CN102639032B

CN102639032B - 线性致动器

Info

Publication number: CN102639032B
Application number: CN201080054771.9A
Authority: CN
Inventors: J·C·巴斯霍尔姆; J·G·亚伯拉罕森
Original assignee: Linak AS
Current assignee: Linak AS
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: EP2506741B9; CN102639032A; AU2010327158A1; PL2506741T3; RU2012127153A; WO2011066836A1; US20120240696A1; US8875592B2; DK2506741T3; JP2013513073A; EP2506741A1; EP2506741B1; JP5738884B2

Abstract

一种线性致动器，具有可逆电动机（3，11，26，27，34），该可逆电动机通过传动装置（4，12，24，25，35）驱动非自锁心轴（5，14，22，23，36），由此管形定位元件可以轴向移动，因为它以一个端部连接到心轴（5，14，22，23，36）上的心轴螺母（6，15）。该致动器包括快速释放装置（9，13），该快速释放装置用来从电动机（3，11，26，27，34）和从传动装置（4，12，24，25，35）的位于从电动机（3，11，26，27，34）到快速释放装置（9，13）的部分释放管形定位元件（7，16，28，29，37），使得心轴（5，14，22，23，36）由管形定位元件（7，16，28，29，37）上的载荷开始旋转。该致动器还包括制动装置，当启动快速释放装置（9，13）时，该制动装置用来控制管形定位元件（7，16，28，29，37）在外部载荷下的速度。该制动装置由离心制动装置（38，60）构成，通过该离心制动装置可以提供一种构造，在该构造中，当启动快速释放装置（9，13）时，降低速度是自控制的。

Description

线性致动器

技术领域

本发明涉及如权利要求1的前序中所述的线性致动器。

背景技术

在用于医院和护理的床中，用来承载床垫的表面分成靠背部分和靠腿部分，并且也典型地具有中间部分。用于背和腿的部分可以各通过线性致动器绕水平轴线被单独地调节，参考例如EP0498111A2J.NesbitEvans&CompanyLtd。

在某些情况中，例如在心力衰竭的情况中，至关重要的是，在没有线性致动器的电动机和传动装置的情况下能够将靠背部分从直立位置降低到水平位置。由于这个目的，已知为“单致动器类型”的线性致动器配备快速释放装置，该快速释放装置从电动机和传动装置的至少一部分释放致动器的心轴。从全部是LinakA/S的EP0577541A1，EP0685662A2，WO03/033946A1和WO2006/039931A1已知这种类型的线性致动器的例子。注意到，该致动器的心轴是非自锁的，由此连接到心轴螺母的管形定位元件上的载荷开始心轴的旋转。该心轴将由于载荷而加速，由此定位元件将以渐增的速度向着端部位置移动，并且当靠背部分达到其水平位置时，靠背部分将以类似碰撞的方式立即制动。对于已经受创伤的病人来说这是有害的，并且此外，这是床构造和线性致动器的严重过载。

由于病人周围的情况基本上是混乱无序的，因此另外存在相当大的危险是，当靠背部分不可控制地快速到达水平位置时，有人被卡在靠背部分和靠背部分嵌在其中的上框架之间。这个问题以前已经在EP0944788B1LinakA/S中被认识到，EP0944788B1LinakA/S涉及一种线性致动器，该线性致动器具有快速释放装置和制动装置，当心轴从电动机和传动装置被释放时，该制动装置用来控制心轴的速度。EP0944788B1中的特定实施例涉及充当制动弹簧的卷簧，该卷簧上紧在静止接触表面上。通过卷簧与该接触表面的接触的受控制的放松，可以控制心轴的速度。该构造就现状看来还好，然而，需要操作者的灵敏以便均匀地控制该速度。此外，该构造是相当复杂的。从EP1592325B1DewertAntriebs-和SystemtechnikGmbH已知一种构造，其中在管形定位元件的外端部和叉形前支架上安装蜗轮装置，该蜗轮装置驱动连接到静止的对应圆锥形制动元件的圆锥形元件。圆锥形制动元件在其与圆锥形元件的接合中是弹簧加载的，该圆锥形元件由蜗轮装置驱动。借助操作把手，可以将圆锥形制动元件拉出其与蜗轮装置上的圆锥形元件的接合，由此管形定位元件将开始旋转，引起心轴螺母开始在心轴上向内旋转。通过将圆锥形制动元件或多或少地拉出其与蜗轮装置上的圆锥形元件的接合，可以控制管形定位元件的降下速度。

