JP2018534193A - 高回転用途のための非妨害停止モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、概して、駆動システムによって行程端位置に到達すると、回転又は線形駆動システムを停止するための機構に関する。より具体的には、本発明は、駆動システムの妨害を回避する様式で、駆動システムの駆動モータの高RPM回転を停止するように構成された内部機械停止モジュールに関する。
モータ付き駆動システムは、規定された経路範囲(行程)にわたって出力要素の運動を駆動することができる。例えば、モータ駆動アクチュエータは、一般に、航空機の飛行制御面(例えば、フラップもしくはスラット)又は航空機ドアを、拡張位置と格納位置との間で双方向に移動させるために使用される。駆動モータを指令する制御システムは、回転駆動システムに走行制限を課している。加えて、機械的停止モジュールが、モータ制御システムが故障した場合の過走行を防止するための保護手段として一般的に設けられている。停止モジュールは、回転駆動システムが1つの走行方向における行程端位置に到達したときに、回転駆動システムの回転を停止するように作用し、逆方向への走行のための駆動システムモータの逆回転を可能にする。
1つの既知の停止機構は、回転駆動システムによって作動される出力ベルクランクのアームに設けられた端部停止、及びベルクランクの角度行程を制限するために端部停止と係合するように配置されたディテント面を含む。停止トルクがベルクランクアームに加えられるため、非常に高いトルクレベルからシステムを保護するためにトルクリミッタが必要とされる。その結果、このタイプの機構により、回転駆動システムに重量及び複雑性が加えられる。
過走行を防止するための他の既知の機構は、端部停止によって制限される走行ナットアセンブリを使用する。例えば、米国特許第4,064,981号は、ナットアセンブリと被駆動シャフトとの間のねじ山を摩擦で妨害することによって軸回転を終了させる衝撃吸収停止と接触する走行ナットアセンブリを有する停止機構を開示している。別の既知の停止機構は、ナットの端面上に「ドッグストップ(dog stops)」を有する移動ナットを含み、ドッグストップは、端部停止に嵌合することによって係合されて、ナットが行程端位置に到達すると更なる回転を防止する。走行ナットに依存する機構は、一般に、サイズと重量が1行程当たりのモータ回転数に比例する。その結果、走行ナットシステムは、いくつかの用途、特に航空機用途では、過度に大きすぎる及び/又は重すぎる場合がある。差動ドライブが、走行ナットシステムのねじ山の長さを短縮するのに役立つように配置されてもよいが、これによりシステムの複雑性が増し、設計、製作、及び組立てにより費用がかかるようになる。
米国特許第4,867,295号は、ナットが走行する別個のねじ軸を含み、ねじ軸が回転可能な駆動シャフトによって駆動される、走行ナット停止機構を開示している。回転停止及び文具停止がねじ軸の一方の端に設けられ、軸受けハウジングがねじ軸の他方の端に設けられ、回転及び軸の移動のためにねじ軸を支持する。走行ナットは、回転停止及び文具停止を係合するように一方向に移動可能であり、それによりねじ軸の回転運動を停止する。走行ナットは、軸受ハウジングと接触するように他方の方向に移動可能であり、ねじ軸が軸方向に移動して回転及び文具の停止と係合するように、ねじ軸に軸方向の力を及ぼすと、ねじ軸の回転運動が終了される。ねじ軸は、回転及び文具の停止によってねじ軸の回転運動が終了すると、捩れ衝撃吸収材として作用する。上述の機構と同様に、システムの重量、サイズ、及び複雑さが制限要因となっている。
