CN108412991A - 锥形摩擦环传动装置 - Google Patents

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CN108412991A CN201810243832.4A CN201810243832A CN108412991A CN 108412991 A CN108412991 A CN 108412991A CN 201810243832 A CN201810243832 A CN 201810243832A CN 108412991 A CN108412991 A CN 108412991A
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Abstract

在锥形摩擦环传动装置中，安全器件可具有正常状态和失效状态，在正常状态中，在安全器件上施加电能，在失效状态中，在安全器件上没有电能，或者安全器件具有双稳态安全促动器，双稳态安全促动器具有正常位置和失效位置，并且安全器件可改变用于调节摩擦环的机械式接合元件的有效参数。锥形摩擦环传动装置由此实现特别紧凑的设计。

Description

锥形摩擦环传动装置
本申请是申请号为201380056582.9、申请日为2013年10月29日、发明名称为“锥形摩擦环传动装置”的中国专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及锥形摩擦环传动装置，其具有彼此间隔开一定间隙而设置的两个锥体，并且具有与锥体相互作用的摩擦环，所述摩擦环设置为通过调节机构沿着间隙而在移动路径上可轴向移动，所述调节机构通过引导元件而作用在摩擦环上，其中，调节机构包括具有第一促动器的调节器件，所述调节器件可由调节驱动器控制，以及具有第二促动器的固定器件，在可控式调节器件失效的情况下，所述固定器件将摩擦环调节到安全轨道内。
背景技术
例如，可从WO 2004/031662 A1或WO 2006/012892 A2中得知这种锥形摩擦环传动装置，其中，这些锥形摩擦环传动装置具有相对复杂的结构，特别是对于其一个或多个安全器件，所述安全器件通过弹簧等完全机械式起作用，并因此而不需要第二促动器。例如，JP2010-151186 A1、EP 1729037 A1，以及US 3195365也公开了多个安全器件。DE102010025007 A1还提供了源于机械式反馈的完全机械式的安全概念。DE 112011100163T5和DE 102010025027 A1也并没有处于任何种类的关于摩擦环的位置的安全因素而公开分离式安全器件或者第二促动器。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全器件，这种安全器件具有尽可能简单的结构的所述类型的锥形摩擦环传动装置。作为一种解决方案，提出了具有权利要求1、6和/或9所述的特征的锥形摩擦环传动装置，其具有通过具有尽可能最简单结构的促动器以可控的方式介于调节机构内的基本思想。在从属权利要求中和接下来的描述中可得到其他有利的实施方案。
例如，如果安全器件包括正常状态和失效状态，在所述正常状态中，给安全器件施加电能，在所述失效状态中，安全器件上没有电能，并且在可控式调节器件失效的情况下，安全器件由正常状态转换到失效状态，那么锥形摩擦环传动装置具有相对简单的结构。如果存在合适的设计，那么即使在电源故障的情况下，也能够操作而不需要保证安全器件的适当功能的单独的电源，由此特别地保证了锥形摩擦环传动装置不是非常复杂。
优选地，例如安全器件包括转换器，所示转换器像促动器一样将电能转换为机械能，以及在正常状态中由转换器偏压的元件，如弹簧，其中在正常状态中，偏压元件与可控式调节器件之间不具有任何动作连接，并且在失效状态中，偏压元件与可控式调节器件之间为偏压的动作连接。由于在失效状态中，在偏压状态中的动作连接，偏压元件可通过这种方式而作用在可控式调节器件上，将摩擦环调节到安全轨道内。这种实施方案确实有缺点，即在正常状态中，在转换器上施加有电能以作用于偏压元件上并对偏压元件施加偏压，使得增加了能量消耗。但是，通过这种装置的适当实施方案，可将这种额外的能量消耗限制到最小。