注意，也已知没有管形定位元件的致动器，但其中心轴螺母被实施为定位元件，并且在该定位元件处该致动器被紧固到致动器构件于其中的构造中。从WO96/12123DietmarKoch知道这种致动器的例子。这些类型的致动器典型地用于扶手椅或躺椅。

对于家用的床，在20世纪80年代末期开发出电动机驱动装置，其中线性致动器构造到共有外壳的每个端部中。电动机驱动装置安装在用于床的靠背部分和靠腿部分的枢轴上。这些枢轴设置有臂，该臂延伸到外壳中，在那里它靠在心轴螺母上，该心轴螺母被实施为滑动元件。这些双线性致动器已经被进一步开发使得它们也可以用于护理床。这种双线性致动器例如从WO89/10715EckhartDewert和DE3842078A1NikoGesellschaftfürAntriebstechnikmbH和WO2007/112745A1LinakA/S已知。在DE29612493U1DewertAntriebs-和SystemtechnikGmbHCo中涉及具有快速释放装置的这种致动器的例子。

发明内容

本发明的目的是提供另一种方案，该另一种方案用于管形定位元件当它从电动机和传动装置被释放时的受控制的降下或缩回。

根据本发明，该线性致动器的特征在于，制动装置由当启动快速释放装置时连接到心轴的离心制动装置构成，替代地，该制动装置由当启动快速释放装置时连接到管形定位元件的离心制动装置构成。由此，可以提供一种构造，其中当启动快速释放装置时降下速度是自控制的。换句话说，没有必要依靠操作者的能力来控制该速度。原则上，快速释放装置也可以被锁定在其启动位置中，使得在病人的紧急情况中操作者可以做一些其它事情。当靠背部分达到其水平位置时，它可以被布置成使得快速释放装置的操作被自动释放，使得心轴/管形定位元件再被连接并且致动器准备用于正常操作。

为了获得离心制动装置的改进的效果，用来增加离心制动装置的旋转的齿轮在另外的改进型中位于离心制动装置和心轴或管形定位元件之间的连接中。有利地，实施成使得当启动快速释放装置时连接该齿轮。

在特别紧凑的实施例中，该驱动装置由行星齿轮装置构成并且该传动装置由蜗轮装置构成，其中蜗轮由行星齿轮装置的齿圈构成。该心轴连接到行星轮保持器并且太阳轮连接到离心制动装置和快速释放装置，使得太阳轮在正常操作期间被保持。

附图说明

下面将参考附图更充分地描述根据本发明的线性致动器，其中：

图1示出包括快速释放装置的已知线性致动器；

图2示出根据本发明的致动器的示意性构造；

图3以透视图示出双致动器的视图，其中底盖已经被移除；

图4示出用于双致动器的根据本发明的致动器的构造；

图5示出离心制动装置的分解视图；

图6示出图5中的离心制动装置的旋转部分；

图7示出图5中的离心制动装置的行星齿轮；

图8-11示出离心制动装置的替代实施例；

图12示出行星齿轮的替代实施例；并且

图13示出根据本发明的致动器的示意性构造。

具体实施方式

如从图1中看出的，致动器1的主要部件是外壳2，该外壳具有可逆电动机3，该电动机通过蜗轮装置4驱动具有心轴螺母6的心轴5，管形定位元件7紧固到该心轴螺母，该管形定位元件也称为内管，该内管由外管8包围。在管形定位元件7的端部设置用于安装致动器1的安装支架83。所述的致动器1设置有快速释放装置9并且在EP0685662B1LinakA/S中被进一步论述，并且此处参考EP0685662B1。用于线性致动器的快速释放装置的替代实施例还在WO2006/039931A1LinakA/S中被详细论述。

