
在根据图9的另一方案中，活结带具有一个围绕圆形钢丝芯50的包皮76。该包皮具有一种高的摩擦系数。该包皮例如可通过硫化物涂覆，因为在这种方法中可保证在芯50和摩擦层76之间的良好的附着。替代地或者附加地在一个变型中，轴11的表面由一种具有高摩擦的材料或者表面结构78构成，优选地由一种不旋转的橡胶套构成。
图10表示一个电动机操纵的执行机构80，该执行机构可旋转地支撑在轴11上。其中，例如缠绕物26的一个端部38固定在壳体18上，第二端部40固定在径向执行机构80上。为了产生一种摩擦连接，在径向执行机构80上设置一个电枢铁心82。可借助未示出的电磁铁使该铁心转动，这样，与径向执行机构80固定的第二端部40一起绕轴11旋转，由此使活结42拉紧。在此也可有选择地在电有源或者无源状态下产生所述摩擦连接。为了减少位置保持装置10的轴向扩展，缠绕物26也可设置在径向执行机构80的内部中。
图11表示另一种实施例，其中所述两个推移系统32径向地、或者说与轴11相切对置地设置，其中这两个端部38和40位于一个共同的直线上。由此，对轴11不产生合力58。轴11具有作为驱动元件14的例如一个摩擦轮83，该摩擦轮可借助闭锁装置10保持在一定的位置中。所述两个推移系统32位于一个共同的径向平面中，这样以径向扩展部位为代价，节省了轴向结构空间。
在根据图12的实施例中，两个推移系统32轴向并排地设置在轴11上。这样，以轴向扩展部位为代价减小了径向结构空间。在此，电枢轴11具有作为传动元件14的例如一个蜗杆84。由于附加的闭锁装置10，该蜗杆的效率运比自锁的蜗轮蜗杆传动装置的效率要高。
图13表示一种实施例的另一变形，其中，所述两个推移系统32以不同于180°的角度—例如大约为90°—设置在径向平面中。推移系统32固定在壳体18上，这样，当两个端部38和40偏转时通过执行机构30将一个合成的力58沿径向方向作用到轴11上。这种效果用于通过杠杆力臂60相对于轴承16产生对于轴11的附加的翻转力矩，这样，附加地阻止轴11的转动。
图14表示具有两个反向卷绕的缠绕物26的一种装置。第一缠绕物26以它的内侧表面位于轴11的外壳表面的直接作用附近。第二缠绕物27至少部分地在轴向相同的位置处包围着第一缠绕物。在所示形式中，缠绕体27具有一个减少了两个线圈数的缠绕长度。这允许在所述两个共轴的缠绕物26和27的各绕线开始端86和88以及绕线结束端87处，在具有执行机构30的一个作用链中功能上特别有效地设置两个推移系统32或者两个复位元件46。必要时在缠绕长度上也可变化的不同的横截面宽度使得即使在线圈数相同时这种设置也成为可能。在特殊使用情况中，也可以设想没有上述作用链的分开的力传递54，56。在所示方式中，特别是在易于弯曲的横截面结构的情况下与单个缠绕物的高横向位移变形能力相组合可以继续提高缠绕物的数量。
在此要说明的是，关于在所有附图中表示的实施例中各个特征相互组合的方案有很多。这样，例如横截面50，52、以及螺旋弹簧和活结带的几何布局是可以任意变化的。此外，执行机构30的数量以及它们的驱动机构也是可以变化的。这样，执行机构30例如是可磁性、电、气动或者液压地调节的，其中，缠绕物26的端部38、40的调节行程可以是线性运动或者旋转运动。本发明优选地可用于变速驱动装置中的马达制动，然而，它并不限于对于电枢轴11的制动，而是也可以用于不同传动装置中的任意的轴或者圆柱体的制动。这样，例如可轴向推移的圆柱体11或者工作行程电磁铁可以借助缠绕物26固定在某个轴向位置中。缠绕物26也可以设置在一个空心轴11中，这样可借助一种径向向外指向的压紧力将该空心轴固定在某个位置中。这种装置可以同样的方式适用于电整流的马达的轴，如带电刷的整流子电动机的轴、以及所有类型的电动机的轴。
Claims (21)
1.用于使可旋转地或者可轴向推移地支承的、具有一个表面(44)的轴(11)位置保持的装置(10)，其中围绕轴(11)设置一个缠绕物(26)，为了在缠绕物(26)和轴(11)的表面(44)之间形成一种摩擦连接，能对该缠绕物施加一种力(54，56)，其特征在于，所述力(54，56)用于位置保持并且由一个可主动操纵的执行机构(30，62，70，80)施加，所述执行机构至少与缠绕物(26)的一个端部(38，40，74)连接，缠绕物(26)是具有两个自由端部(38，40)和一个作为第三端部(74)的环线(74)的双活结带。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴(11)是一个电动机(9)的一个电枢轴。
3：按照权利要求1所述的装置，其特征在于，缠绕物(26)是具有至少两个端部(38，40，74)的活结带或者螺旋弹簧。
