CN110730854A - 可变刚度的卷帘管 - Google Patents

Abstract

一种电动卷帘的低挠度卷管，该卷管可以包括第一管和第二管，该第二管附接到第一管。第一管可以构造成以可操作方式联接到卷帘的电机驱动单元。第二管可以包括多个碳纤维的层，所述多个碳纤维的层以添加方式构造在第一管上，并且该第二管可以被制造成使得该卷管的第一纵向部分和第二纵向部分具有彼此不同的材料刚度特性。该卷管的第一部分和第二部分可以由具有不同拉伸模量的碳纤维材料制成。在第一部分和第二部分的交界面处，该卷管的第一部分中的碳纤维材料的层可以与该卷管的第二部分中的碳纤维材料的层错开。

Description

可变刚度的卷帘管

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月8日提交的美国临时专利申请No.62/502,968的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

窗上用品可以安装在一个或多个窗户的前面，以例如防止阳光进入空间和/或提供隐私。窗上用品可以例如包括卷帘、罗马帘、软百叶帘或帷幔。卷帘通常包括缠绕在细长的卷管上的柔性帘织物。这样的卷帘可以包括位于帘织物的下端处的加重卷边条。该卷边条可以使帘织物悬挂在前方安装有该卷帘的一个或多个窗户的前面。

窗户建造技术的进步使得能够制造尺寸不断增大的窗户，例如可以是8英尺或更宽的窗户。这样的大窗户可能需要类似大的窗上用品。例如，被构造成覆盖这种宽窗户的卷帘可能需要异常长的卷管。

在用于宽窗户的卷帘的制造中，可能期望维持尺寸适合于较小窗户的相关卷帘的美观性。然而，卷帘的卷管(卷管在该管的相反两端处被简单地支撑)可能呈现从管的端部到管的中部的挠曲增大。这种现象可以称为管垂。管垂可能限制卷帘可以被制造的长度。随着卷管长度的增加，管垂可能会变得更加明显。

过大的管垂可能会导致卷帘具有不期望的美学和/或操作特性。例如，管垂可能会导致可见的垂线出现在帘材料中。另外，管垂可能会导致卷帘的帘材料随着帘卷起而起皱。在管垂很小或没有管垂的卷帘中，帘材料通常垂直于卷管卷起。然而，当卷管具有管垂时，随着帘的卷起，帘材料的右半部可能会向左行进和/或帘材料的左半部可能会向右行进。这可能会在卷起的帘材料中引起褶皱。

用于解决卷帘中的管垂的已知解决方案可能具有一个或多个不期望的特性。例如，第一种解决方案可能是增加卷管的管直径以实现增加的刚度。然而，这种扩大的卷管可能需要额外的空间，这可能会对卷帘的安装的美观性产生负面影响。在另一种解决方案中，帘材料可以沿着卷管的长度在一个或多个位置处被支撑。然而，帘材料在支撑件上的移动可能会对帘材料造成不期望的磨损。

发明内容

如本文所述，电动卷帘的卷管可以构造为低挠度卷管，用于覆盖大的开口，例如8英尺宽或更宽的开口。卷管可以限定相反的第一端和第二端，并且可以构造成在第一端和第二端处被支撑。

该卷帘可以包括电机驱动单元和附接到卷管的柔性材料。该柔性材料能够经由卷管的由电机驱动单元引起的旋转而在升起位置和降下位置之间工作。该卷帘可以包括卷边条，该卷边条附接到柔性材料的下端。

根据示例性的低挠度构造，该卷帘的卷管可以包括第一管和第二管，该第二管附接到第一管的外表面。该第一管可以由诸如铝、钢等的金属制成。第一管可以构造成以可操作方式联接到卷帘的电机驱动单元。

该第二管可以包括多个碳纤维的层，并且可以例如通过将碳纤维材料卷缠到第一管上而以添加方式构造在第一管上。可以将第二管制造成使得卷管的第一纵向部分具有第一材料刚度，并且使得卷管的第二纵向部分具有第二材料刚度，该第二材料刚度不同于第一材料刚度。卷管的第一部分和第二部分可以由具有不同拉伸模量的碳纤维材料制成。在第一部分和第二部分的交界面处，卷管的第一部分中的碳纤维材料的层可以与卷管的第二部分中的碳纤维材料的层错开。

附图说明

图1A是用于在超大开口中使用的示例性电动卷帘的分解图，电池供电的卷帘包括示例性低挠度卷管。

图1B是图1A中描绘的示例性电动卷帘的立体图，其中，该帘处于升起位置。

图1C是图1A中描绘的示例性电动卷帘的立体图，其中，该帘处于降下位置。

图2A是图1A中描绘的示例性电动卷帘的示例性卷管部件的第一示例性低挠度构造的立体图。

图2B是图1A中描绘的示例性电动卷帘的示例性卷管的第二示例性低挠度构造的立体图。

图3是图2A中描绘的示例性卷管构造的端视图。

图4是图2A中描绘的示例性卷管构造的、具有不同材料刚度的部分之间的交界面的截面图。

图5是可以在图1A中描绘的示例性电动卷帘中实施的另一示例性低挠度卷管的端视图。

具体实施方式

图1A至图1C描绘了电动卷帘100形式的示例性窗上用品。电动卷帘100可以被构造成安装在大开口(例如，一个或多个在宽度上跨越8英尺或更多的窗户)的前面，以例如防止阳光进入空间和/或提供隐私。电动卷帘100可以安装到靠近该开口的结构(例如，窗框、墙壁或其它结构)。如图所示，电动卷帘100包括帘组件110、电池盒130以及壳体140，该壳体140可以被构造成支撑帘组件110和电池盒130。壳体140可以构造为用于电动卷帘100的一个或多个部件的安装结构和/或支撑结构。