附图的图2示意性地示出根据本发明的线性致动器10，该线性致动器包括：可逆低电压直流电动机11；传动装置12；快速释放装置13；具有心轴螺母15的心轴14；和管形定位元件（内管）16。在管形定位元件16的端部设置用于安装致动器10的安装支架84。心轴14通过齿轮装置17连接到离心制动器18。齿轮装置17用来为离心制动器18增加心轴的旋转速度。齿轮装置17可以是简单的带齿齿轮装置或更复杂的齿轮，诸如行星齿轮。

在图3中，示出用于护理床或家用床的示出为打开的双致动器80。双致动器80包括共有外壳19，该共有外壳在每一个端部中具有线性致动器20、21。外壳19由两个部分构成，其中上部分为外壳并且下部分为底盖（未示出）。致动器20、21包括心轴22、23，该心轴通过传动装置24、25由可逆低电压直流电动机26、27驱动。在心轴22、23上，构造为块形定位元件28、29的心轴螺母在外壳19中被引导。在外壳19的上侧，存在横向凹口30、31，该横向凹口分别用于靠背和靠腿部分的枢轴。通过侧向可位移盖子81可以接近横向凹口，该盖子仅仅示出为在一个端部连接。在枢轴上存在臂32、33（在这里构造为爪），该臂在心轴22、23的每一侧上抓下并且邻接定位元件28、29的一个端部。这种构造基本上是已知的，参考例如WO2007/112745LinakA/S。

在图4中示出用于图3中的这种类型的双致动器80的根据本发明的线性致动器20、21。如之前公开的，这种线性致动器20、21构造有可逆低电压直流电动机34，传动装置35，具有构造为定位元件37的心轴螺母的心轴36。可以从心轴36释放传动装置35的快速释放装置82与传动装置35结合地定位。心轴36连接到离心制动装置38，该离心制动装置包括用来为离心制动装置38增加心轴36的旋转速度的齿轮（未标识）。该齿轮可以是简单的带齿齿轮或更复杂的齿轮，诸如行星齿轮。

在图5中，以分解透视图示出图4中的离心制动装置38的实施例。离心制动装置38的外部包括圆柱形外壳39，底部零件40和前部零件41。圆柱形外壳39的一部分用作用于离心制动装置的旋转部分（即，转子42和制动块43、44、45、46）的鼓轮（drum）。圆柱形外壳39的另一部分用于容纳行星齿轮装置47（见图7中详细描述）。行星齿轮装置47的行星轮48、49、50（见图7）的轴（未示出）的一个端部被紧固到轴外壳51，并且这些轴的另一端部被紧固到端部零件52。轴外壳51包括凸台53，轴承54的内轴承衬套被紧固在该凸台上。轴承54的外轴承衬套被紧固到前部零件41的内侧（例如，通过过盈配合）。轴外壳51的端部表面55通过垫圈56被紧固到致动器的心轴。行星齿轮47包括具有内齿的齿圈57，该齿圈被紧固到圆柱形外壳39的内侧。

太阳轮58通过轴（未示出）连接到转子42，该轴在转子端部被固定在底部零件40中的孔（未标识）中。离心制动装置38可以通过启动致动器20、21的快速释放装置而制动致动器的心轴22、23、36的旋转速度。这以以下方式进行。通过快速释放装置的启动，从传动装置24、25、35释放心轴。由于定位元件（心轴螺母）28、29、37上的载荷，心轴22、23、36将开始旋转，由此定位元件（心轴螺母）28、29、37开始向着传动装置24、25、35移动。心轴22、23、36的旋转直接传递到行星轮48、49、50的旋转，行星轮的旋转通过太阳轮57引起转子42的旋转。由于行星轮47的齿轮传动，太阳轮57的旋转速度将高于心轴22、23、36。制动块43、44、45、46将被转子带动，并且由于离心力的影响，将随着旋转速度增加而沿径向向外方向位移。当制动块43、44、45、46的外侧撞击外壳39的内侧时，摩擦形成在接触表面中，由此转子42并且因此心轴22、23、36的旋转被制动。制动块43、44、45、46上的离心力与心轴22、23、36的旋转速度的增加同时地增加，由此制动块43、44、45、46和外壳39的内侧之间的接触表面中的摩擦相应地增加。应当理解，当定位元件28、29、37到达其止端时，心轴的旋转终止。

