CN104662249A - 驱动住宅自动屏的机电致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于驱动住宅自动屏的机电致动器(100)，所述致动器包括电机、减速齿轮和制动器，制动器包括输入部件(110)、输出部件(120)和设置有两个弯折爪部(132a、132b)的弹簧(130)。弹簧制动器(105)在输入部件(110)与输出部件(120)之间包括摩擦元件(118)。所述摩擦元件(118)同输入部件与输出部件当中的第一部件(110)一体转动。输入部件与输出部件当中的第二部件(120)在输入部件与输出部件之间围绕致动器的中心轴线(X100)有相对转动运动的情况下摩擦摩擦元件。

Description

驱动住宅自动屏的机电致动器
技术领域
本发明涉及用于驱动如卷帘、百叶窗、窗帘、栅栏、投影屏或车库门的住宅自动屏的机电致动器。根据本发明的致动器设置有弹簧制动器。此类制动器尤其更适合于管状电机。
背景技术
在用于住宅自动屏的致动器中使用螺旋弹簧制动器是已知的，特别是从专利FR-B-2,610,668中是已知的。在该文件描述的设备中，螺旋弹簧被安装在摩擦零件中。弹簧的至少一个簧圈被摩擦零件的孔径向地施加应力。弹簧的每个端部形成朝弹簧的内部径向地延伸的爪部。每个爪部可以被移动，以便驱动弹簧相对于其轴线的转动。输入部件、输出部件和弹簧被特别地布置以得到以下运动学：位于第一爪部的一侧的输入弹簧的动作驱动弹簧沿第一方向转动。该运动释放输出部件，即该运动趋向于减小弹簧的外围直径。因此，由于弹簧与摩擦零件之间径向应力减小，摩擦零件的孔与弹簧的簧圈之间的摩擦减小。相反地，在第一爪部的相反侧上的输出部件的动作使弹簧沿第二方向、即相反方向转动。该运动锁定输出部件，即该运动趋向于增加弹簧的外围直径。因此，摩擦零件的孔与弹簧的簧圈之间的摩擦增加。弹簧与摩擦零件之间的径向应力也是同样增加。此外，输入部件也可以作用在弹簧的第二爪部上，以便在释放输出部件的同时驱动弹簧沿第二方向的转动。此外，输出部件也可以作用在弹簧的第二爪部上，以便驱动弹簧沿第一方向的转动。在这种情况下，由于弹簧在摩擦元件上的摩擦，输出部件被锁定、或至少被制动。因此，输入部件的转动允许弹簧和输出部件转动，而输出部件的转动使弹簧固定不动，从而锁定了输出部件的起动运动。
在专利EP-B-2,230,415中描述了类似的制动器。该文件提出对称运行式、即具有与驱动零件的转动方向无关的等同性能的弹簧制动器。为此，通过围绕弹簧轴线连续地一体转动的形成有侧挡块的两个零件，螺旋弹簧在两个方向的轴向运动被停止。由于该构型，无论驱动零件沿一方向还是沿另一方向转动，弹簧始终压靠具有和弹簧相同的速度差的侧挡块零件。当制动器被释放时，由于弹簧和侧挡块零件在轴向挡块处继续有相同的转速，所述致动器则允许在弹簧不产生寄生摩擦的情况下使住宅自动屏运动。
但是，已经观察到，在下降运动过程中，当制动器保持负载时，特别是在为额定转矩的0.3倍到0.5倍的低负载时，产生与弹簧制动器的拖曳转矩所产生的真空噪音不同的噪音。当随着相继的机动运动的进行和/或由于环境温度的增加而致动器的温度增加时，所述噪音更加持久。由于制动器安装在至少一个减速级的上游，该减速级因而吸收一部分可能由于制动器的弹性性能产生的振动。但是，在致动器的具有高转速的部分处发生的振动产生运行噪音并降低致动器的声学质量。
发明内容
本发明更具体地旨在解决这种噪声问题。本发明的一个目的在于改进弹簧制动器在所有运行构型中的运行，包括在驱动负载下，而负载的转速大于致动器的输出速度，因此制动器被部分地释放。