如图所示，壳体140包括轨道142、第一壳体支架150以及第二壳体支架160。所示出的轨道142在第一端141和相反的第二端143之间伸长。轨道142、第一壳体支架150以及第二壳体支架160可以构造成以组装构造彼此附接。例如，第一壳体支架150可以构造成附接到轨道142的第一端141，并且第二壳体支架160可以构造成附接到轨道142的第二端143。如图所示，第一壳体支架150限定附接构件152，该附接构件152被构造成接合轨道142的第一端141，并且第二壳体支架160限定附接构件162，该附接构件162被构造成接合轨道142的第二端143。应当理解，轨道142、第一壳体支架150以及第二壳体支架160不限于所示出的附接构件。

轨道142、第一壳体支架150或第二壳体支架160中的一个或多个可以被定尺寸以安装到结构上。例如，轨道142可以被定尺寸，使得在第一壳体支架150和第二壳体支架160附接到轨道142的情况下，轨道142可以安装到开口中的结构(例如，安装到窗框)。在这样的示例性构造中，轨道142可以限定例如由第一端141和第二端143限定的长度，使得壳体140可以紧密地装配在窗框中(例如，第一壳体支架150和第二壳体支架160与相邻的窗框的结构之间的间隙很小)。这种构造可以称为内部安装构造。在另一示例中，轨道142可以被定尺寸，使得在第一壳体支架150和第二壳体支架160附接到轨道142的情况下，轨道142可以安装到开口上方的结构(例如，安装到窗户上方的表面)。在这样的示例性构造中，轨道142可以限定基本等于(例如，略长于)窗户开口的宽度的长度。在另一示例中，轨道142、第一壳体支架150或第二壳体支架160中的一个或多个可以被定尺寸，使得电动卷帘100可以安装在由窗上用品容座(window treatment pocket)限定的空腔内，该窗上用品容座可以安装到一个结构(例如，围绕窗户的结构)。然而，应当理解，电动卷帘100不限于这些示例性安装构造。

轨道142可以限定任何合适的形状。如图所示，轨道142包括后壁144和上壁146，该上壁146从后壁144的上边缘沿着基本垂直于后壁144的方向向外延伸。后壁144和上壁146的一个或两个可以构造成安装到一个结构。轨道142、第一壳体支架150以及第二壳体支架160在处于组装构造中时可以限定空腔。例如，当电动卷帘100处于组装构造中时(例如，如图1B和图1C中所示)，帘组件110和电池盒130可以布置在该空腔中。当电动卷帘100处于组装构造中时，壳体140可以在前部和底部处打开，从而暴露帘组件110和电池盒130。电动卷帘100可以可选地包括面板(未示出)，该面板被构造成隐藏电动卷帘100的一个或多个部件(例如，电池盒130、和帘组件110的多个部分)。

如图所示，帘组件110包括卷管112、电机驱动单元118、惰轮120、柔性材料122以及卷边条126。卷管112可以具有管体114，该管体114沿着纵向方向L从卷管112的第一端113伸长到卷管112的相反的第二端115。管体114可以限定任何形状，例如所示出的圆筒形形状。如图所示，卷管112是中空的，并且在第一端113和第二端115处敞口。卷管112可以构造成至少部分地收容电机驱动单元118，并且至少部分地收容惰轮120。如图所示，卷管112被构造成使得电机驱动单元118的一部分可以布置在第一端113中，并且使得惰轮120的一部分可以布置在第二端115中。卷管112可以用于覆盖宽的开口(例如，8英尺宽或更宽的开口)。

卷管112可以限定内表面116，该内表面116被构造成与电机驱动单元118以可操作方式接合。例如，如图所示，卷管112包括从内表面116径向向内延伸的多个花键117。卷管112可以构造成经由所述多个花键117与电机驱动单元118以可操作方式接合。例如，花键117可以构造成与电机驱动单元118的部件以可操作方式接合，使得旋转扭矩可以从电机驱动单元118传递到卷管112，从而导致卷管112绕旋转轴线AR旋转。卷管112的旋转轴线AR也可以称为卷管112的中心轴线。

花键117可以平行于纵向方向L延伸，并且可以沿着卷管112的内表面116的圆周等距地(如图所示)或不等距地彼此间隔开。所示出的花键117中的每一个花键均从卷管112的第一端113延伸到卷管112的第二端115。应当理解，卷管112不限于花键117的所示构造和/或几何形状。还应当理解，替代地，卷管112可以构造成与电机驱动单元118以可操作方式接合。例如，根据卷管112的替代构造，卷管112可以具有光滑的内表面116，并且可以包括在一定位置处延伸穿过该卷管的开口，使得卷管112可以经由一个或多个紧固件(例如，螺钉、销、夹子等等)以可操作方式联接到电机驱动单元118，所述一个或多个紧固件可以布置到该开口中并且可以接合电机驱动单元118。