如果转换器包括电磁体，所述电磁体作为两个模块中的可相对于另一个移动的一个电磁体，以及可由该磁体移动的部件，优选为铁磁体部件，所述部件作为这两个模块中的可相对于一个移动的另一个，则相应的锥形摩擦环传动装置特别节省能量。特别地，转换器还可具有相应的铁芯。这种设置确实首先需要相对大量能量，以从正常状态进入到失效状态中。但是，通过相应模块的合适的构造，在正常状态中，磁力线可以以这种方式集中，使得在正常状态中能量消耗能显著减少，并且尽管如此，可相对于彼此移动的两个部件可对偏压元件施加偏压。如果不再在磁体上施加电能，则偏压元件会松弛并能以其残留的偏压而作用在可控式调节器件上。
相应地，如果转换器具有可相对于彼此移动的两个模块，在正常状态中，所述两个模块通过转换器借助于由电能决定的力而起作用，所述力与偏压元件的偏压方向相反，那么是有利的。
如果偏压元件的两个作用区和/或转换器的可相对于彼此移动两个模块设置在可控式调节器件的机械式偏转元件上，那么作为整体的这种设置具有特别紧凑的结构，所述两个作用区与转换器的可相对于彼此移动的两个模块相互作用，例如相应的弹簧的两端。在任何情况下，这种机械式偏转元件，例如偏转杆，通常存在于锥形摩擦环传动装置内，使得几乎没有额外的结构空间由此变得对于安全器件来说是必要的。
如果转换器的可相对于彼此移动的两个模块以及偏压元件的与转换器的可相对于彼此移动的两个模块相互作用的两个作用区均设置在可控的调节器件的机械式偏转元件上，那么这种设置作为一个整体具有特别紧凑的结构。
如果安全器件包括具有正常位置以及失效位置的双稳态安全促动器，那么锥形摩擦环传动装置还具有相对简单的结构。按照这种设计，这种双稳态安全促动器相对较小，尤其是省去了所假设的多个位置，所述多个位置也需要更多的结构空间，或者复杂的控制和控制机构，在具有多个稳定位置的促动器中所述控制机构并不是必要的，例如，在转动电机驱动的驱动器中，在步进电机中，或者在复杂的传输设置中。
具体而言，例如如果这种促动器包括电磁体以及作用在电磁体上的偏压元件，例如弹簧，那么双稳态安全促动器件可以以特别紧凑的方式而实施。
另外，如果安全器件包括可控式调节器件的机械式偏转元件，并且在可控式调节器件失效的情况下，安全器件使机械式偏转元件的在调节驱动器和引导元件之间可变的作用变量改变，那么锥形摩擦环传动装置具有特别简单的结构。通过这种方法，例如在合适的实施方案的情况下，可保证安全器件通过相同的模块，例如机械式偏转元件而最终作用在摩擦环的引导元件上。
例如，在可控式调节器件失效的情况下，如果将作用长度是机械式偏转元件的作用变量，那么安全器件可特别地改变可控式调节器件的偏转杆的作用长度。例如，通过双稳态促动器可以以特别紧凑的方式延长偏转杆，如此相应地利用了直接插入到偏转杆中的相应促动器的长度可变性。
但是，即使在旋转偏转元件的情况下，也可利用可在两个转动位置之间相应地往复运动的双稳态促动器来改变作用变量。
特别地，另外作为与专利文件EP 1 729 037 A1的区别，例如安全器件可作用在机械式偏转元件上，所述机械式偏转元件作用于调节驱动器和引导元件之间，例如，安全器件可作用在偏转杆上，所述偏转杆作用于调节驱动器和引导元件之间，或者例如安全器件可作用在相应的旋转偏转元件上，所述旋转偏转元件作用于调节驱动器和引导元件之间，例如，所述旋转偏转元件为齿轮等。这特别是使得相应的调节驱动器的结构简单和因此紧凑地悬挂，调节驱动器通常来说明显比安全器件的促动器更复杂和笨重。
优选地，例如，安全器件具有挡件，安全轨道由所述挡件而界定。同样地，挡件相应地可用于引导偏压元件或保持偏压元件施加偏压。
优选地，可控式调节器件包括在保持架内沿轴向可自由移动的调节桥，所述调节桥可由致偏器例如偏转杆、偏转控制杆或偏转元件通过调节驱动器而控制，并且可控式调节器件优选地携带有引导元件。
例如，适合的轮或滑动石或滑动面可用作引导元件。
优选地，摩擦围绕锥体转动，并接合在锥体的周围。关于这一点，摩擦环特别优选地以特别紧凑的方式设置在锥体之间的间隙内，这是由于这允许在锥体和摩擦环之间的大的下压力。
最终，具有电机或能转换能量的任何器件可优选地用作调节驱动器。也可使用手动调节驱动器，但是这通常不可用于机动车中，这是由于能源效率或驾驶者的方便性。
应理解地是，也可将上述解决方案的特征与权利要求中的解决方案的特征相结合，以能相应地累加式实现优点。
附图说明
将使用下文中对示例性实施方案的描述来解释本发明的其他优点、目的和性能，在附图中也特别显示了所述示例性实施方案。附图显示了：
图1显示了具有调节桥、安全器件以及调节驱动器的摩擦环；
图2是穿过根据图2的安全器件的部分示意图；
图3是锥形摩擦环传动装置的示意图，其中可使用根据图1和图2的装置；