为此，本发明涉及一种用于驱动住宅自动屏的机电致动器，所述机电致动器包括电机、减速齿轮和制动器，所述制动器包括输入部件、输出部件和设置有两个弯折的爪部的弹簧，其特征在于，所述弹簧制动器在输入部件与输出部件之间包括摩擦元件；所述摩擦元件同输入部件与输出部件中的第一部件连在一起转动；并且，在输入部件与输出部件之间围绕机电致动器的中心轴线有相对转动运动的情况下，输入部件与输出部件中的第二部件摩擦所述摩擦元件。
借助摩擦元件，在制动器的输入部件与制动器的输出部件之间产生摩擦，这两个部件与弹簧的弯折爪部接触，因此在所述两个部件之间产生缓冲。这种高速摩擦允许使观察到的噪音降低，甚至消失。特别地，这种摩擦装置使制动器的输出负载速度和电机速度平稳。角运动可以通过弹性摩擦系统而缓减。
根据本发明的一些有利但可选的方面，这种机电致动器可以包含以任何技术可行的组合方式考虑的下述特征中的一个或多个：
-摩擦部件位于减速齿轮的至少一个减速级的上游。
-摩擦元件与输入部件或与输出部件成一体地形成。可替代地，摩擦元件是附接在输入部件或输出部件上的零件。
-输入部件与输出部件当中的第一部件包括设置有周边环箍的盘，摩擦元件位于环箍的径向内表面上，并且摩擦元件与第二部件的一部分直接或间接接触。在这种情况下，摩擦元件有利地由环箍的局部加厚部形成。
-输出部件的与摩擦元件接触的部分是插入螺旋弹簧内部的突耳。
-输出部件的与摩擦元件接触的部分是输出部件的径向外表面。
-盘包括用于位于输出部件的突耳上的轴向销的引导孔口，并且摩擦元件被设置在该孔口中并与轴向销接触。
-输入部件和输出部件当中的第一部件包括接合在输入部件与输出部件当中的第二部件的第二空心轴中的第一轴，而摩擦元件相对于致动器的中心轴线径向地位于第一轴的径向外表面与第二轴的径向内表面之间，摩擦元件与两个轴中的一个轴连在一起转动，并且摩擦抵靠另一轴的径向内表面或径向外表面。
-输入部件与输出部件当中的第一部件包括用于输入部件与输出部件当中的第二部件的轴的通过开口，而摩擦元件摩擦接合在所述开口中的第二部件的轴。
-摩擦元件包括位于中心轴线的两侧并部分地覆盖开口的两个分支。
-摩擦元件是U形金属夹子。
-第一元件限定用于接收摩擦元件的槽座，并且支承用于将摩擦元件弹性卡扣在槽座中的弹性卡扣部件。
-摩擦元件由其弹性特性在-20℃到80℃之间的温度范围内基本不变的金属制成。
附图说明
通过后文对参照附图进行并作为非限定性实例给出的、符合本发明原理的致动器的四个实施方式的描述，本发明将更好地被理解并且本发明的其它优点也更加清楚地体现出来，附图中：
图1是包括根据本发明的致动器的机动屏装置的轴向横截面示意图；
图2是属于图1所示的致动器的弹簧制动器的局部分解透视图；
图3是图2所示的制动器的零件在输出侧的端视图；
图4是图2和图3的制动器的透视图；
图5是沿图3的线V-V的小比例截面图；
图6是属于根据本发明的第二实施方式的致动器的摩擦元件的透视图；
图7是根据本发明的第三实施方式的致动器的与图6类似的透视图；
图8是属于根据本发明的第四实施方式的致动器的盘的透视图。
具体实施方式
图1示意性地示出用于使缠绕管1转动的管状转动致动器100，在所述缠绕管上可以或多或少地缠绕限定遮阳屏E的挡板2。致动器100带动管1围绕旋转轴线X-X转动，其水平地位于例如设置在建筑物壁中的开口的开口的上部。致动器100、管1和挡板2于是形成机动屏。
致动器100包括固定的柱形壳体101，减速电机102安装在该壳体中，该减速电机包括电机103、弹簧制动器105、行星减速齿轮106和输出轴107及冠状齿轮3，输出轴107突出于管101的一端101A并围绕轴线X-X转动，冠状齿轮3与管1连接在一起转动。
在根据本发明的致动器中可以使用带有一个或多个减速级的其它类型的减速齿轮。制动器105相对于减速齿轮106位于上游，即位于电机103侧。当减速齿轮包含多个减速级时，制动器105位于减速齿轮的至少一个减速级的上游。
