CN109980844B - 制动设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于马达(10)的制动器，所述制动器具有弹性元件，尤其具有根据前述权利要求中任一项所述的弹性元件(20)，其中，所述弹性元件能够随着马达(10)旋转，并且，当作用到弹性元件上的离心力从零升高到预给定的水平时，所述弹性元件能从至少一个第一形态(1a)变形到第二形态中(1b)，由此，所述弹性元件的预紧力随着所述马达的速度上升而减小，由于预紧力减小，制动器被松开，并且，当作用到弹性元件(20)上的离心力下降到预给定的水平以下时，所述制动器又起作用。在此提出，当作用到弹性元件上的离心力超过另一预给定的水平时，所述弹性元件在第三形态(1c)中的可变形性被尤其碟形的限界元件(30)限制。

Description

制动设备

技术领域

本发明涉及一种用于例如在割草机中使用的马达的制动器以及用于该马达制动器的弹性元件。本发明还涉及园艺加工机。

背景技术

割草机以如下方式工作：设置一个或多个快速回转或旋转的刀片用于切割植被。即使在取消驱动作用时，刀片也在几秒内继续进行旋转运动或回转运动。需要尽可能快地停止切割刀片的运动，以便降低割草机使用者的受伤风险。

已经提出了许多用于马达的制动系统。在EP 0594376B1中说明了一种已知的装置。在此说明了一种具有能够通风的、弹簧加载的制动器的电动机，所述制动器具有制动盘，该制动盘与马达轴不可转动地连接，但可轴向运动地布置，并且可以按压着固定地位于壳体上的制动摩擦面。在此，制动盘能够借助弹性元件至少沿轴向方向移位，所述弹性元件根据作用到其上的离心力工作。

在此存在对更有效的制动装置的需求，该制动装置例如可以被用在割草机中。

发明内容

本发明从一种用于马达的制动器出发，该制动器具有弹性元件，其中，该弹性元件可以随着马达旋转，并且当作用到弹性元件上的离心力从零上升到预给定的水平时能够从至少一个第一形态变形到第二形态中，由此弹性元件的预紧力随着马达速度的上升而减小，由于预紧力减小，制动器被松开，并且当作用到弹性元件上的离心力下降到预给定的水平以下时，制动器又起作用。在此提出，当作用到弹性元件上的离心力超过另一预给定的水平时，弹性元件在第三形态中的可变形性被尤其碟形的限界元件限制。所述另一预给定的水平在所述预给定的水平以上或者大于所述预给定的水平，即相应于马达的更大速度或者更大转数。通过该限界元件可以扩大在制动器停用以后的马达转速范围。由此，尤其是即使在马达控制失效且马达超出转速受调节的运行而超速旋转的情况下，也能够甚至在缩短的时间间隔内可靠地制动。避免有时引起损害的弹性元件变形。弹性元件的弹性变形被限制。

弹性元件具有凹形形状。该弹性元件具有至少一个区段，该区段从接收部径向向外延伸。优选地，弹性元件具有两个区段，所述区段从接收部或者从两节式弹性元件的中心或中间部分径向向外延伸。在马达处于静止位态或者说第一形态中时，第一制动面借助预紧的弹性元件被带入或压入到与不可旋转的第二制动面的摩擦接触中。由此产生制动力矩。在马达速度上升时，径向撑住的区段通过离心力被向外张开，并且由此减小弹性元件的预紧力或者制动力矩，直至最终松开制动器(预紧力相当于零、制动盘没有力地贴靠或抬起)。在速度继续升高时，弹性元件在第三形态或者说张开限界位态中最终到达随着弹性元件旋转的限界元件上，制动器进一步保持松开，然而弹性元件未进一步张开或者变形。由此可以避免弹性元件的损坏或过载或者说该弹性元件可以设计得更纤细。制动器或制动盘被抬起或者制动力矩被消除的转速范围可以由此被限制得更窄。

当作用到弹性元件上的离心力增加时，弹性元件可以渐进地从其第一形态变形到其第二和第三形态中。替代地也可以是，当离心力达到预给定的水平和/或另一预给定的水平时，弹性元件突然变形，并且当离心力下降到预给定的水平以下或者下降到在该预给定水平以下的水平时，弹性元件返回到其原始形态中。通过弹性元件的关于到接收部的径向间距的不同拱曲，有时可以影响其突然变形。

