CN107701681B - 包括依赖于负载的制动器的旋转式驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转式驱动装置，包括壳体元件、可旋转地安装在壳体元件中的驱动轴、可旋转地安装在壳体元件中的从动轴、和用于将扭矩从驱动轴传递到从动轴的传动装置。在这种情况下，传动装置包括制动装置，其配置成使用制动力抵抗驱动轴的旋转，制动装置包括：输入元件，其被分配给驱动轴并可由其可旋转地驱动；制动元件，其连接到壳体元件以用于联合旋转；和联接元件，其可在第一位置与第二位置之间相对于输入元件进行调节，由制动装置施加的制动力在联接元件位于第一位置时大于在联接元件位于第二位置时，且联接元件进一步被分配给从动轴，使得其从第一位置到第二位置的调节靠超过驱动轴与从动轴之间的扭矩差的第一阈值来触发。

Description

包括依赖于负载的制动器的旋转式驱动装置

技术领域

本发明涉及一种旋转式驱动装置，包括壳体元件、可旋转地安装在壳体元件中的驱动轴、可旋转地安装在壳体元件中的从动轴、和用于将扭矩从驱动轴传递到从动轴的传动装置。

背景技术

这种类型的旋转式驱动装置通常是公知的。所述装置可首先用于将旋转运动传到从动轴上(从动轴于是驱动上级结构的附加部件)，或(例如)还可与将从动轴的旋转运动转换成纵向运动的装置(例如蜗轮等)配合使用。这种类型的可变长度单元特别地用于机动车辆，例如用于关闭和打开发动机罩、后门、行李舱盖、车门和类似的可枢转元件，在所述可变长度的单元中，通过从动轴以及另一装置来转换驱动轴的旋转运动，所述另一装置用于将旋转运动转换成用于改变整个单元的长度的纵向运动。

但是，在公知的通用装置中，没有提供如下机构：其根据驱动轴和从动轴之间的扭矩差来提供克服旋转式驱动装置中的驱动轴或从动轴的旋转运动的制动力。但是，业已发现，特别地，需要一种旋转式驱动装置，在该旋转式驱动装置中，当扭矩差增大时，根据驱动轴与从动轴之间的上述扭矩差来提供减小的制动力，使得在驱动轴和从动轴之间(即，例如在被分配给驱动轴的电动机与被分配给从动轴的待被驱动部件之间)的低“应力”情况下，旋转驱动被强力地制动，而在上述部件之间的高“应力”情况下，制动作用降低、或者甚至完全消除。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有这种制动特性的旋转式驱动装置，其具有简单可靠的结构并可以成本有效的方式制造，因为公知的电动机和齿轮系统组件无需修改即可使用。

通过上述类型的旋转式驱动装置来实现该目的，其中，传动装置包括制动装置，该制动装置被配置成使用制动力抵抗驱动轴的旋转，该制动装置包括输入元件(其分配给驱动轴并可由驱动轴可旋转地驱动)、制动元件(其连接到壳体元件以用于联合旋转)、和联接元件(其可在第一位置与第二位置之间相对于输入元件进行调节)，由制动装置施加的制动力在联接元件位于第一位置时大于在联接元件位于第二位置时，联接元件进一步被分配到从动轴，使得联接元件从第一位置到第二位置的调节靠驱动轴与从动轴之间的扭矩差超过第一阈值来触发。

通过为传动装置提供刚刚描述的简单构造的制动装置，旋转式驱动装置的上述期望制动特性以仅具有少量部件的简单设计来实现，因为旋转式驱动装置的电动机组件和齿轮系统组件与公知的通用旋转式驱动装置相比无需进行修改。

在这种情况下，只要驱动轴与从动轴之间的扭矩差保持在第一阈值以下，也就是说，特别地，即使驱动轴不起作用，恒定的第一制动力也作用在旋转式驱动装置中；并且当超过第一阈值时，该联接元件从第一位置到第二位置的调节被触发。在这种情况下，应当注意，第一阈值确实也可以为零，而这在下面进一步描述的实施例中尤为重要，在所述实施例中，提供了减小的制动力的连续区域，在这种情况下有可能以扫掠该连续区域来开始，即使具有最小的扭矩差也如此。