附图标记X100代表致动器100的中心轴线，在机动屏的使用构型中，所述中心轴线与轴线X-X重合。
缠绕管1借助两个枢转连接件围绕轴线X-X和固定管101转动。安装在壳体101的外周边、靠近与端部101A相反的壳体端部101B处的冠状支承件4提供第一枢转连接件。第二枢转连接件安装在管1的另一端并且未被示出。
致动器100还包括固定零件109，固定零件109突出于端部101B处并且能够将致动器100固定在框架5上。该固定零件109还用于封闭壳体101，并支撑用于控制对电机103的供电的电子模块108。通过电网供电电缆6给所述控制模块供电。可以考虑其它实施方式，例如，使用干电池或蓄电池类的独立装置给致动器100供电，或者驱动保持本身不可缠绕的屏的线或绳，或者将致动器保持在具有多边形截面的轨道中。
在管形致动器100的运行过程中，减速电机102带动轴107转动，而该轴107继而通过冠状齿轮3带动管1转动。因此，轴107的转动驱动构成负载的屏E交替地打开、闭合。
图2到图5更具体地示出了根据本发明的第一实施方式的弹簧制动器105的结构。
弹簧制动器105包括鼓150，在鼓中容置有制动器105的主要组成件：安装在制动器105的输入部件110上的制动器弹簧130。该输入部件110有时被称为“蝶板”，并支撑有时被称为“蝶形件”的输出部件120。为了使图更清楚，在图2中未示出鼓150。但是，在图4和图5中鼓是可见的。弹簧制动器的构造总体如专利EP-B-2,267,330和EP-B-2,230,415中所描述的。在上述致动器的实施例中，弹簧制动器105位于行星减速齿轮106的上游。
制动器弹簧130以螺旋弹簧130的形式制成，该螺旋弹簧的簧圈以轴线X130为中心，当制动器105位于如图1所示的位置时，轴线X130与致动器的轴线X100重合。弹簧夹紧安装于鼓150的内部，从而在弹簧止息时趋向于使弹簧130和鼓150通过摩擦联结。而鼓150则被固定地保持在致动器的壳体101中而不相对于轴线X100平移和转动。为此，鼓150的径向外表面设置有用于阻止鼓在壳体101中转动的条纹152。
附图标记X105代表制动器105的中心轴线，在机动屏的安装构型中，该中心轴线与轴线X-X、轴线X100和轴线X130重合。零件110和120以轴线X105为中心。
弹簧130的每个端部形成有从弹簧的簧圈朝轴线X130径向延伸并朝弹簧的内部延伸的爪部132a、132b。
输入部件110包括第一盘111，而该第一盘则包括驱动齿113a，驱动齿113a能够根据电机提供的转动方向与弹簧130的爪部132a或132b接触。
制动器弹簧130和蝶形件120被轴向地保持在第一盘111与也属于输入部件110的第二盘115之间。安装在第一盘111上并相对于轴线X105与驱动齿113a径向相对的间隔件113b能够保持两个盘111和115之间的距离。可替代地，间隔件113b可以被设置在第二盘115上。
第一盘111和第二盘115每个都包括被布置成沿轴线彼此相对的轴向周边环箍114、116，以便在第一盘和第二盘之间限定用于接收蝶形件120、驱动齿113a和弹簧130的空间。
盘111和盘115围绕轴线X105一体转动。因此，输入部件110通过沿轴线X105在弹簧130的两侧装配盘111和盘115来形成。盘111和盘115可以通过简单的配合、例如通过将从爪部113a轴向延伸的销(未示出)与盘115的孔115a的配合，保持成围绕轴线X105一体转动。可替代地，通过如在孔115a或其它任何未示出的孔处穿过两个盘的、在图2和图3中以其轴线表示的螺钉或铆钉119这样的元件，盘111和盘115围绕轴线X105一体转动。
