CN103821850A - 双向制动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于移动可动障碍物的驱动操作器，该驱动操作器包括具有可绕轴线（X）旋转的轴（20）的电动机（10），该轴联接到第一可旋转盘（60）和与第一盘同轴的第二盘（90），第二盘（90）能够从第一盘接收将被传递至障碍物的旋转运动。为了改善力矩传递并简化整体结构，所述第一和第二盘包括互相面对的表面，每个表面上具有相对于垂直于所述轴线的平面倾斜的斜面（64，92），一个盘的斜面的形状构造成沿所述轴线推动跟着旋转的另一盘的斜面。

Description

双向制动器

技术领域

本发明总体上涉及例如机电类型的驱动操作器，其中，设置有制动器。特别是，本发明适用于例如用于移动障碍物的管状齿轮电动机。障碍物的其它示例包括滑动或摆动大门、门、车库门、百叶窗、窗帘或护窗板（shutter）、自动门。

背景技术

用于可动障碍物的齿轮电动机通常配备有制动器，当障碍物静止时，该制动器必须确保保持障碍物的静止位置。为了安全起见，必要的是，障碍物将保持在其位置，没有不受控制的运动，不会导致伤害用户。

EP1324466中描述了用于电动机的公知的制动系统。

当电动机空转时，弹簧（6）将固定到驱动轴（8）上的引导盘（1）、沿轴向自由滑动但不旋转的制动盘（2）以及与从动轴（7）一体的盘（3）按压在一起，以形成一个组。这三个盘（1）、（2）和（3）形成的组通过弹簧压缩而相互锁定。当电动机在工作时，驱动轴（8）和销（5）旋转，销（5）在衬套（4）的斜面上滑动，使它进行使多个盘分开的轴向运动并允许盘（1）通过销（12）驱动从动盘（3）。

EP1324466的缺点主要是：

-制动盘（2）仅利用弹簧（6）的推力挡住从动盘（3），弹簧（6）的强度是有限的，如果超过特定负载，盘（3）可能滑动；

-当施加到从动轴（7）上的力矩（例如，窃贼试图强制打开/升起卷帘或护窗板）大于弹簧（6）所产生的力矩时，盘（1）、（2）、（3）滑动，护窗板或障碍物可能被打开。为了避免这种情况，需要使用能够保证非常高的负载的弹簧和构件，这对成本有相当大的影响。

US3667578示出了用于打开或关闭阀的双向制动器。该制动器包括使用球使盘产生为实现制动动作所必须的纵向/轴向运动。该系统不适用于本文讨论的类型的齿轮电动机，因为可用的空间非常不同并且运行时的力没有可比性。特别是，用于容纳不同构件的可用空间很小，因此球的结构及其斜面是有问题的，以致于需要使用非常耐磨和昂贵并且难以加工（例如金属）的贵重材料。事实上，相互作用的表面应该非常小并且是弯曲，并且在接触点上应该有容易损害其整体性的非常高的压力点，从而存在破坏制动器和使之失效的风险。

因此需要改善本领域的这种状态，特别是通过生产制造简单但在成本和规模上对其市场份额是有效的和/或兼容的上述类型的操作器。

发明内容

这可以通过根据权利要求1的驱动操作器实现，即，该驱动操作器包括：

具有可绕轴线旋转的轴的电动机，该轴联接到：

-第一可旋转盘，和

-与第一盘同轴的第二盘，第二盘能够从第一盘接收将被传递至障碍物的旋转运动，

其中，所述第一和第二盘包括互相面对的表面，每个表面上具有相对于垂直于所述轴线的平面倾斜的斜面，一个盘的斜面的形状构造成沿所述轴线推动跟着旋转的另一盘的斜面。

在相邻的盘上存在一个或多个斜面或斜坡是有利的，因为这样产生的联接允许同时传递轴向平移和旋转运动。由于没有如EP1324466中所述的球或滑动塞，该机构具有小尺寸和高可靠性，因此是特别有利的。斜面之间的相互接合产生了较大的接触表面，并且可以使用更廉价的材料（例如塑料）和更均匀地分布应力，从而延长制动器的构件的使用寿命。