根据致动器上的最大载荷，可以确定离心力可以制动的最大制动效果，并且因此确定最大下降速度。必须想到，在任何情况下都不允许该制动阻碍致动器的管形定位元件的下降。通过将橡胶环（未示出）布置在每一个制动块的外侧上的凹口92（为了清楚起见，仅仅标识制动块43上的凹口）中，可以消除这种阻碍。橡胶环通常将制动块43、44、45、46固定到转子42。橡胶环引起在获得制动效果之前施加在制动块43、44、45、46上的离心力必须具有一定大小。在替代实施例中，转子42和制动块43、44、45、46之间的每一个滑动连接可以包括弹簧。

在图6中示出图5中的离心制动装置的所有旋转部分，包括转子42，制动块43、44、45、46和圆柱形外壳39。转子42包括四个臂，制动块43、44、45、46的每一个可以在该臂中滑动。制动块的特性和数量并且因此转子的构造可以变化和改变使得可以获得希望的制动效果。

图7示出图5中的离心制动装置38的行星齿轮47。行星齿轮包括齿圈57，三个行星轮48、49、50和太阳轮58。如结合图5描述的，行星齿轮包括轴外壳51和端部零件52。

人们认识到，离心制动装置可以被永久连接使得它在致动器的正常操作期间被带动。在另一方面，这在能量方面是不适当的，由于它需要一定的、虽然是小量的能量来保持制动装置运动，虽然该速度自身不足以启动制动元件。因此有利的是，在启动快速释放装置之前不连接离心制动装置。

图8示出离心制动装置60的替代实施例，该离心制动装置包括静止外壳61，该静止外壳容纳轴承，转子62放置在该轴承中，该转子连接到致动器的心轴。两个相同的3分支驱动板63、64被紧固到转子62的凸台的每一侧，使得驱动板63、64的中心轴线与转子62的旋转轴线重合。注意，图8、9、10和11中的视图是相同的，但驱动板63在图9和11中被移除。由于在图8和10中驱动板63遮蔽驱动板64，因此在图11中可以最佳地看到驱动板64。由于两个驱动板63、64是相同的，因此仅标识驱动板63，但对于驱动板64，其技术特性是相同的。在两个驱动板63、64上的臂65、66、67的每一个之间并且接近在臂的端部，制动杆68、69、70和飞重71、72、73通过销74、75、76被成对地铰接。销74、75、76在孔中被紧固到两个驱动板63、64。成对地铰接的制动杆68、69、70和飞重71、72、73还在每一侧上与连接杆77、78、79连接。连接杆77、78、79的一个端部铰接到制动杆68、69、70并且另一端部铰接到飞重71、72、73。注意，与驱动板64在相同侧上的连接杆没有被示出。

当不启动快速释放装置时，在驱动板63、64和连接杆77、78、79之间安装在制动杆68、69、70上的橡胶元件（未示出）保证飞重被保持在转子62的凸台上。

当启动快速释放装置并且从电动机和传动装置释放心轴时，管形定位元件上的载荷将使心轴旋转并且因此将使离心制动装置的转子62旋转。然后，飞重71、72、73被甩在制动装置的外壳的内侧上并且启动制动，见图10和11。随着心轴的速度增加，飞重71、72、73以更大的离心力被甩在制动装置61的外壳中的侧壁上，并且由于接触表面中的摩擦，制动变得更有力。在旋转期间，连接杆77、78、79用作角杠杆臂，该角杠杆臂有助于加强这种摩擦。借助连接杆77、78、79获得的加强的制动效果导致这个离心制动装置不必通过齿轮装置连接到心轴。