所示出的电机驱动单元118可以构造成布置到卷管112的第一端113中。电机驱动单元118的一个或多个部件可以构造成与卷管112的多个花键117接合。如图所示，该电机驱动单元包括驱动毂119，该驱动毂119限定多个凹槽，这些凹槽被构造成与花键117中的对应花键以可操作方式接合，使得电机驱动单元118的操作可以导致卷管112旋转。电机驱动单元118还可以包括一体的惰轮121，该惰轮121限定多个凹槽，该多个凹槽被构造成与花键117中的对应花键接合。惰轮120可以类似地限定多个凹槽，该多个凹槽被构造成与花键117中的对应花键接合。驱动毂119和惰轮120的凹槽可以沿着驱动毂119和惰轮120各自外表面的圆周等距地(如图所示)或不等距地彼此间隔开。

如图所示，柔性材料122可以是适合用作帘织物的材料，并且可以替代地被称为覆盖材料。然而，应当理解，该柔性材料不限于帘织物。例如，根据电动卷帘100作为可伸缩投影幕的替代实施方式，柔性材料122可以是适合于显示被投影到柔性材料122上的图像的材料。柔性材料122可以限定上端(未示出)和相反的下端124，该上端被构造成以可操作方式附接到卷管112，并且该下端被构造为自由端。卷管112绕旋转轴线AR的旋转(例如由电机驱动单元118引起的旋转)可以导致柔性材料122缠绕到卷管112上或从卷管112解绕。关于这一点，电机驱动单元118可以例如在柔性材料122的升起位置和降下位置(分别在图1B和图1C中示出)之间调节柔性材料122。

卷管122在第一方向上绕旋转轴线AR的旋转可以导致柔性材料122从卷管112解绕，例如，当将柔性材料122相对于开口(例如，窗户)被操作到降下位置时。图1C描绘了电动卷帘100，其中柔性材料122处于降下位置。卷管122在第二方向(该第二方向与第一方向相反)上绕旋转轴线AR的旋转可以导致柔性材料122缠绕到卷管112上，例如，当柔性材料122相对于开口被操作到升起位置时。图1B描绘了电动卷帘100，其中柔性材料122处于升起位置。

柔性材料122可以由任何合适的材料或材料的组合制成。例如，柔性材料122可以由“稀松布”、机织布、非织造材料、光控膜、幕帘或网状物中的一种或多种制成。卷边条126可以附接到柔性材料122的下端124，并且可以被加重，以便卷边条126使柔性材料122(例如，竖直地)悬挂在一个或多个窗户的前面。

电机驱动单元118可以构造成使得例如能够通过电动卷帘100的使用者来控制卷管112的旋转。例如，电动卷帘100的使用者可以控制电机驱动单元118，使得柔性材料122移动到期望的位置。电机驱动单元118可以包括监测卷管112的位置的传感器。这可以使得电机驱动单元118能够跟踪柔性材料122相对于柔性材料122的相应上限和下限的位置。所述上限和下限可以由电动卷帘100的操作员指定，并且可以分别对应于柔性材料122的升起位置和降下位置。

电机驱动单元118可以被手动控制(例如，通过致动一个或多个按钮)和/或无线控制(例如，使用红外(TR)或射频(RF)遥控单元)。用于电动卷帘的电机驱动单元的示例在如下文献中进行了更详细描述：在2006年1月10日授权的名称为“电动帘控制系统(MotorizedShade Control System)”的美国专利6,983,783、在2010年11月23日授权的名称为“控制电动窗上用品的方法(Method Of Controlling A Motorized Window Treatment)”的美国专利7,839,109、在2015年1月21日授权的名称为“电动窗上用品(Motorized WindowTreatment)”的美国专利8,950,461、以及在2013年6月20日公布的名称为“具有维护位置的电池供电式电动窗上用品(Battery-Powered Motorized Window Treatment Having AService Position)”的美国专利申请公开2013/0153162，上述文献中的每一个文献的全部内容均通过引用的方式并入本文。然而，应当理解，任何电机驱动单元或驱动系统都可以用于控制该卷管112。

电动卷帘100可以包括天线(未示出)，该天线被构造成接收无线信号(例如，来自遥控装置的RF信号)。该天线可以与电机驱动单元118电气通信(例如，经由控制电路或PCB)，使得从遥控单元接收的一个或多个无线信号可以使电机驱动单元118移动柔性材料122(例如，在降下位置和升起位置之间)。该天线可以与帘组件110、电池盒130、壳体140或其各自的部件集成(例如，穿过其、被封装在其内和/或安装到其上)。

电池盒130可以被构造成保持一个或多个电池132。所示出的电池132可以例如是D电池(例如，IEC R20)电池。电动卷帘100的一个或多个部件(例如，电机驱动单元118)可以由所述一个或多个电池132供电。然而，应当理解，电动卷帘100不限于所示出的电池供电构造。例如，替代地，电动卷帘100可以构造成使得该电动卷帘的一个或多个部件(例如，电机驱动单元118)可以由交流(AC)电源、直流(DC)电源或电源的任何组合供电。