需要注意的是，有很多与轴相关的涉及第一和/或第二盘的构型。例如，两个盘或仅其中一个盘与所述轴一体旋转，但相对于所述轴沿轴向自由滑动（例如通过棱柱对）。或者，第一盘可以与所述轴是一体的并且第二盘与第二轴是一体的，第二轴用于将力矩传递给障碍物。第一个系统更紧凑，第二个系统允许容易地实现类似于离合器的机构。

根据优选实施例，第一和第二盘可以通过它们的斜面的直接接触（最大的紧凑性和简单性）互相传递旋转运动，或者它们之间有第三物体，例如橡胶减震器或具有低磨损性能和/或能够散发斜面上产生的热的元件。

为了与其余构件形成最大的紧凑性和兼容性，第三物体可以是第三盘，第三盘插置在另外两个盘之间并与它们同轴并且设置成从第一盘向第二盘传递旋转运动。该第三盘可以具有上面描述的功能和/或附加地具有新功能。

特别优选地，第三盘在另外两个盘之间并相对于另外两个盘沿轴向移动。

第三盘给予所述装置至少两个不同的工作构型（或自由度），所述不同的工作构型对应于第三盘的不同的轴向位置。适当地利用它们可以增加制动器的制动力和/或功能。

优选地，第三盘具有两个面，这两个面分别面向第一和第二盘，每个面包括至少一个斜面，所述斜面的形状构造成用于与相邻的盘的斜面联接并传递和/或接纳来自所述相邻的盘的斜面的运动。事实上，斜面可以用于操作第三盘，具有如上所述的优点，并且/或者还可以利用传递到该斜面上的外部抵抗力矩。

第三盘或所述盘中的其中一个的轴向位移可以用于例如作为测量应力或工作条件的系统或用于改善其在制动构型中的抓紧力，见权利要求7。

可以有设置成朝向制动元件推动第三盘或所述盘中的至少一个的弹性元件。它既要保证施加在第三盘或所述至少一个盘上的最小推力，又要提高制动器的反应性，从而导致第三盘或所述至少一个盘朝向制动元件瞬时加速。

弹性元件可以安装在驱动操作器内的不同位置处，例如布置在第三盘与另外两盘中的其中一个之间（尺寸紧凑性和响应速度）和/或在第三盘与操作器的壳体之间。

径向对称允许补偿施加在制动构件上的扭转力矩。因此，操作器可以包括布置在至少一个盘上的关于所述轴线径向对称的多个所述平面。

从属权利要求中包含有更有利的变型方案。

附图说明

下面参考附图给出的描述涉及驱动操作器的制动器的优选实施例并且将突出其优点，其中：

图1示出了制动器的爆炸图；

图2示出了从制动器的不同角度观察的爆炸图；

图3示出了制动器处于制动构型的纵向剖视图；

图4示出了制动器处于未制动构型的纵向剖视图；

图5-6示出了制动器的第一构件（第一盘）的两个透视图；

图7-8示出了制动器的第二构件（第二盘）的两个透视图；

图9-10示出了制动器的第三构件（第三盘）的两个透视图；

图11示出了制动器的变型方案的竖向剖视图。

具体实施方式

图中示出了具有制动器MC的管状类型的齿轮电动机的一部分。制动部分定位在电动机10的下游，该电动机10产生旋转运动以移动可动障碍物（未显示）并且该旋转运动通过花键输出销22传递到机械减速器（未显示），例如行星型减速器。

通常机械减速器通过滑轮、机械臂、齿轮或其它机械传动装置移动障碍物。当移动时，障碍物总是施加与电动机10所施加的运动相反的变化的抵抗力矩（由其重量、摩擦、户外天气因素等造成）。