根据转动方向，蝶板110的转动引起齿113a在爪部132a或爪部132b上作用，该作用趋向于释放制动器105，即带动爪部132a或132b沿使弹簧130的外围131与鼓150的径向内表面151之间的径向应力减小的方向转动，因此减小弹簧与鼓150的径向内表面之间的接触力。制动器105被释放，因而电机运动可以从输入部件或蝶板110传递到输出部件或蝶形件120。
蝶形件120由盘111支撑，该盘包括以轴线X105为中心的空心轴112，并且蝶形件120上轴向地并围绕轴线X105自由转动地套在该空心轴上。为此，蝶形件120由中心销122引导，而中心销则在输入部件的轴112中以轴线X105为中心。但是，特别是由于存在弯折的弹簧爪部132a和132b、驱动齿113a和间隔件113b，因而蝶形件120的转动运动限于转动游隙。
蝶形件120呈设置有两个插入到螺旋弹簧130中的突耳121a、121b的空心轴123的形式。每个突耳121a、121b包括表面124a、124b，所述表面能够与爪部132a、132b接触，尤其是在特别地因挡板2的重量产生的负载作用下蝶形件120相对蝶板110转动的情况下进行接触。
这种转动倾向于使爪部132a和132b互相靠近，这导致弹簧130的簧圈相对于轴线X130径向地膨胀并且增大弹簧130与鼓150的摩擦表面151之间的接触力。这产生对制动器105的致动，即其抑制弹簧130相对鼓150的内表面151的转动。因此，在螺旋弹簧的外围131与鼓150的内表面151之间的径向应力增加。例如，当负载重量在输出部件120上施加驱动转矩时如在屏E或帘下降时或当致动器停止时，就是这种情况。
第二盘115包括引导孔口117，轴向销(未示出)可被插入该引导孔口中，轴向销定位在蝶形件的突耳121a、121b中的一个上并平行于轴线X105延伸。可替代地，引导孔117可单独地用于制造第二盘和下文所述的衬垫。
根据第一实施方式，形成摩擦元件的衬垫118设置在引导孔口117的内部。该衬垫能够与蝶形件120的一部分接触，在该实例中，衬垫与蝶形件的突耳121a直接接触，如图5中所示，其中，摩擦衬垫与突耳121a的径向外表面121c接触。
可替代地，衬垫118与上述引导销接触。
因此，当输出部件120相对输入部件110的转动发生在上述幅值限定的转动游隙的限度内时，所述摩擦垫衬垫对抑制所述转动是有效的。
根据所示实施方式，摩擦衬垫118位于第二盘115的轴向环箍116的径向内表面116i上。所述摩擦衬垫呈环箍116的局部加厚部的形式。所述摩擦衬垫的尺寸、特别是平行于轴线X105测量的其宽度和相对于该轴线径向地测量的其厚度使得：摩擦衬垫在这两个零件之间的幅值限定的转动游隙的限度内抑制输出部件120相对输入部件110的运动但不会阻止该运动。
摩擦衬垫118可以如图中的实例一样与第二盘成一体地制成，或者可以通过多种已知方式、例如焊接或胶合被附接在第二盘上。
摩擦衬垫118在致动器100的寿命过程中受到很少机械应力，因为只有在从驱动负载过渡到从动负载和从所述从动负载过渡到驱动负载的过程中，或者在方向反过来时，摩擦衬垫才起作用。
在图6和图7通过其摩擦元件118部分地示出的本发明的第二和第三实施方式中，致动器100和制动器105的整体结构与第一实施方式的其整体结构类似。特别地，制动器105包括与第一实施方式的那些元件相似的输入元件110、输出元件120和螺旋弹簧130。
在第二实施方式中，摩擦元件118由开槽环构成，该开槽环设置有四个通过局部切割环18得到的爪部118a。环118的尺寸和组成材料被选择为使得环118可以围绕输入部件110的盘111的中心轴112夹紧地安装。因此，元件110和118围绕轴线X100和X105一体转动。特别地，环118可以由锌基压铸合金或烧结钢制成。当输出部件120被安装在制动器105中时，输出部件120的空心轴123罩在轴112上，而开槽环118相对于轴线X100和X105径向地插在轴112的径向外表面与轴123的径向内表面之间。因此，爪部118A摩擦支靠轴123的径向内表面。