电池盒130可以构造成能够在打开位置和关闭位置之间工作，使得：当电池盒130处于打开位置时，可以取用(access)一个或多个电池132。用于电动卷帘的电池盒的示例在如下文献中进行了更详细描述：在2014年10月16日公开的名称为“用于电动窗上用品的集成式可取用电池盒(Integrated Accessible Battery Compartment For MotorizedWindow Treatment)”的美国专利申请公开2014/0305602，该文献的全部内容通过引用的方式并入本文。

壳体140可以构造成支撑帘组件110和电池盒130中的一个或两个。例如，第一壳体支架150和第二壳体支架160可以构造成支撑帘组件110和/或电池盒130。如图所示，第一壳体支架150和第二壳体支架160被构造成支撑帘组件110和电池盒130，使得当电动卷帘100安装到一个结构时，电池盒130位于(例如，被定向在)帘组件110上方。应当理解，电动卷帘100不限于帘组件110和电池盒130的所示出的定向。例如，替代地，壳体140可以构造成以其它方式相对于彼此支撑帘组件110和电池盒130(例如，使得电池盒130位于帘组件110下方)。

如图所示，第一壳体支架150限定上部151和下部153，并且第二壳体支架160限定上部161和下部163。第一壳体支架150的上部151可以构造成支撑电池盒130的第一端，并且第二壳体支架160的上部161可以构造成支撑电池盒130的第二端。第一壳体支架150的上部151和第二壳体支架160的上部161可以分别构造成以可操作方式支撑电池盒130，使得当电动卷帘100安装到一个结构时，电池盒130能够操作以提供对一个或多个电池132的取用。

第一壳体支架150的下部153可以构造成支撑惰轮121，并因此支撑卷管112的管体114的第一端113。第二壳体支架160的下部163可以构造成支撑惰轮120，并因此支撑卷管112的管体114的第二端115。第一壳体支架150的下部153和第二壳体支架160的下部163可以分别构造成以可操作方式支撑帘组件110，使得柔性材料122可以移动(例如，在降下位置和升起位置之间)。由于卷管112被支撑在该卷管的第一端113和第二端115处，因此可以说，帘组件110由壳体140简单地支撑，并且因此卷管112由壳体140简单地支撑。

壳体140可以构造成使用一个或多个紧固件(例如，一个或多个螺钉)安装到一个结构。例如，轨道142、第一壳体支架150或第二壳体支架160中的一个或多个可以限定一个或多个相应的孔，该孔被构造成接纳紧固件。

壳体140的部件可以由任何合适材料或材料的组合制成。例如，轨道142可以由金属制成，并且第一壳体支架150和第二壳体支架160可以由塑料制成。尽管所示出的壳体140包括单独的部件，但应理解，壳体140可以以其它方式构造。例如，轨道142、第一壳体支架150以及第二壳体支架160可以是整体的。在另一个示例中，该轨道可以包括第一轨道区段和第二轨道区段，该第一轨道区段和第二轨道区段可以构造成彼此附接。在这样的示例性构造中，第一轨道区段可以包括集成的第一壳体支架，并且第二轨道区段可以包括集成的第二壳体支架。壳体140的一个或多个部件(例如，轨道142、第一壳体支架150或第二壳体支架160中的一个或多个)可以被包裹在材料(例如，织物)中，以例如增强壳体140的美观性。

电动卷帘100可以构造成用于覆盖异常大的开口(例如，一个窗户或一组窗户)，该开口所具有的宽度大于8英尺并且最高达到约15英尺宽(例如为大约12英尺宽)。在这样的应用中，卷管112可能容易受到管垂(tube sag)的量的影响，这可能对柔性材料122的美观性和/或电动卷帘的功能性(例如使该柔性材料122升高或降低)产生负面影响。电动卷帘100的一个或多个部件可以构造成减轻管垂的发生。例如，卷管112可以构造为低挠度卷管。

图2A和图2B描绘了卷管112的示例性的低挠度构造。根据所示出的示例，卷管112的管体114可以由具有高强度和低密度的一种或多种材料(例如，碳纤维)构成。例如，管体114可以由一层或多层相同的材料(例如，多层碳纤维织物)构成。在制造卷管112的示例中，可以连续地施加多层碳纤维材料，使得管体114经由碳纤维织物层以添加方式构建而成。替代地，管体114可以由一层或多层不同的材料(例如，碳纤维材料和玻璃纤维材料)构成。例如，可以以添加方式构造一层或多层第一材料，并且可以以添加方式在所述一层或多层第一材料之上构造一层或多层第二材料。