图4显示了与图2相似的可替代的安全器件；
图5显示了与图2相似的其他可替代的安全器件；以及
图6是锥形摩擦环传动装置的俯视示意图，其具有设置在不同位置的安全器件。
具体实施方式
在根据图1到图3的锥形摩擦环传动装置1中，两个锥体3通过间隙2而相互间隔开，在所述间隙2内，通过摩擦与锥体相互作用的摩擦环4绕其中一个锥体3转动，并接合在其周围。
关于这一点，将摩擦环4在调节桥19内引导，所述调节桥19又通过引导元件6(以编号为例)以轴向自由的方式平行于间隙而被可移动地引导，在本示例性的实施方案中，这通过小引导轮而实现。将保持架18通过已知的方式而安装在壳体23内，以围绕平行于锥体3的轴所跨越的平面的轴而转动，使得摩擦环4的对于两个锥体3的冲角可变。通过这种设置，摩擦环4沿间隙2移动，由此能够通过已知的方式来改变锥形摩擦环传动装置1的传动比。
关于这一点，应理解地是，保持架18不必须通过两个轴来引导调节桥19。作为替代，也可以以不同的方式来实施相应的引导，例如通过仅一个轴和合适的旋转锁。同样地，调节桥19不必须构造为桥型的方式。就这一点而言，可轻易地表述出修改后的实施方案。同样，可以想到通过这种方式构造锥形摩擦环传动装置1，这种方式为直接设置摩擦环，并且不仅仅设置其角度，以随后使摩擦环可自由运行到其位置处，如此调节桥19则沿着间隙2而跟随摩擦环的运动。
为了设置保持架18并由此还根据摩擦环的冲角而设置摩擦环4，提供了调节驱动器7，在本示例性实施方案中，所述调节驱动器7构造为旋转步进电机，所述旋转步进电机通过偏心衬套24、偏转杆16或致偏器20以及保持架杆25，而作用于保持架18上。
因此，在本示例性实施方案中，调节桥19、保持架18、保持架杆25、偏转杆16、偏心衬套24以及调节驱动器7形成了调节机构5，摩擦环4可通过所述调节机构5沿间隙2移动，其中，在本示例性实施方案中，位移通过摩擦环4与锥体3的相互作用并且根据摩擦环4的冲角而发生。调节机构5的上述模块还形成了可控式调节器件8。
调节机构5还包括安全器件9，在本示例性实施方案中，所述安全器件9设置在偏转杆16内，并且不但包括了形成为偏转元件15的偏转杆16，而且还包括电磁体22形式的转换器10，以及弹簧12形式的偏压元件11，以及与磁体相互作用的顶件26，在本示例性实施例中，所述顶件26设置为罐状的形式，所述顶件26围绕弹簧12，并且顶件26在安全器件壳体27内被引导。
关于这一点，电磁体22与顶件26形成了可相对于彼此运动的两个模块13，其中，弹簧12或偏压元件11通过作用区14与这两个移动式模块13相互作用，如此弹簧12或偏压元件11会按压可相对于彼此运动的两个模块13，并且当给电磁体22施加电能时，弹簧12或偏压元件11可由相对于彼此运动的两个模块13而被偏压。
关于这一点，弹簧12在弹簧开口方面由安全器件壳体27的挡件17而限制，当顶件26到达距电磁体22预定距离时，顶件26会撞击挡件17。这种距离的尺寸可以这种方式而得到，根据偏转杆16的作用长度而延长偏转杆16，根据保持架18的角度而以操作可靠的方式将保持架18设置在调节驱动器7或偏心衬套24的任何角位置内，使得摩擦环4运行进入其安全轨道内。为此，将偏转杆16分为两个，并且其一方面与磁体22固定式相连，另一方面与顶件26固定式相连。
在正常状态中，在电磁体22上施加电能，使得电磁体22朝向其自身拉动顶件26。由此，偏压元件11被偏压，并且偏转杆16的作用长度被缩短。例如，特别是在断电的情况下，电磁体22会失去能力，这当然也可以以可控的方式而发生，使得弹簧12或偏压元件11扩张，直到顶件26到达挡件17处，并且偏转杆16的作用长度会相应地增加。在这种位置中，偏压元件11保持受到张力，使得偏转杆16作为一个整体具有足够的刚性，以以操作可靠的方式将摩擦环4移动到其安全轨道内。
如果必要的话，可设置另外的挡件，在到达安全轨道后，所述挡件会调节保持架18回到中间位置内，由此偏压元件11会再次稍微受到压缩。
安全器件壳体27构造为金属板衬套并且通过折片28而固定在电磁体22的区域内的磁体和偏转杆16的相关部分上。在偏转杆16的其他部分内，安全器件壳体27只包围偏转杆16的该部分，使得该部分和通过弹力或磁力相对于安全器件壳体27而移动。
