CN113195859A - 门扇的移动装置 - Google Patents

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Abstract

用于移动门扇的装置，其包括电机(30)、减速齿轮箱(40)以及冠齿轮‑小齿轮传动系统(50)。所述电机(30)运动连接到减速齿轮箱(40)，而该减速齿轮箱(40)又运动连接到冠齿轮‑小齿轮传动系统(50)。所述减速齿轮箱(40)是可逆的。

Description

门扇的移动装置
技术领域
本发明涉及一种用于打开和关闭门扇的移动装置，具体涉及一种自动类型的移动装置。
背景技术
用于自动打开和关闭门扇，尤其是超市、办公室、餐馆中的门扇的移动装置是已知的。
此类移动装置通常涉及使用通过传动装置运动连接到刚性或铰接臂的电机，而该刚性或铰接臂又连接到用于打开或关闭门扇的门扉。
通常，传动装置在所述电机和铰接臂之间引入一系列减速阶段。这种减速是必要的，因为电机的转速(角速度)通常太高，无法直接应用于铰接臂，并且不能以足够低的速度打开和关闭门。
为了减少构成门扇的移动装置的部件的数量，需要减少由所述传动装置引入的减速阶段的数量。
例如，文献AU2011101534(A4)公开了一种主要为工业应用的移动装置，该移动装置包括电机和传动装置，所述传动装置包括具有蜗杆和斜齿轮的减速齿轮箱和具有链条的冠齿轮传动系统。直接连接到电机的减速齿轮箱采用50:1的减速比，而冠齿轮传动系统采用9齿小齿轮和30齿冠齿轮，减速比为3.3:1。
尽管上述移动装置减少了减速阶段数量，但存在减速齿轮箱不可逆，不能手动打开和关闭门的问题。这是由于减速齿轮箱引入的减速比过大，导致蜗杆的螺旋角过小，众所周知的是，这不能将运动从斜齿轮传递到蜗杆。
本发明的目的在于克服现有技术的问题和缺陷，提供一种用于门扇的移动装置，其除了具有足够高的减速比和具有数量减少的传动装置的部件之外，其还是可逆的。
本发明的另一个目的在于提供一种具有降低空间要求的移动装置。本发明的再一个目的在于提供一种可靠的移动装置，以确保大量的开闭循环。
这些和其他目的通过如所附权利要求书中所限定的用于移动门扇的装置来实现。
发明内容
本发明的用于移动门扇的装置包括电机、减速齿轮箱(减速齿轮)和冠齿轮-小齿轮传动系统。
电机以运动方式连接到减速齿轮箱，减速齿轮箱又以运动方式连接到冠齿轮-小齿轮传动系统，其配置为移动以已知方式连接到门扇的铰接臂以打开或关闭门扇。
所述减速齿轮箱是可逆的，这有利地使得能在电机未通电、不能自动打开和关闭门扇的情况下手动打开和关闭门扇，而不会遇到太大的阻力。
优选地，所述减速齿轮箱为蜗杆齿轮箱，包括蜗杆和斜齿轮。蜗杆以旋转固定方式运动连接到电机的轴，而斜齿轮耦合到蜗杆并且以旋转固定方式运动连接到减速齿轮箱的输出轴。减速齿轮箱具有减速比R'，定义为电机轴的转速ω1和减速齿轮箱的输出轴的转速ω2之间的比，其介于10:1和20:1之间。该减速比R'能满足足够大的减速要求，同时获得可逆的蜗杆式减速齿轮箱。
冠状齿轮-小齿轮传动系统包括齿形小齿轮和齿形冠齿轮，它们通过滚子链相互运动连接。小齿轮以旋转固定方式运动连接到减速齿轮箱的输出轴，而齿形冠齿轮则以旋转固定方式运动连接到移动装置的输出轴。冠齿轮-小齿轮传动系统的减速比R”，定义为减速箱输出轴转速ω2和移动装置的输出轴转速ω3之比，其介于3:1到8.75:1之间，更优选介于4:1到6:1之间。
冠齿轮-小齿轮传动系统链条节距在6mm到8mm之间。使用节距在上述范围内的链条可以满足具有足够强度的链条的要求，同时允许使用足够小尺寸的小齿轮。这使得其能够在保持冠齿轮的尺寸较小的同时能够保持足够高的减速比R”，从而限制移动装置的总体尺寸，特别是在与移动装置的输出轴正交的方向上。
根据本发明，选择减速齿轮箱的减速比R'和冠齿轮-小齿轮传动系统的减速比R”，以获得60:1到175:1之间的整体减速比R。根据本发明，冠齿轮-小齿轮传动系统的链条优选包括O形环，其位于链条销周围并被设置为密封链条的销和衬套之间的区域内的润滑剂。这确保了链条更长的使用寿命，并因此确保了所述移动装置的更多次数的开闭循环。