卷管112可以使用碳纤维织物的层来制造，这些碳纤维织物的层具有模量类型、相对于彼此和/或相对于卷管112的中心轴线的纤维定向、和/或材料厚度的任何适当组合。例如，管体114的碳纤维的层可以包括一层或多层高模量碳纤维、中模量碳纤维、低模量碳纤维等的任何组合。应当理解，卷管112的管体114的制造不限于自始至终均使用碳纤维材料。例如，替代材料(例如，玻璃纤维)可以替代管体114的一个或多个部分和/或对应层中的低模量碳纤维。还应当理解，虽然卷管112的管体114可以由除了碳纤维或玻璃纤维以外的材料构成(例如，至少部分地由其制成)，但这些材料可以共享与碳纤维或玻璃纤维类似的一种或多种特性或特征。为了说明，卷管112可以包括诸如钢增强织物的材料，该材料可以具有与碳纤维相似的模量，但具有不同的密度(例如，这可导致更大的重量)。

根据所示出的示例性的低挠度构造，卷管112可以构造成使得卷管112的材料刚度沿着纵向方向L变化。例如，可以将卷管112制造成使得该卷管的两个或更多个纵向部分被限定成呈现不同的材料刚度特性。这些纵向部分可以是管体114在纵向方向L上的区段或长度。为了说明，卷管112的管体114可以限定从卷管112的第一端113朝向第二端115延伸的端部170、从卷管112的第二端115朝向第一端113延伸的端部180、以及在端部170、180之间延伸的中间部分175。为了便于描述，中间部分175可以被称为卷管112的第一部分，端部170可以被称为卷管112的第二部分，并且端部180可以被称为卷管112的第三部分。

如图2A和图2B中所示，卷管112可以构造成使得端部170和180相对于彼此沿纵向方向L具有基本相等的长度。就这一点而言，端部170和180可以构造成使得卷管112沿纵向方向L(例如，相对于在卷管112的中点处垂直于旋转轴线AR延伸的平面)对称。然而，应当理解，替代地，卷管112可以构造成例如使得端部170和180具有不同的长度，并因此使得卷管112沿纵向方向L不对称。端部170和180各自的长度可以与中间部分175的长度相同或不同。例如，如图2A和

图2B中所示，卷管112可以构造成使得中间部分175的长度长于端部170的长度，并且长于端部180的长度。

可以将卷管112制造成使得中间部分175的材料刚度不同于端部170、180的材料刚度，并且使得端部170的材料刚度与端部180的材料刚度基本相同。例如，如图2A中所示，卷管112的端部170、180可以包括一层或多层低模量碳纤维(例如，具有约3400万磅/平方英寸(MSI)的拉伸模量)，并且卷管112的中间部分175可以包括一层或多层高模量碳纤维(例如，具有55MSI或更高的拉伸模量)。在另一个示例中，如图2B中所示，卷管112的端部170、180可以包括一层或多层高模量碳纤维(例如，具有55MSI或更高的拉伸模量)，并且卷管112的中间部分175可以包括一层或多层低模量碳纤维(例如，具有约34MSI的拉伸模量)。然而，应当理解，卷管112不限于本文中示出并描述的示例性的低挠度构造。例如，可以将卷管112被制造成限定更多或更少的具有不同材料刚度的部分。

管体114的每个部分均可以包括具有相同或不同的刚度特性(例如，拉伸模量)的材料层(例如，碳纤维材料的层)。例如，管体114的一个或多个部分可以由具有相同拉伸模量的碳纤维材料的层同质地构成，并且管体114的一个或多个部分可以由具有不同的相应拉伸模量的碳纤维材料的层异质地构成。应当理解，本文所用的拉伸模量可以表示弹性系数、弹性模量和/或杨氏模量。

图3描绘了图2A中所示的卷管112的示例性的低挠度构造的端视图。如图所示，卷管112可以构造为两部分式卷管112，该卷管112包括第一管202和第二管206，该第二管206包括管体114。第一管202可以被称为卷管112的内管，并且第二管206可以被称为卷管112的外管。第一管202和第二管206可以具有相同或不同的长度(例如，如由其各自的第一端和第二端所限定的)。

第一管202可以由任何合适的材料(例如，金属)制成。例如，第一管202可以由铝、钢等制成。第一管202可以具有内表面201和相反的外表面203，该内表面201限定卷管112的内表面116，该外表面203与内表面201径向地间隔开。第一管202的内表面201可以构造成与电动卷帘100的电机驱动单元118以可操作方式接合。例如，如图所示，第一管202限定了从内表面201径向向内延伸的多个花键117。卷管112可以构造成经由所述多个花键117与电机驱动单元118以可操作方式接合。例如，花键117可以构造成与驱动毂119和惰轮121的相应凹槽以可操作方式接合。

花键117可以平行于纵向方向L延伸，并且可以沿着第一管202的内表面201的圆周等距地(如图所示)或不等距地彼此间隔开。所示出的花键117中的每一个花键均可以从第一管202的第一端延伸到第二端。应当理解，第一管202不限于花键117的所示构造和/或几何形状。还应理解，替代地，第一管202可以构造成与电机驱动单元118以可操作方式接合。

第二管206可以以添加方式被构造在第一管202上，该第二管206可以包括卷管112的管体114。例如，第二管206可以由一层或多层碳纤维材料(例如，连续施加的多层碳纤维织物)构造而成，例如卷缠到第一管202的外表面203上，使得第二管206经由碳纤维织物层以添加方式构建而成。例如根据图2A和图2B中所示出的示例性的低挠度构造，可以将卷管112制造成使得卷管112的材料刚度沿着卷管112的长度变化。第二管206的内表面205可以例如在碳纤维材料的固化过程期间附接到第一管202的外表面203。由于第一管202和第二管206可以由不同的材料(例如，分别是金属和碳纤维)制成，因此卷管112可以被称为混合卷管。