转换器10与其两个可移动的模块13的设置，换句话说，电磁体22以及顶件26、挡件17形成了具有正常位置以及失效位置的双稳态安全促动器21，安全促动器21在正常位置和失效位置之间以非受调节式的方式往复运动。关于这一点，应理解地是，在每一个实例中，在开始过程中相应的运动可朝向一个方向发生，换句话说，是从失效位置到正常位置，并且在停止过程中相应的运动可朝向另一方向发生，换句话说，是从正常位置到失效位置。在每一个实例中，后者可通过在安全促动器21上施加或不施加电能而实现。对于其余的部分，在失效情况过程中，可相应地发生非调节式地转换到失效位置。
图4和图5显示的安全促动器21也为相应地结构并且安全促动器21被相应地插入到偏转杆16内。
但是，在根据图4和图5的示例性实施方案中，偏压元件11或弹簧12设置在电磁体22内，由此导致设置作为一个整体更为紧凑的结构。另外，在这些示例性实施方案中，顶件26完全构造成弹簧12和电磁体22，使得顶件代表了用于电磁体22的铁芯29。应理解地是，如果顶件26仅构造为板状形式，那么作为替代地是，可使用与安全器件壳体27或例如偏转杆16固定式相连的铁芯。
在所有的安全器件9内，如果模块13彼此紧密地靠在一起，那么可优化电磁体22的磁力线，通过这种方式，如果必要，只需要最小的保持能量，使得可相应地节省电能供应。对于后者来说，在图4和图5所示的示例性实施方案中的电磁体22由两个绕组形成，一个绕组径向设置在内侧，一个绕组径向设置在外侧，其中，在正常状态下，径向设置在内侧的绕组在其尺寸方面足以保持顶件26，同时，在如果顶件26将要从失效状态或其失效位置处转换到正常状态或其正常位置处，则仅使用镜像设置在外侧的绕组。就这一点而言，在正常状态中，不向外绕组上施加电能，由此能够相应地非常容易地节省电能。
为此，在图4和图5中显示的示例性实施方案均具有电触点30，其中，当状置处于失效状态中时，电触点30关闭，如图4的示例性实施方案所示。在图5显示的示例性实施方案中，当装置处于正常状态中时，电触点关闭。关于这一点，在根据图5的示例性实施方案中，当铁芯29到达安全器件壳体27时，径向设置在外侧的电磁体22的线圈断开。另外，在图4所示的示例性实施方案中，如果尺寸为下面情况：在电触点30已经断开后，仍在外侧线圈内的磁能足够使铁芯29一旦被加速便被完全转移到正常位置处，则可通过触点30直接供电。
相应的安全器件9，特别是对应于图4和图5的安全器件9，不必须设置在偏转杆16或偏转元件15中。作为替代地，如图6示意性显示的那样，如果安全器件9附加在壳体23的适当位置内，则安全器件9也可直接作用在保持架18上。
附图标记列表
1 锥形摩擦环传动装置
2 间隙
3 锥体
4 摩擦环
5 调节机构
6 引导元件
7 调节驱动器
8 可控式调节器件
9 安全器件
10 转换器
11 偏压元件
12 弹簧
13 模块
14 作用区
15 偏转元件
16 偏转杆
17 挡件
18 保持架
19 调节桥
20 致偏器
21 安全促动器
22 电磁体
23 壳体
24 偏心衬套
25 保持架杆
26 顶件
27 安全器件壳体
28 折片
29 铁芯
30 电触点

Claims (15)

1.一种锥形摩擦环传动装置(1)，其具有通过间隙(2)彼此间隔开设置的两个锥体(3)，并且具有与所述锥体(3)相互作用的摩擦环(4)，所述摩擦环设置为通过调节机构(5)而能沿着间隙(2)以移动路径轴向移动，所述调节机构(5)通过引导元件(6)而作用在摩擦环(4)上，其中，调节机构(5)包括具有第一促动器的调节器件(8)，所述调节器件能由调节驱动器(7)控制，以及具有第二促动器的安全器件(9)，在可控式调节器件(8)失效的情况下，所述安全器件(9)将所述摩擦环(4)调节至安全轨道内，其特征在于，安全器件(9)包括正常状态和失效状态，在所述正常状态中，所述安全器件被施加电能，在失效状态中，安全器件上没有电能，并且在可控式调节器件(8)失效的情况下，所述安全器件能从正常状态转换到失效状态。
2.根据权利要求1所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述安全器件(9)包括将电能转换为机械能的转换器(10)，以及在正常状态中由所述转换器(10)偏压的偏压元件(11)，在正常状态中，在所述元件与可控式调节器件(8)之间不具备任何动作连接，并且在失效状态中，在所述元件与可控式调节器件(8)之间具有偏压动作连接。
3.根据权利要求2所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述转换器(10)具有能相对于彼此移动的两个模块(13)，在正常状态中，所述两个模块(13)通过转换器(10)借助于由电能决定的力而克服偏压元件(11)的偏压而起作用。