作为替代的实施方式，区段的头部或者说弹性元件的头部或者径向延伸的区段的支腿的受振动的端部可以是第一制动面，并且直接作用到第二制动面上，以便实现制动作用，或者第一制动面可以具有制动盘或构成所述制动盘，该制动盘由马达转子的轴承载并且能够随着该轴旋转。在这样的布置中，弹性元件优选保持在转子的轴上，并且将制动盘压抵尤其在马达本体上的固定的摩擦面或者说第二摩擦面。

此外提出一种用于马达的制动器，该制动器具有弹性元件，其中，所述弹性元件具有凹形形状、用于与马达轴旋转连接的接收部和至少一个尤其径向撑住的区段，尤其多个优选径向撑住的区段。区段具有头部和至少一个将该头部与接收部连接的支撑臂。弹性元件在马达处于静止位态中时将可随着马达轴旋转的第一制动面借助弹性元件压到与不旋转的第二制动面处于摩擦接触中，以便产生制动力矩。在马达速度升高时，所述至少一个区段通过离心力向外张开，并且由此减小制动力矩并且松开制动器。在此提出，在马达速度继续升高或者说在离心力增大时，限界元件、尤其碟形限界元件限制弹性元件的变形。

此外，要求保护一种用于马达制动器的弹性元件，该弹性元件具有拱曲的形状、用于与马达轴旋转连接的接收部和至少一个区段，尤其多个区段，特别优选区段对，其中，区段具有头部和至少一个将该头部与接收部连接的支撑臂。在此提出，头部通过另一支撑臂与接收部连接，尤其其中，支撑臂相对彼此具有变化的间距和/或至少一个区段在头部与接收部之间具有尤其双锥形的槽口。区段对的区段相对彼此镜像对称地构造。当作用到弹性元件上的离心力从零升高到预给定的水平时(在弹性元件尤其绕着接收部的中心旋转时)，弹性元件在旋转时可从至少一个第一形态变形到第二形态中。通过在头部和接收部和/或中间部分之间设置两个支撑臂或者两个连接元件，弹性元件更不易受振动影响，也就是说刚性更强。弹性元件的头部或区段由此可以保持得更稳定。可以通过支撑臂的更好通风或通过槽口改善热导出。通过支撑臂的相对彼此变化的间距，并且非常特别地通过双锥形或者沙漏形的槽口，可以改善处于负荷(也就是说旋转或者作用的离心力)下的弹性元件中的应力分布。由此可以优化弹性元件在限界元件上的贴靠部或者说止挡面。可以预防通过止挡在限界元件上例如由于反向弯曲而导致的非线性的应力增大。

此外提出，头部的宽度超过第一和/或第二支撑臂的宽度，和/或超过第一和第二支撑臂的外表面之间的间距。此外，头部的质量可以超过一个支撑臂的质量或者优选两个支撑臂的质量。此外，弹性元件的厚度可以是恒定的。通过宽的构型，头部可以宽地间隔开或大面地止挡在限界元件上，这使头部安全地定位在限界元件上。通过恒定的厚度可以使用弹簧板材，该弹簧板材可以被简单地加工(例如通过冲压和弯曲)，其中，保持弹性，并且应力在反向变形或者长期负荷的情况下保持在允许的范围内。通过弹性元件的恒定厚度和头部相对于支撑臂更宽的构型，此外可以提高头部的质量。(在与接收部径向间隔开的区域中)提高的头部质量导致在绕着弹性元件的优选转动方向(即绕着接收轴线)旋转时惯性力矩提高。从而弹性弹簧可以轻地构造和/或合适于高转速和/或直接或间接地施加相当大的预紧力到制动面上，该预紧力在马达旋转或速度增大时相当迅速地减小。由此可以在相对精确的、即被限定得窄的转速的情况下确定制动器的松开，以便尤其在收割潮湿的和高的草时避免马达、尤其割草机的静止(熄火)并且确保迅速的制动。

此外提出，弹性元件、尤其区段对的中间部分具有基本上六角形的外轮廓和/或平坦地构造。由此，三个弹簧元件例如可以简单对称地相对彼此定位，同时确保弹性元件相对彼此的良好贴靠和力传递面。这是有利的，因为弹性元件和限界元件之间的轴向间距由于弹性元件的串联(堆叠)布置而变化，并且因此，在负载(离心力)下起作用的、不同大的应力(直至止挡在限界元件上)可以被良好地导出。