4.按照权利要求1至3中任意一项所述的装置(10)，其特征在于，缠绕物(26)和/或轴(11)的表面(44)具有一种带有高的附着摩擦系数的材料(78)。
5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，所述材料是一种橡胶类的包皮(76)。
6.按照权利要求1所述的装置(10)，其特征在于，所述两个自由端部(38，40)轴向地设置在第三端部(74)的环线(74)的内部。
7.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，缠绕物(26)由圆形钢丝(50)或者扁平带(64)制成。
8.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，由一个推移系统(32)操纵所述执行机构(30，62，70，80)，该推移系统具有一个电动的、气动的或者液压的驱动装置(81)，该驱动装置带有一个行程电磁铁(34)或者一个化学的或形状记忆的激励器(68)。
9.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，推移系统(32)具有一个带有两个执行机构(30，62，70，80)的双升程机构，这些执行机构同时使缠绕物(26)的至少两个端部(38，40，74)偏转。
10.按照权利要求9所述的装置(10)，其特征在于，缠绕物(26)的至少两个端部(38，40，74)对称地偏转。
11.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述至少一个执行机构(30)是楔(62)或者偏心轮(70)，该楔或者偏心轮使缠绕物(26)的至少一个端部(38，40，74)偏转。
12.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述至少一个执行机构(30，62，70，80)进行一种线性运动或者旋转运动，以便使所述至少一个端部(38，40，74)偏转。
13.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述至少一个执行机构(30，62，70，80)进行一种在轴(11)上的旋转，以便使所述至少一个端部(38，40，74)偏转。
14.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，通过借助于一种作用到端部(38，40，74)上的拉力(56)或者压力(54)来拉紧缠绕物(26)，从而产生摩擦连接。
15.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，缠绕物(26)的至少一个端部(38，40，74)固定在轴承(16)的一个壳体件(18，20，22，24)上。
16.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，推移系统(32)具有一个复位元件(46)，该复位元件如此设置，即当推移系统(32)激活时阻止在表面(44)和缠绕物(26)之间的摩擦连接。
17.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，推移系统(32)具有一个复位元件(46)，该复位元件如此设置，即当推移系统(32)激活时在表面(44)和缠绕物(26)之间产生摩擦连接。
18.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，两个推移系统(32)与轴(11)在轴向并列地设置，或者设置在一个径向的平面内。
19.按照权利要求18所述的装置(10)，其特征在于，两个推移系统(32)是两个电的行程电磁铁(34)。
20.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，为了形成摩擦连接，对于所述至少两个端部(38，40，74)如此地施加力(54，56)，即产生一个合成的径向力(58)，该力使轴(11)对于轴(11)的轴承(16)张紧，由此借助于一个附加的制动力矩来阻止轴(11)的旋转。
21.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，缠绕物(26)径向至少部分地被至少另一缠绕物(27)包围。
22.按照权利要求1至3中任一项所述的装置(10)，其特征在于，缠绕物(26，27)具有相反的缠绕方向，并且至少一个绕线开始端部(86，88)借助于执行机构(30)以及推移系统(32)与一个绕线结束端部相连接。
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