参考图12，该图是行星齿轮85的原理示意图，该行星齿轮85包括太阳轮86，行星轮87，行星轮保持器88、89和具有内部齿的外部齿圈90。致动器的传动装置由蜗轮装置构成，其中蜗杆91由电动机的驱动轴的延伸部分构成。蜗轮装置的蜗轮由行星齿轮85的齿圈90构成，该齿圈具有外部蜗轮齿。心轴（未示出）通过轴端部连接到行星轮保持器88、89。太阳轮86连接到离心制动装置并且也连接到快速释放装置，使得太阳轮86在正常操作期间被保持。在正常操作期间，电动机通过蜗杆91驱动齿圈90，由此行星轮保持器88、89通过行星轮87开始旋转并且因此心轴旋转。同时，太阳轮86由快速释放装置保持。通过快速释放装置的启动，释放太阳轮86。然后，心轴上的载荷将驱动行星轮保持器88、89并且因此驱动行星轮87转动。由于蜗轮装置是自锁的，因此齿圈90将静止不动并且行星轮87随后将旋转太阳轮86。太阳轮86驱动离心制动装置并且因此心轴的速度减小。通过行星齿轮中的1:3的齿轮传动（增速传动），与心轴相比以相对高的速度驱动离心制动装置的转子转动，并且因此获得良好的制动效果。在正常操作期间，行星齿轮85具有1.5的减速比。

在附图的图13中示意性地示出根据本发明的线性致动器93，该线性致动器由以下部分组成：可逆低电压直流电动机94；传动装置95；具有心轴螺母98的心轴97；和管形定位元件（内管）99。用于安装致动器93的配件100放置在管形定位元件99的外端部。通过齿轮101连接到离心制动装置102的快速释放装置96放置在配件100和管形定位元件99之间。在致动器93的正常操作期间，配件100将相对于管形定位元件99固定。通过快速释放装置96的启动，从配件100释放管形定位元件99，由此管形定位元件99可以相对于该配件自由旋转，例如，通过轴承连接（未示出）。然后，配件100上的压力载荷将传递到管形定位元件99并且引起其沿向内方向旋转。注意到，致动器的心轴97在管形定位元件99旋转期间被固定。管形定位元件99的旋转被连接到其上的离心制动装置102制动。通过将离心制动装置102连接到齿轮101可以增加这个制动效果，该齿轮例如可以是本申请中其它地方提及的类型的行星齿轮。由此，可以控制管形定位元件99的旋转速度。因此，管形定位元件99可以以希望的速度沿向内方向移动。

Claims

1.一种线性致动器，其中可逆的电动机(3，11，26，27，34，94)通过传动装置(4，12，24，25，35，95)驱动非自锁心轴(5，14，22，23，36，97)，由此，被保持防止旋转的管形定位元件(7，16，28，29，37，99)能够轴向移动，因为它连接到所述心轴(5，14，22，23，36，97)上的心轴螺母(6，15，98)或与所述心轴螺母成一体，并且其中所述线性致动器还包括快速释放装置(9，13，96)，所述快速释放装置用来从所述电动机(3，11，26，27，34，94)释放所述管形定位元件(7，16，28，29，37，99)，并且还从所述传动装置(4，12，24，25，35)的、从所述电动机(3，11，26，27，34)延伸到所述快速释放装置(9，13，96)的部分释放所述管形定位元件(7，16，28，29，37，99)，使得所述心轴(5，14，22，23，36)或所述管形定位元件(99)通过所述管形定位元件(7，16，28，29，37，99)上的载荷开始旋转，并且所述线性致动器还包括制动装置，当启动所述快速释放装置(9，13，96)时，所述制动装置用来控制所述管形定位元件(7，16，28，29，37，99)在外部载荷下的速度，其特征在于，所述制动装置包括离心制动装置(38，60，102)，所述离心制动装置连接到所述心轴(5，14，22，23，36)或所述管形定位元件(99)。