他の既知の停止機構は、ジェネバドライブを使用してモータの回転を計数し、爪を行程端で飛び出させて係合するか又はドッグ停止に当たるように作動させている。このタイプの停止機構の例は、米国特許第4,641,737号及び同第4,721,196号に見られる。そのようなシステムは機械的に複雑であり、捩れ衝撃吸収手段が必要とされることがある。行程端制限間のモータ回転数が多いシステムにおいて、このタイプの停止機構がモータで又はモータの近くで使用された場合、計数機構が大きくなり、重くなり、かつ/又は複雑になる。
過走行を防止するための別の既知のアプローチは、駆動モータへの動力を停止して行程端制限を超える動きを防止するバルブ又はスイッチの切換えに依存する。しかし、このアプローチでは、マニュアル駆動が通常の行程端制限を超えることを防止することはできない。
本発明は、モータ、モータによって回転する駆動シャフト、及び駆動シャフトの回転によって回転可能に又は線形に駆動される出力要素を有する駆動システムにおいて、過走行を防止するための停止機構を提供する。停止機構は、故障することなく駆動シャフトの回転を停止させ、追加のトルク又は衝撃吸収部品を必要としない。停止機構は軽量であり、システムの駆動行程におけるモータ回転に比例しないコンパクトサイズのエンベロープを有する。行程端制限位置は簡単に規定される。
停止機構は、概して、第1のワンウェイクラッチ、第1のブレーキ、第1の停止機構、及びリンケージを備える。第1のワンウェイクラッチは、駆動シャフトが第1の駆動方向に回転しているときに駆動シャフトと結合するが、駆動シャフトが第1の駆動方向とは逆の第2の駆動方向に回転しているときに駆動シャフトと結合しない。第1のブレーキは、第1のワンウェイクラッチを介して駆動シャフトに接続され、駆動シャフトの第1の駆動方向への回転を停止するように動作可能である。第1の停止機構は、出力要素に支持され、リンケージは、第1の停止機構を第1のブレーキに接続する。第1の停止機構は、出力要素が駆動シャフトの第1の方向に対応する第1の駆動方向に移動するときに所定の第1の制限位置に到達すると、リンケージを作動させて、駆動シャフトの第1の被駆動方向への回転を停止するように第1のブレーキを動作させる。双方向停止機構は、同じリンケージを使用して駆動シャフトの逆回転方向に作用するように配置された、第2のワンウェイクラッチ、第2のブレーキ、及び第2の停止機構を追加することによって設けられてもよい。
第1の実施形態では、第1及び第2のワンウェイクラッチはスプラグクラッチであってもよく、第1及び第2のブレーキは1つ以上の摩擦板を有するディスクブレーキであってもよい。第1の実施形態のリンケージは、第1の停止機構又は第2の停止機構のいずれかによって係合されるように配置された第1の脚、及び第1のブレーキ又は第2のブレーキのいずれかを動作させるための第2の脚を有する枢動可能に装着されたベルクランクリンクとして構成されてもよい。停止機構は、回転して駆動される出力要素上の所定の角度位置に配置されて、それぞれの角度制限位置を規定することができる。
第2の実施形態では、第1及び第2のワンウェイクラッチは、駆動シャフト自体又は駆動シャフトに回転して結合された部分の周りに螺旋状に巻かれた第1及び第2のキャプスタンばねであってもよく、第1及び第2のキャプスタンばねはまた、第1及び第2のブレーキとして作用する。第2の実施形態では、リンケージは、駆動シャフトの回転方向に応じてキャプスタンばねのうちの1つを締め付けるために、2次リンクと協働する、枢動するように装着されたベルクランクリンクを含むことができる。
第3の実施形態は、出力要素が駆動シャフトの第1及び第2の回転駆動方向にそれぞれ対応する第1及び第2の線形走行方向に走行するように、線形に駆動されることを除いて、第1の実施形態と概ね同様である。停止機構は、線形に駆動される出力要素上の所定の線形位置に配置されて、それぞれの制限位置を規定することができる。第3の実施形態は、第2の実施形態によって教示されるキャプスタンばねを使用するように適合されてもよい。
本発明の性質及び動作形態はこれから、添付図面を参照して、以下の発明を実施するための形態により詳細に説明される。