根据本发明，冠齿轮-小齿轮传动系统的链条可选地为双链。
根据本发明的另一实施方式，所述移动装置包括冠齿轮-小齿轮传动系统，其中齿形小齿轮和齿形冠齿轮彼此直接耦合。与上述实施方式相类似，所述小齿轮以旋转固定方式运动连接到减速齿轮箱的输出轴，而齿形冠齿轮则以旋转固定方式运动连接到移动装置的输出轴。冠齿轮-小齿轮传动系统具有介于3:1到10:1之间的减速比。选择减速齿轮箱的减速比和冠齿轮-小齿轮传动系统的减速比，以使得移动装置的整体减速比在60:1到200:1之间。
附图说明
结合附图，通过以下以非限制性示例的方式给出的优选实施方式的描述，本发明的这些和其他特征和优点将变得更加明显，其中，相同或相似的附图标记表示具有相同或类似功能和结构的部件，其中：
图1示出了本发明的用于移动门扇的装置的立体图；
图2示出了包括在图1的移动装置中的传动组件的透视图；
图3示出了图2传动装置的仰视图；
图4示出了图2的传动组件和图1的移动装置的框架板的仰视图。
具体实施方式
下面参考图1描述本发明的用于门扇的移动装置10的实施方式。
所述移动装置10包括适当地固定在框架12上的传动组件14、电子控制单元16和电源单元18。所述电子控制单元16连接到例如适用于检测门(未示出)附近的人存在的特殊传感器(未示出)，控制传动组件14，该传动组件被配置为移动铰接到门扇的门扉上的铰接臂20，以打开或关闭门扇。
具体参考图2和3，所述传动组件14包括电机30、减速齿轮箱(减速齿轮)40和冠齿轮-小齿轮传动系统50。
由电子控制单元16控制的电机30运动连接到减速齿轮箱40。已知类型的减速齿轮箱40优选蜗杆类型的减速齿轮箱，其包括以旋转固定方式运动连接到电机轴(未示出)的蜗杆(未示出)，以及与所述蜗杆耦接的斜齿轮(未示出)，所述斜齿轮的旋转轴线垂直于蜗杆的旋转轴并以旋转固定方式，例如通过花键联接，运动连接到减速齿轮箱40的输出轴41。
因此，减速齿轮箱40使两个相交轴，即电机轴和减速齿轮箱40输出轴41之间的传动成为可能。并且减速齿轮箱40能降低从电机轴到减速齿轮箱输出轴的转速(角速度)，引入减速比R'，其定义为电机轴的转速ω1和减速齿轮箱40的输出轴的转速ω2之间的比。具体地，所述减速比R'由已知关系式R'＝ω1/ω2＝z/f给出，其中，z是斜齿轮的齿数，f是蜗杆的起始数，即蜗杆上的螺旋数。
根据本发明，减速齿轮箱40的减速比R'优选为10:1至20:1，更优选为15:1。所述减速比R'可以实现足够大的减速，同时获得可逆型的减速齿轮箱40，即，其中的运动可以从斜齿轮传递到蜗杆。减速齿轮箱40的可逆性是特别有利的，因为它可以在电动机30未通电并因此不能自动打开和关闭门扇的情况下，易于以手动的方式打开和关闭门扇，而不会遇到太大的阻力。
冠齿轮-小齿轮传动系统50包括齿形小齿轮51和齿形冠齿轮52，它们通过滚子链53彼此运动连接。小齿轮51以旋转固定方式，例如通过花键联接，运动连接到减速齿轮箱的输出轴，并且冠齿轮52以旋转固定方式，例如通过花键联接，运动连接到移动装置10的输出轴54，该输出轴又以旋转固定方式连接到移动装置10的铰接臂20。
因此，冠齿轮-小齿轮传动系统50可以在减速齿轮箱40的输出轴41和移动装置10的输出轴54之间传动。此外，冠齿轮-小齿轮传动系统50可以降低从小齿轮51到冠齿轮52的转速(角速度)，引入减速比R”，其定义为小齿轮51，即减速齿轮箱40的输出轴41的转速ω2和冠齿轮52，即移动装置40的输出轴54的转速ω3之间的比。特别地，所述减速比R”由已知关系式R”＝ω2/ω3＝z3/z2给出，其中，z2是小齿轮51的齿数，以及z3是冠齿轮52的齿数。