第一管202和第二管202中的一个或两个可以构造成使得第二管206的外径OD不超过2英寸，且由此卷管112的外径OD不超过2英寸，以例如维持电动卷帘100的美观性，和/或确保当将柔性材料122完全缠绕到卷管112上时卷管112和柔性材料122不会超出所期望的体积(例如，安装有电动卷帘100的容座内的体积)。在示例性的实施方式中，卷管112可以限定约1.67英寸至约2英寸(例如，正好2英寸)的外径，以及约1.53英寸至约1.75英寸(例如，正好1.75英寸)的内径。

在卷管112的相邻部分的一个或多个交界面(例如在端部170与中间部分175的第一交界面185、以及在中间部分175与端部180的第二交界面195)处，在相邻的交界部分中的一层或多层碳纤维织物的相应端可以相对于彼此错开。此外，第一交界面185和第二交界面195可以各自包括多个子区域，所述多个子区域具有变化的拉伸模量，以例如在端部170、180的拉伸模量和中间部分175的拉伸模量之间提供卷管112的模量的逐渐变化。例如，第一交界面185和第二交界面195的每个子区域均可以限定拉伸模量的阶跃变化(例如，与相邻的子区域相比)，该阶跃变化小于端部170、180的拉伸模量与中间部分175的拉伸模量之差。

例如，如图4中所示，碳纤维材料的基础层208可以被施加到(例如，卷缠到)第一管202的外表面203上。基础层208可以包括碳纤维材料的第一片材212和碳纤维材料的第二片材214，该第一片材212形成管体114的端部170的一部分，该第二片材214形成管体114的中间部分175的一部分。可以以添加方式施加一个或多个附加的碳纤维材料的层(例如，所示出的第二层210)，以构建管体114。第二层210可以包括碳纤维材料的第三片材216和碳纤维材料的第四片材218，该第三片材216形成端部170的另一部分，该第四片材218形成中间部分175的另一部分。如图所示，碳纤维材料的第一片材212、第二片材214、第三片材216以及第四片材218均可以构造成使得第一位置220与第二位置222沿着纵向方向L错开，在该第一位置220处，碳纤维材料的第一片材212邻接第二片材214，在该第二位置222处，碳纤维材料的第三片材216邻接第四片材218。例如，端部170的一层或多层可以与中间部分175的一层或多层重叠，使得碳纤维材料的层错开。如图所示，碳纤维材料212的第一片材212可以与碳纤维材料的第四片材218重叠。

应当理解，卷管112的第二管206(即，管体114)不限于如图所示的两层碳纤维材料。例如，第二管206可以由多层碳纤维材料(例如，包括三层、四层、五层、六层或更多层)制成。还应当理解，第二管206不限于在第一位置220和第二位置222之间的所示间隔。进而还应当理解，在包括中间部分175和端部180的第二交界面195中的对应碳纤维材料的层可以以这样的型式错开：该型式与所示的第一交界面185的错开型式相同或不同。进而还应当理解，可以针对图2B中所示的卷管112的示例性的低挠度构造来实施错开的第一交界面185和第二交界面195。

图5描绘了另一示例性的低挠度卷管312的端视图，该卷管312可以用于覆盖宽开口(例如，8英尺宽或更宽的开口)。卷管312可以例如在电动卷帘100中实施(例如，替代卷管112)。如图所示，卷管312可以是包括第一管302和第二管310的两部分式卷管。可以例如与卷管112的第二管206(即，管体114)类似地构造第二管310。第一管302可以被称为卷管312的内管，并且第二管310可以被称为卷管312的外管。第一管302和第二管310可以具有相同或不同的长度(例如，如由其各自的第一端和第二端所限定的)。

第一管302可以由任何合适的材料(例如，金属)制成。例如，第一管302可以由铝、钢等制成。第一管302可以限定内表面301和相反的外表面303，该外表面303与内表面301径向地间隔开。第一管302可以构造成与电机驱动单元(例如电动卷帘100的电机驱动单元118)以可操作方式接合。例如，第一管302可以限定从内表面301延伸的一个或多个接合构件。

如图所示，第一管302可以限定从内表面301径向向内延伸的多个接合臂304。所述多个接合臂304可以在第一管302的第一端和第二端之间延伸，例如从第一端延伸到第二端。所述多个接合臂304中的每一个均可以包括限定一个或多个花键308的接合垫306。接合垫306可以与内表面301间隔开，使得第二管310位于有利位置以使第二管310的惯性矩最大化。如图所示，每个接合垫306均可以限定成从该接合垫延伸的一对花键308。卷管312可以构造成经由多个接合臂304的花键308与电机驱动单元118以可操作方式接合。例如，花键308可以构造成与驱动毂119和/或惰轮121的相应凹槽以可操作方式接合。