根据本发明，为联接元件提供了多个第二位置，其中，在每种情况下由制动装置施加预定的制动力，且联接元件还能够被配置当所述驱动轴与所述从动轴之间的扭矩差增大时转变到具有减小的制动力的第二位置增大。为此，除了第一位置之外，还将相应的第一阈值分配给每个第二位置(除了具有最低制动力的那些第二位置之外)，在每种情况下联接元件在所述阈值被超过时转变到具有次小的最低制动力值的第二位置。以这种方式，实现了旋转式驱动装置的增量制动特性，当驱动轴与从动轴之间的扭矩差增大时，制动力连续地转变成更小的值增大。在这种情况下，各个第二位置之间的制动力的相应增量可自由地选择，例如遵循线性过程或逐渐或递减地减少。

另外地或替代地，所述多个第二位置可至少部分地由具有制动力梯度的连续区域形成，联接元件配置成当所述驱动轴与所述从动轴之间的扭矩差增大时在减小制动力方向上穿过所述连续区域。在这一改进中，通过在驱动轴与从动轴之间的扭矩差增大时提供连续降低的制动力，产生了平滑的制动特性，从而从一开始就防止了从动轴的可能的不平稳旋转特性。

因此，这种类型的旋转式驱动装置的特征在于特别安静的运转和特别灵敏的响应。

减小制动力的连续区域的实施例的一个例子可例如以如下方式形成：当扭矩差增大时，制动元件与联接元件之间的接触压力连续地减小，这两个元件最初只是相对于彼此最小化地移动，从而由于弹性变形而保持接触。在本实施例中，可另外设置的是，在超过扭矩差的特定值的情况下，制动元件和联接元件不再接触，结果，制动装置于是被释放，且制动力减小至基本为零。在这种情况下，减小制动力的连续区域和制动元件与联接元件不再接触的配置两者分别对应于第二位置。

在根据本发明的旋转式驱动装置的一个改进中，联接元件可进一步被分配给从动轴，使得联接元件从第二位置到第一位置的调节靠该驱动轴与从动轴之间的扭矩差下降到低于第二阈值来触发。

以这种方式，在联接元件占据第二位置之后，施加恒定的第二制动力(该第二制动力小于上述在联接元件的第一位置中的第一制动力)，直到驱动轴与从动轴之间的扭矩差下降到上述第二阈值以下。以这种方式，当扭矩差在第一阈值周围的小范围内变化时，联接元件被防止重复地从第一位置转变到第二位置然后返回到第一位置，此重复转变可导致该旋转式驱动装置的不连续或不稳定的制动特性，从而在从动轴的运动特性中增大冲激。

此外，可选地，以类似的方式，第二阈值也可分配给所述多个第二位置中的每一个，使得当达到具有预定制动力的特定第二位置时，返回到具有更大制动力的相邻位置的转变仅仅在下降到低于所述第二阈值时才发生，借此，可确保上述优点，即防止通过在所述多个第二位置中的每一个中的相邻位置之间的频繁跳变而产生的不连续制动特性。

在一个实施例中，传动装置还可包括：驱动传动元件，该驱动传动元件以固定的方式连接到所述驱动轴以用于联合旋转；和从动传动元件，所述从动传动元件以其能够沿着所述从动轴移动的方式连接到所述从动轴以用于联合旋转，所述联接元件以固定的方式连接到所述从动传动元件以用于联合旋转。该配置代表一个特别简单的选项，用于通过使从动传动元件在不同的位置之间移动来使联接元件在不同的位置之间移动，从而实现旋转式驱动装置的期望制动特性。

在一个改进中，驱动传动元件和从动传动元件可设置有至少一对相配合的成角度表面，所述成角度表面被配置成将所述驱动传动元件和所述从动传动元件的相对转动转换成所述从动传动元件沿所述从动轴的移动。以这种方式，通过使成角度的表面抵靠彼此滑动(其由驱动轴与从动轴之间的扭矩差触发)，能够实现从动传动元件沿着从动轴的移动以及联接元件相对于制动元件的移动。

在这种情况下，驱动传动元件和从动传动元件的相对转动例如可通过分配给驱动传动元件和从动传动元件的至少一对相配合的止动件而限制于预定的最大角度。以这种方式，首先可提供联接元件相对于制动元件的移动的终止位置，其次可防止驱动传动元件与从动传动元件、以及因此驱动轴与从动轴之间的滑动。