通常作为管状驱动器的一部分的制动器MC容纳在柱状壳体（未显示）内部，附图中示出了该柱状壳体的纵向轴线X。

电动机10具有与轴线X同轴的输出轴20，在输出轴20上键连接有设置有横向枢轴或销30的衬套或塞子12。

电动机10的端部的一部分容纳在空心柱体或帽14中，该空心柱体或帽14容纳下面描述的整个机构。在塞子12上安装有第一盘60，第一盘60具有用于紧密地接纳销30的槽62以及用于允许销12的自由端通过的中央通孔63（见图7和图8）。

在帽14内部并围绕盘60固定有（不可旋转）由具有高摩擦系数的材料制成的环50。

朝向销22按顺序设置有第二和第三盘70、90，它们具有大致相等的（但也可以是不同的）直径。

现在参考图3和图4的剖面，我们可以注意到，盘60、70、90都沿着纵向轴线X布置并且利用它们的分别由63、73、93指示的中央孔（见图5-10）围绕销12安装。

销12在自由端设置有座，耐火销（segger pin）或开口销16固定在该座中，其作用是盘90可围绕销12转动但通过开口销或耐火销16沿轴向锁定。

盘60通过销30互锁到具有互补形状的槽62内而与销12形成一体。盘60插在销12上且抵靠在销30上，因此盘60不能朝向电动机10沿轴向移动。

盘70不仅可以在销12上空转，而且可以沿轴线X在两个盘60、90之间在两个方向上轻微地平移。

位于两个盘70、90之间且围绕它们的外周边缘的螺旋弹簧18推动第一盘并使第一盘移动抵靠着具有大约相同的直径的环50。

盘70在分别面向盘60和90并与它们接触的两个面上具有一系列斜面或斜坡72、74。

面72可以倚靠着制造在盘60的相邻面上的斜面64，同时面74可以倚靠着制造在盘90的相邻面上的斜面92。

面64、72、74、92相对于与轴线X正交的平面倾斜并制造成互相配合，从而确保大的接触表面。

经实验证实，螺旋形设计是最适合实现这种平面的。

工作原理

制动器MC具有两个工作状态：主动制动（电动机10静止，图3）和不制动（inactive brake）（电动机10工作，图4）。

当电动机10使轴20旋转时，销12的旋转通过塞子30使得第一盘60旋转。盘60的斜面64接触并倚靠在盘70的面72上，使其旋转和朝向销22沿轴向移动（面64、72相对滑动）。盘70抵抗弹簧18的反向力（见箭头F1）以及护窗板或障碍物的反向抵抗力矩从盘50脱离。

盘70的纵向移动现在通过与第一盘60接触而使盘70旋转，并且当倚靠在盘90上时结束。面74首先在面92上轻微地滑动，然后当发生重叠和接触时，它们将旋转运动传递给盘90，盘90将其传递至小齿轮22。第二可动盘70的轴向移动还导致弹簧18压缩。

电动机10静止时，没有力矩传递给销12和销22，销22从外部（例如由护窗板的重量给出）接收相反方向的抵抗力矩。抵抗力矩将反向旋转施加于盘90，盘90通过斜面或斜坡92与面74的联接使可动盘70转动并沿轴向朝向环50移动直到可动盘70抵靠在环50上（见箭头F2）。环50防止盘70进一步旋转，这因此也锁定了障碍物。

制动力矩由盘70和盘50之间的摩擦力决定，如果将它们压在一起的力增大，则制动力矩增大。

需要注意的是，制动器MC利用由小齿轮22传递的外部抵抗力使盘70抵靠着盘50夹得更紧。弹簧18的确具有按压效果并因此具有制动动作，但其主要用于降低制动器的介入时间和产生更快的反应。确实在某些情况下滚子或障碍物的停止位置所对应的抵抗力矩非常小或没有，因此制动的及时性不能总是得到保证。弹簧的动作是在任何情况下都保证制动的及时性。