図1は、本発明の第1の実施形態に従って形成された停止機構20を組み込んでいる、回転駆動システム10を概略的に例示している。回転システム10は、駆動シャフト14を、軸15の周りで第1の駆動方向Fに、かつ第1の駆動方向Fとは逆の第2の駆動方向Rに回転するように動作可能なモータ12を有する。回転システム10はまた、駆動シャフト14の回転運動を軸19の周りで回転可能な出力要素18に伝達するように構成されたベベルギヤ16として、図1に概略的に表されている1つ以上の伝達要素を有する。理解されるように、駆動シャフト14が第1の駆動方向Fに回転すると、出力要素18は第1の被駆動方向F’に回転させられ、駆動シャフト14が第2の駆動方向Rに回転すると、出力要素18は第2の被駆動方向R’に回転させられる。回転システム10の出力要素18は、行程とも呼ばれる、意図された有限範囲を通る往復運動を提供する回転駆動システムの一部であってもよい。例えば、出力要素18は、航空機の制御面又はドアを動かすための駆動システムの一部であってもよい。モータ12は、油圧モータ又は電気モータなどの任意のタイプのモータであってもよい。
本発明によれば、停止機構20は、出力要素18が回転システム10の行程端位置に対応する所定の角度位置に到達すると、駆動シャフト14の回転を自動的に制動する。停止機構20は、駆動シャフトが第1の駆動方向Fに回転しているときに駆動シャフト14と結合するが、駆動シャフトが第2の駆動方向Rに回転しているときに駆動シャフト14と結合しないための第1のワンウェイクラッチ22Aを含む。停止機構20はまた、第1のワンウェイクラッチ22Aを介して駆動シャフト14に接続された第1のブレーキ24Aを含み、第1のブレーキ24Aは、駆動シャフト14の第1の駆動方向Fへの回転を停止するように動作可能である。停止機構20は、出力要素18によって支持される第1の停止機構26A、及び第1の停止機構26Aを第1のブレーキ24Aに接続するためのリンケージ28を更に含む。第1の停止機構26Aは、第1ブレーキ24Aを、出力要素18が第1の被駆動方向F’に回転するときに所定の第1の角度位置に到達すると、駆動シャフト14の第1の駆動方向Fへの回転を停止するように動作させるために、リンケージ28を作動させる。したがって、停止機構20は、駆動シャフト14が第1の駆動方向Fに回転するときに回転システム10がその行程端に到達すると、制限停止を提供する。
停止機構20は、駆動シャフト14が第2の駆動方向Rに回転するときに回転システム10がその行程端に到達すると同様に、制限停止を提供するように双方向であってもよい。図1に示されるように、停止機構20は、駆動シャフトが第2の駆動方向Rに回転しているときに駆動シャフト14と結合するが、駆動シャフトが第1の駆動方向Fに回転しているときに駆動シャフト14と結合しないための第2のワンウェイクラッチ22B、第2のワンウェイクラッチ22Bを介して駆動シャフト1に接続され、かつ駆動シャフト14の第2の駆動方向Rへの回転を停止するように動作可能な第2のブレーキ24B、及び出力要素18によって支持される第2の停止機構26Bを、更に含む。リンケージ28は、第2の停止機構26Bを第2のブレーキ24Bに接続する。第2の停止機構26Bは、第2のブレーキ24Bを、出力要素18が第2の被駆動方向R’に回転するときに所定の第2の角度位置に到達すると、駆動シャフト14の第2の駆動方向Rへの回転を停止するように動作させるために、リンケージ28を作動させる。したがって、停止機構20は、駆動シャフト14が第2の駆動方向Rに回転するときに回転システム10が行程端に到達すると、制限停止を提供することができる。