冠齿轮-小齿轮传动系统50的链条53是节距减小的链条，优选在6mm-8mm之间。优选地，链条53是设置有已知类型的O形环的链条，即具有位于外部网板和内部网板之间的链条销周围的O形环(未示出)的链条，所述O形环能够在链条销和衬套之间的区域中密封润滑剂，从而能在链条和衬套之间进行连续或更持久的润滑。这避免了这些部件的快速磨损，而无需从外部润滑链条53，从而确保更长的使用寿命，并因此确保了装置10有更多次的开闭循环。具有上述特性的链条的示例为
Figure BDA0003120051710000051
219V2 SDH链条。
根据另一实施方式，所述链条是已知类型的双链条，即具有并排布置的两排滚子的链条。在该实施例中，链条也具有减小的节距，优选在与上述相同的范围内。此外，在该实施例中，小齿轮和冠齿轮也是双份的，以便充分地联接到链条上。
在本发明中，使用节距在上述范围内的链条53可以满足具有足够强度的链条的要求，同时能使用尺寸足够小的小齿轮51。实际上，链条53的强度随着链条节距的减小而降低，因此，过小的节距不能确保足够数量的开闭循环，因为链条会过早断裂。具体地，申请人进行的测试表明：节距在上述范围内的链条能够在断裂前执行数十万至超过一百万(在配备O形环的链条的情况下)的开关门循环。另一方面，小齿轮51的尺寸随着链条53的节距增大而增大，因此过大的节距需要使用过大尺寸的小齿轮51。通过使用节距在上述范围内的链条，可以限制小齿轮51的尺寸，能够使用具有有限齿数z2的小齿轮。具体地，根据本发明，小齿轮的齿数z2在8至14之间，更优选在8至9之间，甚至更优选为8。这使得可以保持足够高的减速比R”，同时将冠齿轮52的齿数z3以及因此将冠齿轮本身的尺寸保持在较小。根据本发明，冠齿轮52的齿数z3在32至70之间，更优选在36至48之间，甚至更优选为42。特别地，由于小齿轮51的齿数较多，冠齿轮52的齿数z3选自上述值以获得优选不低于3:1的减速比R”。由此得出，减速比R”介于3:1和8.75:1之间，更优选介于4:1和6:1之间，甚至更优选为5.25:1。有利地，冠齿轮52的减小尺寸可以使移动装置10的整体尺寸，特别是在与移动装置10的输出轴54正交的方向上保持为较小，所述整体尺寸在很大程度上取决于冠齿轮52的尺寸，其是具有最大直径的部件。
众所周知，移动装置10的总减速比R由关系式R＝R’x R”给出。值R’和R”选自上述范围，以获得优选在60:1和175:1之间的总减速比R。
优选地，移动装置10的输出轴54具有两个端部54a、54b，这两个端部都可连接到铰接臂20，以便仅通过改变连接到铰接臂20的铰接臂54的端部即可使移动装置10甚至是倒置安装。
优选地，所述移动装置还包括阿基米德螺旋弹簧22(如图1所示)，其连接到移动装置10的输出轴54并在其周围盘绕。该弹簧22被配置成抵抗能确定门扇打开的移动装置10的输出轴54的旋转，从而在门扇打开后促进门扇的关闭。
优选地，移动装置10还包括已知类型的链条张紧器24，其被设置成确保链条53在冠齿轮-小齿轮传动系统50的小齿轮51周围更大的缠绕。优选地，所述链条张紧器24的位置可以通过将链条张紧器24在形成于框架12的板26(如图4所示)中的相应槽28中的滑动来调节。
优选地，本发明的移动装置10包括已知类型的角位置传感器或编码器35(如图1所示)，例如光学或磁性编码器，其应用于电机30并且能够检测角电机轴的角位移。
优选地，本发明的移动装置包括一个或多个电池19，其用于在主电源断电的情况下为电机30供电。
根据本发明的另一优选实施例，冠齿轮-小齿轮传动系统包括通过齿形带彼此运动连接的小齿轮和冠齿轮。
根据本发明的另一实施例，冠齿轮-小齿轮传动系统在小齿轮和冠齿轮之间没有传动元件，即小齿轮和冠齿轮是彼此直接耦合的两个齿轮。与上述类似，齿形小齿轮以旋转固定方式运动连接到减速齿轮箱40的输出轴41，而齿形冠齿轮以旋转固定方式运动连接到移动装置的输出轴54。冠齿轮-小齿轮传动系统具有减速比，其被定义为减速齿轮箱40的输出轴41的转速ω2与移动装置的输出轴54的转速ω3之间的比值，其介于3:1至10:1之间。