花键308可以平行于纵向方向L延伸。接合臂304可以沿着第一管302的内表面301的圆周彼此等距地(如图所示)或不等距地间隔开。所示的花键308中的每一个花键均可以从第一管302的第一端延伸到第二端。应当理解，第一管302不限于接合构件(例如，接合臂304)和/或花键308的、所示出的构造和/或几何形状。还应当理解，替代地，第一管302可以构造成与电机驱动单元118以可操作方式接合。

可以例如与卷管112的第二管206(即，管体114)类似地制造第二管310。例如，第二管310可以由一层或多层碳纤维材料(例如，连续施加的多层碳纤维织物)制成，例如卷缠到第一管302的外表面303上，使得第二管310通过多层碳纤维织物以添加方式构建而成。

可以将卷管312制造成使得卷管312的材料刚度沿着卷管312的长度变化，例如类似于图2A和图2B中示出的卷管112的示例性的低挠度构造。例如，可以将卷管312制造成使得该卷管的两个或更多个纵向部分被限定成呈现不同的材料刚度特性。在卷管312的具有不同材料刚度的相邻部分的一个或多个交界面处，相邻交界部分中的一层或多层碳纤维织物的相应端部可以相对于彼此错开，这种错开例如类似于本文针对卷管112所示出并描述的错开。第二管310的内表面309可以例如在碳纤维材料的固化过程期间附接到第一管302的外表面303。例如，当碳纤维材料被固化时，第二管310的内表面309可以附接到第一管302的外表面303。由于第一管302和第二管310可以由不同的材料(例如，分别为金属和碳纤维)制成，因此卷管312可以被称为混合卷管。

第一管302和第二管310中的一个或两个可以构造成使得第二管310的外径OD不超过2英寸，且因此卷管312的外径OD不超过2英寸，以例如维持电动卷帘100的美观性，和/或确保当将柔性材料122完全地缠绕到卷管312上时、卷管312和柔性材料122不会超出所期望的体积(例如，安装有电动卷帘100的容座内的体积)。在示例性的实施方式中，卷管312可以限定约1.67英寸至约2英寸(例如，正好2英寸)的外径、以及约1.53英寸至约1.75英寸(例如，正好1.75英寸)的内径。

应当理解，通过制造卷管而使得该卷管沿着其长度具有可变的材料刚度(例如，根据示例性低挠度卷管112、312)，可以使得在安装有附接到其上的帘材料时能够至少部分地控制该卷管的挠曲行为，从而使得能够减小卷管中的管垂的影响。另外，使用具有不同拉伸模量的碳纤维织物的片材来以添加方式构造混合卷管的碳纤维管体可以允许增强的刚度和/或其它有利特性(由于将碳纤维材料定位在将从其获得最大益处的位置处而实现)，并且可以例如通过允许将低模量的碳纤维材料(通常成本较低)作为“填充材料”用在使用高模量的碳纤维材料无法实现益处的位置上来控制材料成本和/或制造成本。为了说明，可以有利地构造可变刚度的卷管，使得：例如如果卷管被简单地支撑在端部处，则使得较高刚度的材料位于卷管的中部附近(例如，在卷管的相反两端之间)。此外，可以有利地构造可变刚度卷管，使得例如：如果卷管以悬臂构造被支撑，则较高刚度的材料位于该卷管的相反两端附近。

还应当理解，沿着其长度具有可变的材料刚度的低挠度卷管的制造不限于将碳纤维管体以添加方式构造到不同材料的第一管上，例如本文根据示例性的低挠度卷管112、312所描述的那样。替代地，可以通过将碳纤维织物卷缠到心轴上来构造碳纤维管体，使得该管体经由碳纤维织物的层以添加方式构建而成。该心轴可以构造成在管体的内表面中限定一个或多个花键。当碳纤维的层绕该心轴的缠绕完成时，碳纤维材料可以被固化。一旦碳纤维材料已固化，就可以将该心轴从卷管移除。

还应当理解，具有可变刚度的低挠度卷管不限于所示出的两部分式卷管构造(例如，卷管112和312)。例如，具有可变刚度的低挠度卷管可以替代地被构造成省略内管。为了说明，卷管112可以替代地被构造成一件式卷管(省略第一管202)。可以例如通过如本文所描述的那样将具有相同或不同拉伸模量的一种或多种材料(例如，碳纤维织物、玻璃纤维等等)卷缠到心轴上来制造这种一件式低挠度卷管。

应当理解，本文中示出并描述的示例性的电动卷帘100不限于用作窗上用品，并且电动卷帘100可以实施为用于除了覆盖开口(例如，窗户)以外的用途。例如，替代地，具有低挠度碳纤维卷管的示例性的电动卷帘100可以构造成用作电动投影幕(例如，通过用投影幕材料代替所述柔性材料)。

Claims (22)

1.一种电动窗上用品，包括：

电机驱动单元；

卷管，所述卷管在相反的第一端和第二端之间伸长，所述卷管被构造成以可操作方式联接到所述电机驱动单元，其中，所述卷管被制造成使得所述卷管的第一部分具有第一材料刚度并且所述卷管的第二部分具有第二材料刚度，所述第二材料刚度不同于所述第一材料刚度；以及