図2は停止機構20の実際の実施を示す。分かるように、駆動シャフト14は、速度加算差動ギヤアセンブリ16−1、駆動シャフト14と同軸のスプライン付きカプラ16−2、及び出力ギヤ16−3を含む多様な伝達要素を介して出力要素18に接続されてもよい。図2では、第1及び第2のワンウェイクラッチ22A、22Bはスプラグクラッチとして具現化され、第1及び第2のブレーキ24A、24Bはそれぞれ1つ以上のブレーキ板25を有する摩擦ディスクブレーキである。第1の停止機構26A及び第2の停止機構26Bは、出力要素18に固定して取り付けられたタング26のそれぞれの表面であってもよい。リンケージ28は、構造的土台SG(図1参照)に固定されたピボットピン31によって画定されたピボット軸の周りを枢動するように装着されたベルクランクリンク30を含むことができる。
図2に示されるように、ワンウェイクラッチ22A、22Bは、駆動シャフト14との結合のためにスプライン付きカプラ16−2に装着されてもよい。駆動シャフト14が第1の駆動方向Fに回転すると、第1のワンウェイクラッチ22Aは、スプライン付きカプラ16−2及び差動ギヤアセンブリ16−1を介して駆動シャフト14に結合され、その結果、第1のワンウェイクラッチ22Aは、軸15の周りで駆動シャフトと共に第1の駆動方向Fに回転し、一方で、第2のワンウェイクラッチ22Bは、駆動シャフト14に結合されず、駆動シャフトと共に第1の駆動方向Fに回転しない。それとは逆に、駆動シャフト14が第2の駆動方向Rに回転すると、第2のワンウェイクラッチ22Bは、スプライン付きカプラ16−2及び差動ギヤアセンブリ16−1を介して駆動シャフト14に結合され、その結果、第2のワンウェイクラッチ22Bは軸15の周りで駆動シャフト14と共に第2の駆動方向Rに回転し、一方で、第1のワンウェイクラッチ22Aは駆動シャフト14に結合されず、駆動シャフトと共に第2駆動方向Rに回転しない。第1及び第2のブレーキ24A、24Bのブレーキ板25は、第1及び第2のワンウェイクラッチされた22A、22Bにスプラインにより装着され、その結果、ブレーキ板25は関連するワンウェイクラッチと共に回転し、関連するワンウェイクラッチに対して軸方向に移動可能であり、ブレーキ板25を構造的土台SGに対して圧縮させることができる。
ベルクランクリンク30は、第1の脚32、及び第1の脚32から角度的にオフセットされた第2の脚34を有する。第1の脚32は、出力要素18が第1の被駆動方向F’に回転するときに軸19の周りの所定の角度位置に到達すると、第1の停止機構26Aによって係合されるように配置される。角度位置は、第1の駆動方向Fにおける行程端位置に対応するように選択される。この第1の脚32の係合は、ベルクランクリンク30の第1の枢動方向(図1及び図2における時計回り)への枢動運動を引き起こす。理解されるように、ベルクランクリンク30が第1の枢動方向に枢動させられると、第2の脚34は第1のブレーキ24Aの隣接する摩擦ブレーキ板25と係合し、ブレーキ板25のスタックを圧縮して板を構造的土台SGに対して摩擦で制動する。その結果、第1のワンウェイクラッチ22Aは、駆動シャフト14が第1の駆動方向Fへの更なる回転に抗して最終的に制動されるように、スプライン付きカプラ16−2、差動装置16−1と共に制動される。しかし、駆動シャフト14は、第1のワンウェイクラッチ22Aの一方向性に起因して第2の駆動方向Rへ自由に回転するままである。
図1及び図2に示される双方向停止機構20では、第1の脚32はまた、出力要素18が第2の被駆動方向R’に回転するときに軸19の周りの所定の角度位置に到達すると、第2の停止機構26Bによって係合されるように配置され、角度位置は、第2の駆動方向Rにおける行程端位置と対応するように選択される。この係合は、ベルクランクリンク30が第2の枢動方向(図1及び図2における反時計周り)への枢動運動を引き起こす。理解されるように、第1のワンウェイクラッチ22A及び第1のブレーキ24Aに関して上述した制動動作は、第2のワンウェイクラッチ22B及び第2のブレーキ24Bに対して鏡像的に生じ、これにより、駆動シャフト14の第2の駆動方向Rへの回転を制動する。この時点で、駆動シャフト14は、第1の駆動方向Fへ再び自由に回転し、別の行程を開始する。