在此提出，接收部具有开槽的内轮廓，尤其是设有多个内缺口的、基本上圆形的内轮廓。由此可以产生同样受负荷的系统，该系统由用于马达制动器的弹性元件和限界元件构成，用于通过限界元件的中心接收部在至少一个弹性元件的接收部处或在至少一个弹性元件的接收部中的塑性变形保证至少一个、尤其三个弹性元件和限界元件之间的抗扭连接。在此，制造过程设置，将弹性元件借助其开槽的接收部(还能够移动地)定位在限界元件的中心的柱形接收部上，并且然后使限界元件的柱形接收部的凸缘塑性地变形或者这样地弯曲，使得弹性元件不但轴向上而且径向上抗扭地并且不可移动地与限界元件或者说限界调节器连接。由此可以将弹性元件相对于限界元件在离心力作用下的变形确定在优选窄的公差范围内。

此外，限界元件同样拱曲地构造。限界元件和弹性元件的拱曲至少部分地彼此适配和/或在负载(离心力作用)下彼此适配。弹性元件的头部由于其沿切线方向观察直的构型而贴靠在限界元件上的两个点处，尤其在切向上间隔开的点处(在头部的侧向外表面区域中)。由此，头部在负载下至少在轴向上稳定地定位在限界元件上。避免了头部绕着法向轴线的扭转。此外，这些元件通过弹性元件和限界元件的凸缘形(凸形-凹形)的构型刚性更大。此外，在第三形态中避免弹性元件进一步变形。通过头部在至少间接地、尤其经由制动盘贴靠在摩擦垫或第二摩擦面上的贴靠面区域中的宽和凸形的构型，使得能够实现均匀和/或大面的制动。此外，通过头部的较大的径向间距，只要两个摩擦面在马达转动时进入接触中，两个摩擦面的高相对速度就相对彼此地起作用。由此可以避免点状磨损并且可以(在短的时长内)实现高的制动功率。

此外，要求保护一种电动机或内燃机或园艺加工机，尤其是具有前述弹性元件和/或前述马达制动器和/或前述由弹性元件和限界元件构成的系统的割草机。

附图说明

现在参照附图详细地阐述本发明的实施例。附图示出了：

图1示出具有电动机的割草机的横截面，该电动机具有作为本发明实施例的离心制动器，

图2示出根据图1的离心力制动器的放大示图II，

图3在第一视图中示出弹性元件和限界元件，

图4在截面示图中示出根据图3的弹性元件和限界元件，

图5在立体视图中示出弹性元件的细节示图。

具体实施方式

图1示出割草机100。割草机100构造为具有电动机的推移式割草机，然而同样也可以是内燃机驱动的割草机、自主式割草机或乘坐式割草机。同样，本发明也能够应用到其它马达上或者说马达用途、尤其园艺器具用途如树篱修剪器或草坪修剪器等上。割草机100例如具有割草机构102，该割草机构具有切割刀具或刀具梁106，使得在这里通过皮带传动机构104被马达10驱动。出于安全原因，马达100为此设置为，用于可以使切割刀具或者说刀具梁106快速地静止。为此，马达配备有制动器。即使在最大可能的马达转速时(例如在马达操控失效时)也应能够使马达10在几秒内静止。

马达10具有向外延伸的马达轴11。如由图2更好地可看到那样，在马达壳体上设置有环形的摩擦垫12或第二制动面，该摩擦垫与静止的马达壳体固定连接，例如粘接地、附着地、通过形状锁合元件或以其它方式连接。在一个替代的实施方式中，摩擦垫12可以具有多个单独的摩擦元件，所述摩擦元件固定在马达10的本体或者说壳体上。

在马达轴11或者说转子轴上布置有非圆形的螺母14，例如六角螺母14，该螺母随着马达轴11旋转。此外，设置第一制动面或制动盘15，该制动盘在中心包含一个开口，该开口相应于螺母14的形状。制动盘15如此套装到螺母14上，使得轴11的旋转同时引起制动盘15的旋转。在当前实施例中，通过间隙配合使得制动盘15能够在螺母14上轴向位移；然而，第一制动面或制动盘15的轴向位移原则上也能够通过制动盘或类似装置的弹性变形实现。在当前实施例中，在螺母14与马达轴11端部处的传动齿轮16之间布置有三个弹性元件20a,20b,20c或者说弹簧。所述弹性元件借助碟形的限界元件30的接收部31不可轴向移动和不可旋转移动地被保险(参见图4)。替代地，弹性元件20,20a,20b,20c(带有或没有限界元件30)也能够以其它方式与马达轴11抗扭地和/或不可轴向移动地连接，例如夹紧等。如果马达轴11旋转，则弹性元件20,20a,20b,20c或者说弹簧和限界元件30也旋转。