为了确保在怠速状态下，从动传动元件和驱动传动元件相对于彼此处于预定的位置关系，且当旋转式驱动装置的工作停止时还转变回所述位置关系中，以及其次为了确定最大作用制动力，可设置弹性元件，例如螺旋弹簧，该弹性元件朝着驱动传动元件对所述从动传动元件预加应力。

为此，特别地，弹性元件可被支撑在分配给驱动轴的支撑元件上和支撑在分配给从动轴的元件、特别是联接元件上。此外，特别地，制动装置的输入元件可以承载在分配给驱动轴的支撑元件上。通过该设计，包括根据本发明的旋转式驱动装置的制动装置的传动装置设置有最少数量的所需部件。

此外，在根据本发明的旋转式驱动装置的一个改进中，驱动所述驱动轴的电动机、以及可选地齿轮系统(特别是行星齿轮系统)同样布置在所述壳体元件内。在这种情况下，齿轮系统可分配给驱动轴和从动轴两者，其中根据本发明的制动装置特别有益地与分配给从动轴的齿轮系统相组合。

最后，本发明涉及一种可变长度的装置，其包括根据本发明的旋转式驱动装置，并涉及用于将从动轴的旋转运动转换成纵向运动的装置。

附图说明

当结合附图考虑所述描述时，从以下描述中可明确本发明的附加特征和优点，附图详情如下：

图1是通过根据本发明的旋转式驱动装置的实施例的纵向剖视图；

图2a和2b分别是处于第一位置和第二位置的传动装置的区域中的图1所示实施例的放大视图；

图3a和3b分别是来自图1、2a和2b的实施例的驱动传动元件和从动传动元件的放大视图；而

图4是在传动装置的区域中的通过图1的视图的剖面。

具体实施方式

在图1中，根据本发明的旋转式驱动装置的一个实施例总体上用附图标记10表示。它包括具有径向R和纵向L的圆筒形壳体元件12，在该圆筒形壳体元件内部容纳电动机组件14、可由电动机组件驱动的驱动轴16、从动轴18以及用于将扭矩从驱动轴16传递到从动轴18的传动装置20。在这种情况下，电动机组件14是公知的电动旋转电动机，如果需要，可在电动机14与驱动轴16之间设置另一个齿轮系统单元。

驱动轴16上设有驱动传动元件22，其以固定的方式附接而用于联合旋转，而从驱动轴16看，支撑元件24径向地进一步向外地位于所述轴上，该支撑元件同样地以固定的方式连接到所述轴而用于联合旋转，沿径向R和纵向L延伸的袋状凹部A形成在驱动传动元件22与支撑元件24之间。

作为驱动传动元件22的配对件，从动传动元件26被分配到从动轴18，该从动传动元件容纳在凹部A中并与从动轴18一起旋转，但被保持为可在纵向L上相对于所述从动轴移动一预定量，用于该移动的机构在下文进一步描述。从动传动元件26不可旋转但可纵向移动地容纳在从动轴18上可例如通过至少一对相配合的榫与槽来进行。

同时，从动轴18在其远离传动装置20的一侧用作输入轴，该输入轴用于行星齿轮系统28，行星齿轮系统以公知的方式降低从动轴18的旋转，从而以与从动轴18相比降低的速度和增大的扭矩来驱动输出轴28b。此外，制动装置30被分配给传动装置20，其描述请参考图2a和2b。

在这种情况下，图2a示出了制动装置30的第一位置，图2b示出了制动装置30的第二位置。制动装置30首先包括输入元件32(其分配给驱动轴16并因此被可旋转地驱动)、制动元件34(其连接到壳体元件以用于联合旋转)、和联接元件36(其被分配给从动传动元件26)。在这种情况下，联接元件36以固定的方式被保持在从动传动元件26上并用于联合旋转。此外，制动装置30包括螺旋弹簧38，螺旋弹簧38支撑在联接元件36上并通过突出部24b而支撑在支撑元件24上，并且形成根据本发明的弹性元件。