停止機構20の選択的強化では、ディスクブレーキの適用中に経験する通常の増加トルクを減衰させるために、「バンジー(bungee)」負荷ばねを使用するディスクブレーキのトルク変調が実施されてもよい。例えば、トルクが予め設定されたレベルに制限されてもよく、又はトルクが所定のトルクを達成した後に異なる速度で増加してもよい。
ここで注目すべき点は、図3及び図4が、本発明の第2の実施形態に従って形成された停止機構40を例示することである。停止機構40は、第1のワンウェイクラッチと第1のブレーキとが組合わされた第1のキャプスタンばね42Aを使用し、第2のワンウェイクラッチと第2のブレーキとが組合わされた第2のキャプスタンばね42Bを使用すること以外は、第1の実施形態の停止機構20と概ね類似している。また、リンケージ28は第1の実施形態とは異なる構成を有する。
図3に見られるように、第1及び第2のキャプスタンばね42A、42Bは、差動ギヤアセンブリ16−1を介して駆動シャフト14に回転して結合されたスプライン付きカプラ16−4の周りに逆方向で螺旋状に巻かれている。スプライン付きカプラ16−4は、駆動シャフト14と差動装置16−1とを出力ギヤ16−3に結合する点で、第1の実施形態のスプライン付きカプラ16−2に類似している。行程端制限間の通常の駆動動作では、第1及び第2のキャプスタンばね42A、42Bの螺旋状巻線は、キャプスタンばねとスプライン付きカプラ16−4との間に僅かな半径方向隙間が設けられるようになっている。第1のキャプスタンばね42Aは、構造的土台SGに取り付けられた固定端44A、及びリンケージ28に接続された調整端45Aを有する。同様に、第2のキャプスタンばね42Bは、構造的土台SGに取り付けられた固定端44B、及びリンケージ28に接続された調整端45Bを有する。
第2の実施形態のリンケージ28は、ベルクランクリンク50、及びベルクランクリンクの枢動運動に応じる2次リンク56を含む。描写された実施形態では、ベルクランクリンク50は、構造的土台に接続されたピボットピン51によって画定されたピボット軸の周りを枢動するように装着され、第1の脚52、及び第1の脚52から角度的にオフセットされた第2の脚54を有する。第1の脚52は、出力要素18が第1の被駆動方向F’に回転するときに軸19の周りの所定の角度位置に到達すると、第1の停止機構26Aによって係合されるように配置される。角度位置は、第1の駆動方向Fにおける行程端位置に対応するように選択される。この第1の脚52の第1の停止機構26Aによる係合は、ベルクランクリンク50の第1の枢動方向(図3における時計回り、図4における反時計回り)への枢動運動を引き起こす。第1の脚52はまた、出力要素18が第2の被駆動方向R’に回転するときに軸19の周りの所定の角度位置に到達すると、第2の停止機構26Bによって係合されるように配置され、角度位置は、第2の駆動方向Rへの行程端と対応するように選択される。この係合は、ベルクランクリンク50の第2の枢動方向(図3における反時計周り、図4における時計回り)への枢動運動を引き起こす。ベルクランクリンク50の第2の脚54は、2次リンク56と係合するように配置される。図4に示されるように、第2の脚54の遠位端は、2次リンク56のスロット58内で受け入れられてもよい。2次リンク56は、構造的土台に接続されたピボットピン57によって画定された軸の周りを枢動するように装着される。したがって、ベルクランクリンク50がその第1の枢動方向に枢動させられると、2次リンク56は対応する第1の枢動方向に枢動し、ベルクランクリンク50がその第2の枢動方向に枢動させられると、2次リンク56は対応する第2の枢動方向に枢動する。2次リンク56は、第1のキャプスタンばね42Aの調整端45Aに接続された第1のタブ60A、及び第2のキャプスタンばね42Bの調整端45Bに接続された第2のタブ60Bを含む。