弹性元件20,20a,20b,20c是拱曲的。所述弹性元件分别具有一个接收部25(尤其参见图5)和两个区段21a,21b或者说区段对，它们彼此对置地径向向外延伸。区段21a,21b镜像对称地构造。区段21a,21b各具有一个头部24和两个支撑臂23a,23b，其中，支撑臂23a,23b将头部24与接收部25或者说中间部分22连接，接收部25中心地布置在所述中间部分中。也可以说，区段21a,21b是支腿，所述支腿从平的中间部分22径向向外延伸。中间部分22具有基本上六角形的外轮廓。区段21a,21b具有槽口26(由此两个支撑臂23a,23b相对彼此被分界)。头部24在一定程度上构成支腿或者区段21a,21b的端部。每个支撑臂23a,23b相对于中间部分22的平面以一角度延伸，并且在此，朝制动盘15的方向延伸。在头部24的区域中发生角度的反向，使得头部24的端部又向离开制动盘15方向指向。制动盘和头部24至少在制动器或马达10的静止位态中相互处于接触中。区段21a,21b或头部24的关于制动盘15凸形弯曲的区域与制动盘15处于接触中。支撑臂23a,23b关于制动盘15凹形地弯曲。支撑臂23a,23b具有相对彼此变化的间距a(参见图5)。此外，区段21a,21b在头部和接收部之间具有槽口26。槽口26沿径向方向是双锥形或沙漏形的。头部24的宽度B大于第一或第二支撑臂23a,23b的宽度b并且大于第一和第二支撑臂23a,23b的外表面之间的间距A。此外，头部24的质量大于两个支撑臂23a,23b的质量总和。弹性元件20的厚度d是恒定的。弹性元件20的中间部分22具有基本上六角形的外轮廓27，所述中间部分连接两个区段21a,21b并且在中心接收接收部25。弹性元件20的接收部25具有基本上圆形的内轮廓28，该内轮廓具有许多内缺口29。在制造时，限界元件30的凸缘或接收部31这样地塑性变形，使得限界元件30的材料压到内缺口29中并且与所述内缺口抗扭地连接，并且，翻边的凸缘将由三个弹性元件20a,20b,20c构成的组轴向地压在一起或者说固定并且与限界元件30固定连接。

在静止状态或者说静止位态1a中(图2)(相应于第一形态)，弹性元件20的区段21a,21b的头部24将制动盘15压到与第二制动面或摩擦垫12的接触中，以便因此实现制动作用。如果马达10被接通，则马达10的转子或者说马达轴11旋转，由此，螺母14、制动盘15和弹性元件20同样旋转。马达10具有足以克服制动力矩的转矩，所述制动力矩通过制动盘15和摩擦垫12之间的被预紧的接触产生。如果马达10的转速上升，则作用到每个区段21a,21b上的离心力引起区段21a,21b或者相应的头部24从静止位态到张开位态1b(图1)(相应于第二形态)中的相应运动。因此，由弹性元件20施加到制动盘15上的力被减小，并且导致制动力矩的相应减小。尽管制动盘被强制随着螺母14旋转，该制动盘却能够在该螺母14上轴向移动。因此，如果区段21a,21b向外张开，制动盘15则能够从摩擦垫12轴向地运动离开或者至少仅还未被轴向力加载地贴靠在所述摩擦垫上，由此使制动器完全松开。替代地，制动盘15也可以弹性地构造并且至少具有小的复位力，以便只要弹性元件20的轴向按压力小于复位力，就将制动盘15从摩擦垫12抬起。如果马达10的转速继续升高，则区段21a,21b一直向外张开，直至所述区段或者头部24在张开限界位态1c中(参见图2)(相应于第三形态)止挡在限界元件30上。然后，转速的继续提高将变形力导出到限界元件30或碟形的限界盘上。由此至少减小、理想地禁止区段21a,21b的继续张开，并且由此预防弹性元件20的过载。在形态1b和1c中，制动盘15被如此示出，使得它似乎还贴靠在摩擦垫12上。然而，由此至少不形成值得注意的摩擦力矩或者制动力，因为没有按压力通过弹性元件作用到制动盘15上或者作用到摩擦垫12上。只要离心力抵消弹性元件20的至少间接地作用到摩擦垫12上的预紧力，制动盘15就可以在摩擦垫12和弹性元件20、尤其该弹性元件的头部24之间轴向地自由运动。