在图7的实施方式中，摩擦元件118包括设置有中心开口118c的平面环形部分118b，该中心开口的尺寸适于允许其紧密地围绕输入部件110的轴112安装，这些元件随后围绕轴线X100和轴线X105一体转动。元件118还包括三个爪部118a，当输出部件120被安装在输入部件110上同时用空心轴123罩住轴112时，这三个爪部118a则摩擦支靠蝶形件或输出部件120的空心轴123的径向内表面。
第二和第三实施方式提供的优点在于：相较第一实施方式，利用爪部118a的适当构型，将摩擦分布在更大的距离上，即在超过输入部件与输出部件之间轴向覆盖距离的至少一半上。
在第二和第三实施方式中，摩擦元件118在径向弹性应力下工作。
在图8中以其第一盘111及其第一摩擦元件118被部分地示出的第四实施方式中，致动器100和制动器105的整体结构与第一实施方式的整体结构类似。特别地，制动器105包括第一盘111所属的输入元件110、与第一实施方式相似的输出元件(未示出)和螺旋弹簧(也未示出)。
与第一实施方式一样，该第一盘111支承驱动齿113a和间隔件113b。但该第一盘111不包括与第一实施方式的空心轴112类似的空心轴，而是设置有以致动器的中心轴线X100为中心的开口111a，该开口用于接收属于输出元件并与第一实施方式的轴123类似的轴。
槽座111b围绕开口111a布置，用以接收由特别是钢的金属线制成的夹子所形成的摩擦元件118。夹子118呈U形，包括位于中心轴线X100两侧的两个直线形分支118a和118b，所述分支部分地覆盖开口111a并以夹紧的方式抵靠输出元件120的轴(未示出)，在致动器的输入元件110与输出元件之间围绕轴线X100有相对转动的情况下，所述分支与输出元件的轴相摩擦。
能够弹性变形的爪部能够使夹子118保持在槽座111b中，在图8中以标号111c表示出两个所述能够弹性变形的爪部。换句话说，所述爪部111c构成用于将夹子118弹性卡扣在槽座111b中的夹子118的弹性卡扣部件。
本实施方式可以将由夹子118构成的摩擦元件添加到盘111中，而不明显改变致动器100的其它元件。另外，在本实施方式中，夹子118在与轴线X100垂直的平面中延伸。因此，在垂直的平面中施加摩擦力。这使本实施方式中的致动器100具有良好的轴向和径向紧凑性。特别地，不需要形成额外的径向容积来接收夹子118是本实施方式的一个优点。
可替代地，摩擦衬垫118可以是与输入部件110成整体的构件，或可以与输入部件连接在一起，特别是第一实施方式中输入部件的环箍114、第二和第三实施方式中输入部件的轴112，或者第四实施方式中输入部件的盘111。
本发明的一个优点在于为制造摩擦衬垫118而使用为此设置的一构件，其中可以根据需要选择所述构件的机械性能、热学性能、弹性性能，特别是当衬垫被附接在第一盘111、第二盘115或轴123上时。因此，有利地，摩擦衬垫118由在-20℃到+80℃之间的温度范围内弹性性能基本恒定的金属制成。
在上述实施方式中，摩擦元件118与输入部件110连在一起转动，并且输出部件120摩擦抵靠所述摩擦元件。可替代地，无论哪个实施方式，摩擦部件118都可以被联结到输出部件120，而输入部件110摩擦抵靠所述摩擦元件。
无论哪个实施方式，由于摩擦衬垫118属于制动器105，因而摩擦衬垫位于减速齿轮106的至少一个减速级的上游。
可以对上述考虑的实施方式和变型的技术特征进行组合。

Claims (15)