理解されるように、第1の停止機構26Aがベルクランクリンク50をその第1の枢動方向に枢動させると、2次リンク56は枢動され、その結果第1のタブ60Aが第1のキャプスタンばね42Aの調整端45Aに張力を加え、スプライン付きカプラ16−4の周りの第1のキャプスタンばね42Aを締め付ける。その結果、スプライン付きカプラ16−4は、第1キャプスタンばね42Aによって摩擦で把持され、駆動シャフト14の第1の駆動方向Fに対応する方向への回転に抗して制動され、これにより、駆動シャフト14の第1の駆動方向Fへの回転を制動する。しかし、駆動シャフト14の逆回転が命令されると、スプライン付きカプラ16−4は逆方向に回転し、その結果、摩擦力が第1のキャプスタンばね42Aを巻戻し(すなわち緩め)、これにより、第1のキャプスタンばね42Aの制動作用を解除し、駆動シャフト14の逆回転を可能にする。このようにして、第1のキャプスタンばね42Aは、駆動シャフト14に対して、ワンウェイクラッチ及びブレーキとして作用する。
それとは逆に、第2の停止機構26Bがベルクランクリンク50を、その第2の枢動方向に枢動すると、2次リンク56が枢動し、その結果、第2のタブ60Bが第2キャプスタンばね42Bの調整端45Bに張力を加えてスプライン付きカプラ16−4の周りの第2のキャプスタンばね42Bを締め付ける。結果として、スプライン付きカプラ16−4は、第2のキャプスタンばね42Bによって摩擦で把持され、駆動シャフト14の第2の駆動方向Rに対応する方向への回転に抗して制動され、これにより、駆動シャフト14の第2の駆動方向Rへの回転を制動する。駆動シャフト14の逆回転が命令されると、スプライン付きカプラ16−4は逆方向に回転し、その結果、摩擦力が第2のキャプスタンばね42Bを巻戻し(すなわち緩め)、これにより、第2のキャプスタンばね42Bの制動作用を解除し、駆動シャフト14の第1駆動方向Fへの回転を可能にする。第1のキャプスタンばね42Aと同様に、第2のキャプスタンばね42Bは、駆動シャフト14に対して、ただし逆方向において、ワンウェイクラッチ及びブレーキとして作用する。
図3及び図4に描写される第2の実施形態では、キャプスタンばね42A、42Bは、駆動シャフト14に回転して結合された部分、すなわちスプライン付きカプラ16−4の周りに巻かれている。しかし、本発明は、キャプスタンばね42A、42Bが駆動シャフト14の周りに巻き付けられ、駆動シャフトと直接係合するように実施されてもよい。
第2の実施形態によるキャプスタンばねを、第1の実施形態によるブレーキ板に使用する利点は、摩擦抗力の低減である。第1の実施形態では、1組のブレーキ板が駆動シャフトと共に常に駆動されて駆動シャフトに抗力損失が生じる。第2の実施形態では、各キャプスタンばねは、通常、巻かれる部分に対して隙間を有し、リンケージの作動によって締め付けられるまで摩擦接触を生じない。したがって、キャプスタンばねを使用するシステムでは、抗力損失がゼロになる。
図5は、本発明の第3の実施形態に従って形成された停止機構60を組み込んでいる、線形駆動システム110を概略的に例示する。上述の回転システム10と同様に、線形システム110は、駆動シャフト14を軸15の周りで第1及び第2の駆動方向F及びRに回転するように動作可能なモータ12を含む。線形システム110はまた、駆動シャフト14の回転によって回転可能に駆動されるねじ116を含む。ねじ116は、例えば、ボールねじ、ローラねじ、アクメねじ、又は他のタイプのねじであってもよい。ねじ116は、ねじ116のモータ駆動の回転に応じる線形駆動システム110の線形駆動される出力要素として作用する、アクチュエータハウジング118と嵌合される。より具体的には、駆動シャフト14が第1の駆動方向Fに回転すると、ハウジング118は、図5の右側の対応する第1の被駆動方向F’における軸15に沿って線形に移動し、駆動シャフト14が第2の駆動方向Rに回転すると、ハウジング118は、図5の左側の対応する第2の被駆動方向R’へ軸15に沿って線形に移動する。