柔性材料，所述柔性材料附接到所述卷管，所述柔性材料能够经由所述卷管的由所述电机驱动单元引起的旋转而在升起位置和降下位置之间工作。

2.根据权利要求1所述的电动窗上用品，其中，所述第一部分包括具有高拉伸模量的第一材料的层，并且所述第二部分包括具有低拉伸模量的第二材料的层。

3.根据权利要求2所述的电动窗上用品，其中，所述第一部分包括高模量碳纤维的层，并且所述第二部分包括低模量碳纤维的层。

4.根据权利要求3所述的电动窗上用品，其中，在所述卷管的所述第一部分和所述第二部分的交界面处，所述高模量碳纤维的层与所述低模量碳纤维的层错开。

5.根据权利要求4所述的电动窗上用品，其中，所述交界面包括多个子区域，所述多个子区域具有变化的拉伸模量，以在所述第一部分和所述第二部分之间提供拉伸模量的逐渐变化。

6.根据权利要求2所述的电动窗上用品，其中，所述第一部分包括碳纤维的层，并且所述第二部分包括玻璃纤维的层。

7.根据权利要求2所述的电动窗上用品，其中，所述第一部分包括位于所述第一端和所述第二端之间的、所述卷管的中间部分，并且其中，所述卷管被制造成使得所述卷管的第三部分具有所述第二材料刚度。

8.根据权利要求2所述的电动窗上用品，其中，所述第二部分包括位于所述第一端和所述第二端之间的、所述卷管的中间部分。

9.根据权利要求1所述的电动窗上用品，还包括壳体，所述壳体被构造成在所述第一端和所述第二端处支撑所述卷管，并且所述壳体被构造成安装到结构。

10.一种卷管，所述卷管沿着旋转轴线在相反的第一端和第二端之间伸长，所述卷管被构造成以可操作方式附接到柔性材料，所述卷管包括：

第一管，所述第一管被制造成使得所述卷管的第一部分具有第一材料刚度，并且所述卷管的第二部分和第三部分具有第二材料刚度，所述第二材料刚度不同于所述第一材料刚度；

其中，所述第二部分从所述卷管的所述第一端延伸，所述第三部分从所述卷管的所述第二端延伸，并且所述第一部分在所述第二部分和所述第三部分之间延伸。

11.根据权利要求10所述的卷管，其中，所述第一部分的特征在于具有第一拉伸模量，并且所述第二部分和所述第三部分的特征在于具有第二拉伸模量。

12.根据权利要求11所述的卷管，其中，在所述第一部分和所述第二部分的第一交界面处，所述卷管的所述第一部分中的第一材料的层与所述卷管的所述第二部分中的第二材料的层错开；并且

其中，在所述第一部分和所述第三部分的第二交界面处，所述卷管的所述第一部分中的所述第一材料的层与所述卷管的所述第三部分中的所述第二材料的层错开。

13.根据权利要求12所述的卷管，其中，所述第一交界面包括第一多个子区域，所述第一多个子区域具有在所述第一部分的所述第一拉伸模量和所述第二部分的所述第二拉伸模量之间的变化的拉伸模量；并且

其中，所述第二交界面包括第二多个子区域，所述第二多个子区域具有在所述第一部分的所述第一拉伸模量和所述第三部分的所述第二拉伸模量之间的变化的拉伸模量。

14.根据权利要求12所述的卷管，其中，通过将所述第一材料的层以添加方式施加到所述第一部分并且将所述第二材料的层以添加方式施加到所述第二部分和所述第三部分来制造所述第一管。

15.根据权利要求11所述的卷管，其中，所述第一部分包括具有高拉伸模量的第一材料的层，并且所述第二部分和所述第三部分包括具有低拉伸模量的第二材料的层。

16.根据权利要求11所述的卷管，其中，所述第一部分包括具有低拉伸模量的第一材料的层，并且所述第二部分和所述第三部分包括具有高拉伸模量的第二材料的层。

17.根据权利要求10所述的卷管，其中，所述第一材料是高模量碳纤维，并且所述第二材料是低模量玻璃纤维。

18.根据权利要求10所述的卷管，其中，所述第一材料是高模量碳纤维，并且所述第二材料是低模量碳纤维。

19.根据权利要求10所述的卷管，其中，所述第二部分和所述第三部分被构造成使得所述卷管关于所述卷管的沿所述旋转轴线的中点对称。

20.根据权利要求10所述的卷管，还包括：

第二管，所述第二管限定内表面，所述内表面被构造成与窗上用品的电机驱动单元接合，

其中，所述第一管附接到所述第二管的外表面。

21.根据权利要求20所述的卷管，其中，所述第二管由金属制成。

22.一种电动窗上用品，包括：

电机驱动单元；

卷管，所述卷管在相反的第一端和第二端之间伸长，所述卷管包括：

第一管，所述第一管被构造成以可操作方式联接到所述电机驱动单元；和

第二管，所述第二管附接到所述第一管的外表面，其中，所述第二管被制造成使得所述卷管的第一部分具有第一材料刚度，并且所述卷管的第二部分具有第二材料刚度，所述第二材料刚度不同于所述第一材料刚度；以及

柔性材料，所述柔性材料附接到所述卷管，所述柔性材料能够经由所述卷管的由所述电机驱动单元引起的旋转而在升起位置和降下位置之间工作。

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