1.一种用于驱动住宅自动屏(E)的机电致动器(100)，所述机电致动器包括电机(103)、减速齿轮(106)和弹簧制动器(150)，所述弹簧制动器包括输入部件(110)、输出部件(120)和设置有两个弯折的爪部(132a、132b)的弹簧(130)，其特征在于，所述弹簧制动器(105)在输入部件(110)与输出部件(120)之间包括摩擦元件(118)；所述摩擦元件(118)同输入部件与输出部件中的第一部件(110)连在一起转动；并且，在输入部件与输出部件之间围绕机电致动器的中心轴线(X100)有相对转动运动的情况下，输入部件与输出部件中的第二部件(120)摩擦所述摩擦元件。
2.根据权利要求1所述的机电致动器，其特征在于，摩擦部件(118)定位于减速齿轮(106)的至少一个减速级的上游。
3.根据权利要求1或2所述的机电致动器，其特征在于，摩擦元件(118)是附接在输入部件(110)或输出部件(120)上的零件。
4.根据权利要求1或2所述的机电致动器，其特征在于，摩擦元件(118)与输入部件(110)或输出部件(120)成一体地形成。
5.根据上述权利要求中任一项所述的机电致动器，其特征在于，输入部件(110)和输出部件(120)中的第一部件(110)包括设置有周边环箍(116)的盘(115)；摩擦元件(118)定位于周边环箍的径向内表面(116i)上；并且，摩擦元件直接或间接接触所述输入部件(110)和输出部件(120)中的第二部件(120)的一部分(121a、121b)。
6.根据权利要求3和5所述的机电致动器，其特征在于，摩擦元件(118)由周边环箍(116)的局部加厚部形成。
7.根据权利要求5或6所述的机电致动器，其特征在于，输出部件的与摩擦元件接触的部分是插入为螺旋弹簧的所述弹簧(130)内的突耳(121a、121b)。
8.根据权利要求5到7中任一项所述的机电致动器，其特征在于，输出部件的与摩擦元件接触的部分是输出部件(120)的径向外表面(121c)。
9.根据权利要求5到7中任一项所述的机电致动器，其特征在于，盘(115)包括引导孔口(117)，所述引导孔口用于定位在输出部件(120)的突耳(121a、121b)上的轴向销；并且，摩擦元件(118)被设置在该引导孔口中并接触轴向销。
10.根据权利要求1到3中任一项所述的机电致动器，其特征在于，输入部件(110)和输出部件(120)中的第一部件(110)包括第一轴(112)，第一轴接合在输入部件(110)和输出部件(120)中的第二部件(120)的第二空心轴(123)中；摩擦元件(118)相对于机电致动器(100)的中心轴线(X100)径向地定位于第一轴(112)的径向外表面与第二空心轴(123)的径向内表面之间；并且，摩擦元件与所述第一轴及第二空心轴这两个轴中的一轴(112)连在一起转动，并且摩擦抵靠另一轴(123)的径向内或外表面。
11.根据权利要求1到3中任一项所述的机电致动器，其特征在于，输入部件(110)和输出部件(120)中的第一部件(110)包括通过开口(111a)，通过开口用于输入部件(110)和输出部件(120)中的第二部件(120)的轴；并且，摩擦元件(118)摩擦接合在所述通过开口中的所述第二部件的轴。
12.根据权利要求11所述的机电致动器，其特征在于，摩擦元件(118)包括两个分支(118a、118b)，这两个分支定位于中心轴线(X100)的两侧并部分地覆盖所述通过开口(111a)。
13.根据权利要求11或12所述的机电致动器，其特征在于，摩擦元件(118)是U形金属夹子。
14.根据权利要求11到13中任一项所述的电动致动器，其特征在于，第一元件限定用于接收摩擦元件(118)的槽座(111b)，并承载用于将摩擦元件弹性卡扣在槽座中的弹性卡扣部件(111c、111d)。
15.根据上述权利要求中任一项所述的电动致动器，其特征在于，摩擦元件(118)由在-20℃到80℃之间的温度范围内弹性性能基本不变的金属制成。
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