如果关断到马达10的电流供给，则通过空气动力和内部的摩擦损失使马达转子的转速立刻减小。这立即发生，直至作用到弹性元件20上的离心力如此充分地减小，使得弹性元件的区段21a,21b可以重新施加力到制动盘15上，并且由此可以迫使制动盘又与摩擦垫12处于接触中，并且由此能够引起马达的快速制动。

马达10尤其可以被用于割草机、树篱修剪器或草坪修剪器中的一个切割刀片(或多个切割刀片)的旋转或往复运动的驱动。马达轴11可以直接地或通过例如皮带传动机构或传动装置间接地驱动切割刀片或刀具梁106。离心力制动器保证，在马达关断之后，使刀片快速地静止。

在未示出的另一实施例中，可以省去螺母14和制动盘15。然后，弹性元件20的区段21a,21b直接作用到摩擦面12上，以便实现制动作用。

在前面的说明、权利要求和附图中公开的本发明的特征既能够单独地也能够以任意组合地为了实现本发明在其不同的实施方式中被参考。

Claims (16)

1.一种用于马达制动器的弹性元件(20)，所述弹性元件具有拱曲的形状、用于与马达轴(11)旋转连接的接收部(25)和至少一个区段(21)，其中，所述区段(21)具有头部(24)和至少一个将所述头部(24)与所述接收部(25)连接的第一支撑臂(23a)，其特征在于，所述头部(24)通过第二支撑臂(23b)与所述接收部(25)连接，其中，所述第一和第二支撑臂(23a,23b)相对彼此具有变化的间距(a)和/或所述至少一个区段(21)在头部(24)和接收部(25)之间具有槽口(26)。

2.根据权利要求1所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述头部(24)的宽度(B)超过所述第一支撑臂(23a)和/或所述第二支撑臂(23b)的宽度(b)。

3.根据权利要求1或2所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述头部(24)的质量超过一个支撑臂(23a)的质量。

4.根据权利要求1或2所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述弹性元件(20)的厚度(d)是恒定的。

5.根据权利要求1或2所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述弹性元件(20)的中间部分(22)具有基本上六角形的外轮廓(27)。

6.根据权利要求1或2所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述接收部(25)具有开槽的内轮廓(28)。

7.根据权利要求1所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述弹性元件具有多个区段(21a,21b)。

8.根据权利要求1所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述槽口(26)是双锥形的。

9.根据权利要求3所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述头部(24)的质量超过两个支撑臂(23a,23b)的质量。

10.根据权利要求6所述的弹性元件(20)，其特征在于，所述接收部(25)具有设有多个内缺口(29)的、基本上圆形的内轮廓(28)。

11.一种具有前述权利要求中任一项所述的弹性元件(20)的马达制动器。

12.一种用于马达(10)的马达制动器，所述制动器具有根据权利要求1至10中任一项所述的弹性元件(20,20a,20b,20c)，其中，所述弹性元件(20,20a,20b,20c)能够随着所述马达(10)旋转，并且，当作用到所述弹性元件(20)上的离心力从零升高到预给定的水平时，所述弹性元件能够从至少一个第一形态(1a)变形到第二形态中(1b)中，由此，所述弹性元件(20)的预紧力随着所述马达的速度上升而减小，由于预紧力减小，所述马达制动器被松开，并且，当作用到所述弹性元件(20)上的离心力下降到所述预给定的水平以下时，所述制动器又起作用，其特征在于，当作用到所述弹性元件(20)上的离心力超过另一预给定的水平时，所述弹性元件在第三形态(1c)中的可变形性被径向拱曲的限界元件(30)限制。

13.根据权利要求12所述的马达制动器，其特征在于，所述限界元件(30)是碟形的。

14.一种由根据权利要求1至10中任一项所述的弹性元件(20,20a,20b,20c)和用于马达制动器的径向拱曲的限界元件(30)构成的系统，其特征在于，通过所述限界元件(30)的中心接收部(31)在至少一个所述弹性元件(20,20a,20b,20c)的接收部(25)上或在至少一个所述弹性元件(20,20a,20b,20c)的接收部(25)中的塑性变形产生在至少一个所述弹性元件(20,20a,20b,20c)和所述限界元件(30)之间的抗扭连接。

15.一种园艺加工机，具有根据权利要求1至10中任一项所述的弹性元件和/或根据权利要求11至13中任一项所述的马达制动器和/或根据权利要求14所述的系统。

16.根据权利要求15所述的园艺加工机，其特征在于，所述园艺加工机构造为割草机。

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