当电动机10静止时，齿轮22从外部获得力而被迫旋转得越多（例如，窃贼试图通过推动而施加力于护窗板上），盘90通过面92推动面74而将盘70推至盘50上的力越大，制动力越大。

示例中的盘50固定在柱体14上，但可以固定在可动盘70上的合适的座中，从而在盘50与柱体14内部的座之间传递摩擦力和制动表面。

图11示出了制动器的变型方案，其中使用相同的附图标记来指示与前述构件基本相同的构件，并且不再详细描述。仅说明的是，仍然具有设置有斜面并且具有已描述功能的三个盘60、70、90。

区别在于：不同的构件具有高摩擦系数。前述的盘50现被两个盘50a、50b代替，其中一个盘可在另一个盘上滑动。盘50a与中间盘70一体，而盘50b与帽14一体。盘50a、50b可以选择成由适合产生优良的摩擦和制动效果的材料制成。不仅可以选择这些材料以提供最大化的连接效率，而且其余构件、特别是盘70可以由不同材料制成以改善其它性能。换言之，设计自由度增加，从而消除了由材料施加的约束。

Claims (12)

1.一种用于移动可动障碍物的驱动操作器，包括：

具有可绕轴线（X）旋转的轴（20）的电动机（10），该轴联接到：

-第一可旋转盘（60），和

-与第一盘同轴的第二盘（90），第二盘（90）能够从第一盘接收将被传递至障碍物的旋转运动，

其特征在于，所述第一和第二盘包括互相面对的表面，每个表面上具有相对于垂直于所述轴线的平面倾斜的斜面（64，92），一个盘的斜面的形状构造成沿所述轴线推动跟着旋转的另一盘的斜面。

2.根据权利要求1所述的驱动操作器，其特征在于，所述第一和/或第二盘与所述轴一体旋转。

3.根据权利要求1或2所述的驱动操作器，其特征在于，所述第一和第二盘设置成通过它们自有的斜面的直接接触来传递旋转运动。

4.根据权利要求1或2所述的驱动操作器，其特征在于，该驱动操作器包括位于第一和第二盘之间的第三物体，例如橡胶减震器。

5.根据权利要求1或2所述的驱动操作器，其特征在于，该驱动操作器包括位于第一和第二盘之间的具有低磨损性能和/或能够散发斜面上产生的热的元件。

6.根据权利要求4所述的驱动操作器，其特征在于，所述第三物体包括第三盘（70），第三盘（70）插置在所述另外两个盘之间并与它们同轴并且设置成从第一盘向第二盘传递旋转运动。

7.根据权利要求6所述的驱动操作器，其特征在于，第三盘能够在所述另外两个盘之间并相对于所述另外两个盘沿轴向移动。

8.根据权利要求4或5所述的驱动操作器，其特征在于，第三盘包括两个面，这两个面分别面向所述第一和第二盘，每个面包括至少一个斜面（72，74），所述斜面的形状构造成与相邻的盘的斜面联接并接纳和/或传递来自所述相邻的盘的斜面的运动。

9.根据前述权利要求中任一项所述的驱动操作器，其特征在于，该驱动操作器包括具有高摩擦系数的制动元件（50），所述盘中的至少一个设置成当沿轴向移动时抵靠在所述制动元件（50）上。

10.根据权利要求9所述的驱动操作器，其特征在于，该驱动操作器包括弹性元件（18），该弹性元件（18）设置成朝向所述制动元件推动所述盘中的至少一个。

11.根据权利要求4和6所述的驱动操作器，其特征在于，弹性元件设置在第三盘与另外两个盘中的其中一个之间。

12.根据前述权利要求中任一项所述的驱动操作器，其特征在于，该驱动操作器包括布置在至少一个盘上的关于所述轴线径向对称的多个所述平面。

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