所述传动系统引入了减速比，与上述类似，其被定义为减速齿轮箱40的输出轴41的转速与移动装置的输出轴54的转速ω3之间的比值，其优选介于60:1至200:1之间。在上述的相应范围内选择减速齿轮箱40的减速比R'和具有彼此直接连接的冠齿轮-小齿轮传动系统的减速比的(上述)值，以获得优选介于60:1至200:1之间的总减速比。
易于在同一发明原理内对所述和图示的用于移动门扇的装置进行多种变化和修改。

Claims (10)

1.用于移动门扇的装置，其包括电机(30)、减速齿轮箱(40)以及冠齿轮-小齿轮传动系统(50)，其中，所述电机(30)运动连接到减速齿轮箱(40)，所述减速齿轮箱(40)又运动连接到冠齿轮-小齿轮传动系统(50)，其特征在于：所述减速齿轮箱(40)是可逆的。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述减速齿轮箱(40)包括蜗杆和斜齿轮，其中，所述蜗杆以旋转固定方式运动连接到所述电机的轴上，所述斜齿轮耦合到所述蜗杆并且以旋转固定方式运动连接到所述减速齿轮箱(40)的输出轴(41)上，所述减速齿轮箱(40)具有减速比R'，其定义为电机轴的转速ω1和减速齿轮箱(40)的输出轴(40)的转速ω2之间的比值，该比值介于10:1至20:1之间。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述冠齿轮-小齿轮传动系统(50)包括通过滚子链(53)彼此运动连接的齿形小齿轮(51)和齿形冠齿轮(52)，其中，所述齿形小齿轮(51)以旋转固定方式运动连接到减速齿轮箱(40)的输出轴(41)，以及所述齿形冠齿轮(52)以旋转固定方式运动连接到所述移动装置(10)的输出轴(54)，所述冠齿轮-小齿轮传动系统(50)具有减速比R”，其定义为减速齿轮箱(40)的输出轴(41)转速ω2和移动装置(10)的输出轴(54)转速ω3之间的比值，该比值介于3:1至8.75:1之间。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述冠齿轮-小齿轮传动系统(50)的减速比R”介于4:1至6:1之间。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述冠齿轮-小齿轮传动系统(50)的链(53)具有6mm-8mm的节距。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述冠齿轮-小齿轮传动系统(50)包括位于链销周围的O-形环，其被设置为密封所述链的销和衬套之间的区域中的润滑剂。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述冠齿轮-小齿轮传动系统(50)的链为双链。
8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：选择所述减速齿轮箱(40)的减速比R'与所述冠齿轮-小齿轮传动系统(50)的减速比R”，以使得所述移动装置(10)的总减速比R介于60:1至175:1之间。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述冠齿轮-小齿轮传动系统包括彼此直接耦合的齿形小齿轮和齿形冠齿轮，其中，所述齿形小齿轮以旋转固定方式运动连接到所述减速齿轮箱(40)的输出轴(41)，以及所述齿形冠齿轮以旋转固定方式运动连接到所述移动装置的输出轴(54)，所述冠齿轮-小齿轮传动系统具有减速比，其被定义为所述减速齿轮箱(40)的输出轴(41)的转速ω2和移动装置的输出轴(54)转速ω3之间的比值，该比值介于3:1至10:1之间。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：选择所述减速齿轮箱(40)的减速比R'与所述冠齿轮-小齿轮传动系统的减速比，以使得所述移动装置的总减速比介于60:1至200:1之间。
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