在图2a所示的配置中，在驱动轴16与从动轴18之间仅存在小的扭矩差，特别地，图2a也示出了旋转式驱动装置10的怠速状态。在这种情况下，通过螺旋弹簧38的作用，联接元件36被压靠在制动元件34上，结果，一方面，制动元件34的远离联接元件36的一侧压靠输入元件32，另一方面，从动传动元件26也通过弹簧38的作用被压靠在驱动传动元件22上。

由于驱动传动元件22和从动传动元件26设置有成角度的表面(其在下文中参考图3a和3b进行描述)，所以在图2a所示的位置中，扭矩通过两个传动元件22和26在驱动轴16与从动轴18之间传递。但是，在这种情况下，通过联接元件36压靠制动元件34并因此将制动元件34压靠在输入元件32上来产生制动力，从而抵抗输入轴16的旋转。特别地，在电动机14的怠速状态下，从动轴18的旋转通过所述制动力来阻止，因此，旋转式驱动装置10通过制动装置30而自锁。

为了清晰地阐明图2b的状态(顺便提一下，其也对应于图1的视图)，现在先参考图3a和3b，其中分别示出了驱动传动元件22和从动传动元件26。两个传动元件22和26的图3a和3b中的各个视图各自是这样的透视图，其对应于两个传动元件22与26之间的接触区域的斜视图。

两个传动元件22和26分别设置有成角度的表面22a和26a，通过该成角度的表面，一方面，扭矩可在两个传动元件22与26之间、并且因此在驱动轴16与从动轴18之间传递，另一方面，该成角度的表面也可导致两个传动元件22和26在纵向L上相对于彼此移动。此外，传动元件22和26设置有相配合的止动件22b和26b，它们两者限定两个传动元件22与26之间的相对转动角度(如下面将参考图4所述的那样)，并在这个最大的相对转动角度发生时，接管两个传动元件22与26之间的扭矩的传递。

在图2a所示的位置中(其中，驱动传动元件22和从动传动元件26通过螺旋弹簧38的作用而彼此压靠)，驱动传动元件22的成角度的表面22a的突出区域22a1被精确地插入到从动传动元件26的成角度的表面26a的凹陷区域26a2中，而从动传动元件26的成角度的表面26a的突出区域26a1插入驱动传动元件22的成角度的表面22a的凹陷区域22a2中。如上所述，由于在这种情况下，驱动轴16与从动轴18之间的扭矩差较小，扭矩可通过螺旋弹簧的推压作用而通过相配合的成角度的表面22a和26b来传递。

但是，如果扭矩差增大到高于特别地通过弹簧38的刚度确定的第一阈值，则相配合的成角度的表面22a和26a沿与螺旋弹簧38的推压作用相反的旋转方向彼此相对滑动。结果，发生两个传动元件22和26相对于彼此的轴向移动，并且从动传动元件26在从动轴上沿着纵向L移动离开驱动轴，可以通过上述的榫槽系统来促进这种移动。在这种情况下，从动传动元件26随身携带刚性地连接到其上的联接元件36，于是首先降低了联接元件36与制动元件34之间的接触压力，直到最终联接元件36与制动元件34脱离接触。在该过程中，制动装置30的起作用的制动力连续降低。联接元件36与制动元件34不再接触的状态示于图2b。

在图2a和2b中，为了更好地示出从动传动元件26，在每种情况下示出了相同的角度定向，而驱动传动元件22相对于从动传动元件26旋转到这样的程度：两个传动元件22与26的配合止动件22b与26b接触，并且实际上完全接管驱动轴16与从动轴18之间的扭矩传递。两个止动件22b与26b的彼此抵接再次示于图4，以便于清晰地阐明问题，在这种情况下，驱动轴16的旋转沿顺时针方向发生，由此止动件22b压靠止动件26b，使得驱动轴16的驱动扭矩经由刚性连接到所述驱动轴的驱动传动元件22而传递到从动传动元件26以及从动轴18。

一旦驱动轴16与从动轴18之间的扭矩差再次减小到足够的程度(例如，在驱动过程结束时)，则螺旋弹簧38的作用确保两个传动元件22和26再次沿着传动元件22和26的相配合的成角度表面22a和26a滑动，并回到图2a所示的位置中。

Claims (15)