4.根据权利要求3所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述偏压元件(11)的两个作用区(14)和/或转换器(10)的能相对于彼此移动的模块(13)设置在所述可控式调节器件(8)的机械式偏转元件(15)上，其中所述两个作用区与所述转换器(10)的可相对于彼此移动的两个模块(13)相互作用。
5.根据权利要求4所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述偏转元件(15)为偏转杆(16)。
6.一种锥形摩擦环传动装置(1)，其具有通过间隙(2)彼此间隔开设置的两个锥体(3)，并且具有与所述锥体(3)相互作用的摩擦环(4)，所述摩擦环设置为通过调节机构(5)而能沿着间隙(2)以移动路径轴向移动，所述调节机构(5)通过引导元件(6)而作用在摩擦环(4)上，其中，调节机构(5)包括具有第一促动器的调节器件(8)，所述调节器件由调节驱动器(7)控制，以及具有第二促动器的安全器件(9)，在可控式调节器件(8)失效的情况下，所述安全器件(9)将所述摩擦环(4)调节至安全轨道内，其特征在于，所述安全器件(9)包括具有正常位置和失效位置的双稳态安全促动器(21)。
7.根据权利要求6所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述安全促动器(21)在正常位置和失效位置之间以非受调节式的方式运行。
8.根据权利要求6所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述安全促动器(21)包括电磁体(22)以及克服所述电磁体(22)而起作用的偏压元件(11)。
9.一种锥形摩擦环传动装置(1)，其具有通过间隙(2)彼此间隔开设置的两个锥体(3)，并且具有与所述锥体(3)相互作用的摩擦环(4)，所述摩擦环设置为通过调节机构(5)而能沿着间隙(2)以移动路径轴向移动，所述调节机构(5)通过引导元件(6)而作用在摩擦环(4)上，其中，调节机构(5)包括具有第一促动器的调节器件(8)，所述调节器件能由调节驱动器(7)控制，以及具有第二促动器的安全器件(9)，在可控式调节器件(8)失效的情况下，所述安全器件(9)将所述摩擦环(4)调节至安全轨道内，其特征在于，所述安全器件(9)包括可控式调节器件(8)的机械式偏转元件(15)，并且在可控式调节器件(8)失效的情况下，所述安全器件(9)改变机械式偏转元件(15)的处于调节驱动器(7)和引导元件(6)之间的作用变量。
10.根据权利要求9所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，在可控式调节器件(8)失效的情况下，所述安全器件(9)改变可控式调节器件(8)的偏转杆(16)的作为机械式偏转元件(15)的作用变量的作用长度。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，安全器件(9)具有挡件(17)。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述可控式调节器件(8)包括通过调节驱动器能在保持架(18)内轴向自由移动的调节桥(19)，所述调节桥能由致偏器(20)控制。
13.根据权利要求5或10所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述可控式调节器件(8)包括通过调节驱动器能在保持架(18)内轴向自由移动的调节桥(19)，所述调节桥能由致偏器(20)控制，致偏器(20)为偏转杆(16)。
14.根据权利要求1-10中任一项所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述安全器件(9)作用在机械式偏转元件上，所述机械式偏转元件作用于调节驱动器(7)和引导元件(6)之间，例如，所述安全器件(9)作用在偏转杆(16)上，所述偏转杆作用于调节驱动器(7)和引导元件(6)之间。
15.根据权利要求2或8所述的锥形摩擦环传动装置(1)，其特征在于，所述偏压元件(11)为弹簧(12)。
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