2.根据权利要求1的线性致动器，其特征在于，所述快速释放装置(9，13)设置在所述心轴(5，14，22，23，36)与所述传动装置(4，12，24，25，35)之间，使得当所述快速释放装置(9，13)启动时，所述心轴(5，14，22，23，36)通过管形定位元件(7，16，28，29，37)上的载荷开始旋转。

3.根据权利要求1的线性致动器，还包括设置在管形定位元件(99)外端的配件(100)，其中所述快速释放装置(96)布置在所述管形定位元件(99)的外端部和所述配件之间，以便从所述配件(100)释放所述管形定位元件(99)，使得所述管形定位元件(99)通过其上的载荷开始旋转。

4.根据权利要求2或3的线性致动器，其特征在于，在所述离心制动装置(38，60，102)和所述心轴(5，14，22，23，36)或所述管形定位元件(99)之间的驱动连接中存在齿轮装置(17，47，101)，用于增加所述离心制动装置(38，60，102)的旋转。

5.根据权利要求4的线性致动器，其特征在于，当启动所述快速释放装置(9，13，96)时，所述齿轮装置(17，47，101)与所述快速释放装置接合。

6.根据权利要求4的线性致动器，其特征在于，所述齿轮装置是具有太阳轮(86)、行星轮(87)、行星轮保持器(88，89)和外部齿圈(90)的行星齿轮(85)，并且其中所述传动装置是蜗轮装置，其中蜗杆(91)是电动机轴的延伸并且蜗轮由具有外蜗轮齿的齿圈(90)构成，并且其中所述心轴连接到所述行星轮保持器(88，89)，并且其中所述太阳轮(86)连接到所述离心制动装置(38，60)并且也连接到所述快速释放装置，使得所述太阳轮(86)在正常操作期间被保持。

7.一种用于根据权利要求1的线性致动器，其中所述离心制动装置包括：静止鼓轮(61)，所述静止鼓轮具有带有壁的圆柱形腔，所述壁用作制动表面；转子(62)；紧固到所述转子(62)的至少一个驱动板(63，64)；至少一个飞重(71，72，73)，所述至少一个飞重布置在所述静止鼓轮(61)的圆柱形腔中并且旋转铰接到所述驱动板(63，64)；至少一个制动杆(68，69，70)，所述至少一个制动杆与至少一个飞重一起铰接到所述驱动板(63，64)；至少一个连接杆(77，78，79)，所述至少一个连接杆以一个端部可枢转地连接到飞重不与其铰接在一起的制动杆(68，69，70)，使得当所述飞重(71，72，73)和所述制动杆(68，69，70)被甩在所述静止鼓轮的圆柱形腔的壁上时，制动杆(68，69，70)、连接杆(77，78，79)和飞重(71，72，73)之间的相互作用增加所述飞重(71，72，73)和所述制动杆(68，69，70)在所述静止鼓轮的腔的壁上的挤压。

8.根据权利要求7的线性致动器，其特征在于，飞重(71，72，73)和制动杆(68，69，70)在所述静止鼓轮(61)的圆柱形腔的壁处被铰接到所述驱动板(63，64)。

9.根据权利要求7的线性致动器，其特征在于，飞重(71，72，73)和制动杆(68，69，70)在所述静止鼓轮(61)的圆柱形腔的壁处被铰接到所述驱动板(63，64)，该离心制动装置包括三个飞重(71，72，73)和三个制动杆(68，69，70)并且也包括三个连接杆(77，78，79)，并且其中所述飞重(71，72，73)在其被甩在静止鼓轮的圆柱形腔中的壁上的甩开位置中的外侧与所述制动杆(68，69，70)的外侧一起覆盖所述壁的整个圆周或所述壁的近似整个圆周。