1.一种旋转式驱动装置，包括：

—壳体元件(12)；

—可旋转地安装在所述壳体元件(12)中的驱动轴(16)；

—可旋转地安装在所述壳体元件(12)中的从动轴(18)；和

—用于将扭矩从所述驱动轴(16)传递到所述从动轴(18)的传动装置(20)；

其特征在于，所述传动装置(20)包括制动装置(30)，所述制动装置配置成使用制动力来抵抗所述驱动轴(16)的旋转，所述制动装置(30)包括：

—输入元件(32)，所述输入元件分配给所述驱动轴(16)并能够由所述驱动轴可旋转地驱动；

—制动元件(34)，所述制动元件连接到所述壳体元件(12)，以用于联合旋转；和

—联接元件(36)，所述联接元件能够在第一位置与第二位置之间相对于所述输入元件(32)进行调节，由所述制动装置(30)施加的制动力在所述联接元件(36)位于所述第一位置中时大于在所述联接元件位于所述第二位置中时；

所述联接元件(36)进一步被分配给所述从动轴(18)，使得所述联接元件从所述第一位置到所述第二位置的调节依靠所述驱动轴(16)与所述从动轴(18)之间的扭矩差超过第一阈值来触发；

其中，为所述联接元件(36)提供了多个第二位置，其中，在每种情况下由所述制动装置(30)施加预定的制动力，且所述联接元件(36)配置成当所述驱动轴(16)与所述从动轴(18)之间的扭矩差增大时转变到具有减小的制动力的第二位置。

2.如权利要求1所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述多个第二位置由具有制动力梯度的连续区域形成，所述联接元件(36)配置成当所述驱动轴(16)与所述从动轴(18)之间的扭矩差增大时在减小制动力方向上穿过所述连续区域。

3.如权利要求1或2所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述联接元件(36)进一步被分配给所述从动轴(18)，使得所述联接元件从所述第二位置到所述第一位置的调节依靠所述驱动轴(16)与所述从动轴(18)之间的扭矩差下降到低于第二阈值来触发。

4.如权利要求1或2所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述传动装置(20)还包括：驱动传动元件(22)，所述驱动传动元件以固定的方式连接到所述驱动轴(16)以用于联合旋转；和从动传动元件(26)，所述从动传动元件以其能够沿着所述从动轴(18)移动的方式连接到所述从动轴(18)以用于联合旋转，所述联接元件(36)以固定的方式连接到所述从动传动元件(26)以用于联合旋转。

5.如权利要求4所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述驱动传动元件(22)和所述从动传动元件(26)设置有至少一对相配合的成角度表面(22a、26a)，所述成角度表面被配置成将所述驱动传动元件(22)和所述从动传动元件(26)的相对转动转换成所述从动传动元件(26)沿所述从动轴(18)的移动。

6.如权利要求5所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述驱动传动元件(22)和所述从动传动元件(26)的相对转动通过被分配给所述驱动传动元件(22)和所述从动传动元件(26)的至少一对相配合的止动件(22b、26b)而限制于预定的角度。

7.如权利要求4所述的旋转式驱动装置，其特征在于，设置有弹性元件(38)，所述弹性元件朝着所述驱动传动元件(22)对所述从动传动元件(26)预加应力。

8.如权利要求7所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述弹性元件为螺旋弹簧。

9.如权利要求7所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述弹性元件(38)被支撑在分配给所述驱动轴(16)的支撑元件(24)上并且被支撑在分配给所述从动轴(18)的元件上。

10.如权利要求7所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述弹性元件(38)被支撑在分配给所述驱动轴(16)的支撑元件(24)上并且被支撑在分配给所述从动轴(18)的所述联接元件(36)上。

11.如权利要求9所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述制动装置(30)的输入元件(32)承载在分配给所述驱动轴(16)的支撑元件(24)上。

12.如权利要求1或2所述的旋转式驱动装置，其特征在于，驱动所述驱动轴(16)的电动机(14)布置在所述壳体元件(12)内。

13.如权利要求1或2所述的旋转式驱动装置，其特征在于，驱动所述驱动轴(16)的电动机(14)、以及齿轮系统(28)布置在所述壳体元件(12)内。

14.如权利要求13所述的旋转式驱动装置，其特征在于，所述齿轮系统为行星齿轮系统。

15.一种可变长度装置，包括根据前述权利要求中任一项所述的旋转式驱动装置、和用于将所述从动轴(18)的旋转运动转换成纵向运动的装置。

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