停止機構60は、出力要素118が駆動システム110の行程端位置に対応する所定の線形位置に到達すると、駆動シャフト14の回転を自動的に制動する。停止機構60は、駆動シャフトが第1の駆動方向Fに回転しているときに駆動シャフト14と結合するが、駆動シャフトが第2の駆動方向Rに回転しているときに駆動シャフト14と結合しないための、第1のワンウェイクラッチ22A、及び第1のワンウェイクラッチ22Aを介して駆動シャフト14に接続され、かつ駆動シャフト14の第1の駆動方向Fへの回転を停止するように動作可能な第1のブレーキ24Aを含む、第1の実施形態の停止機構20に類似する。停止機構60は、出力要素118によって支持される第1の停止機構126A、及び第1の停止機構126Aを第1のブレーキ24Aに接続するためのリンケージ28を更に含む。第1の停止機構126Aは、出力要素118が第1の被駆動方向F’へ移動するときに所定の第1の制限位置に到達すると、リンケージ28を作動させて、駆動シャフト14の第1駆動方向Fへの回転を停止するように第1のブレーキ24Aを動作させる。したがって、停止機構20は、駆動シャフト14が第1の駆動方向Fに回転するときに線形システム110がその行程端位置に到達すると、制限停止を提供する。停止機構60は、駆動シャフト14が第2の駆動方向Rに回転するときに線形システム110がその行程端位置に到達すると、制限停止を提供するようにリンケージ28を作動させるための、第2のワンウェイクラッチ22B、第2のブレーキ24B、及び第2の停止機構126Bを含む、双方向停止機構であってもよい。
第3の実施形態では、第1の停止機構126A及び第2の停止機構126Bは、出力要素118のそれぞれの表面であってもよい。出力要素118が線形に移動し、ブレーキ24A、24Bの動作が線形に方向付けられた力によって行われるため、第3の実施形態のリンケージ28は、当接端133を有する軸方向に伸張される第1の脚132、及び第1及び第2のブレーキ24A、24Bの間の受入れのために第1の脚132に直交する第2の脚134を含む、単純なプッシュプルロッド130として構成されてもよい。
理解されるように、モータ12が駆動シャフト14を第1の駆動方向Fに回転するように動作されると、出力要素118は、ロッド130の当接端133が第1の停止機構126Aによって係合されるまで第1の被駆動方向F’へ移動し、ここで、出力要素118の第1の被駆動方向F’への更なる移動が、プッシュロッド130を押して第1のブレーキ24Aを作動させ、これにより、駆動シャフト14の第1の駆動方向Fへの回転を停止する。駆動シャフト14は、第1のワンウェイクラッチ22Aの一方向性に起因して、第2の駆動方向Rへ自由に回転するままである。同様に、モータ12が駆動シャフト14を第2の駆動方向Rに回転すると、出力要素118は、ロッド130の当接端133が第2の停止機構126Bによって係合されるまで第2の被駆動方向R’へ移動し、ここで、出力要素118の第2の被駆動方向R’への更なる移動が、ロッド130を押して第2のブレーキ24Bを作動させ、これにより、駆動シャフト14の第2の駆動方向Rへの回転を停止する。駆動シャフト14は、第2のワンウェイクラッチ22Bの一方向性に起因して第1の駆動方向Fへ自由に回転するままである。第1及び第2の停止機構126A、126Bは、駆動システム110のそれぞれの行程端制限位置で、当接端133と係合するように配置される。制限位置は、停止機構126A、126Bの位置を変更することによって容易に調整される。
当業者であれば、第3の実施形態の停止機構60は、第2の実施形態の第2の停止機構40に教示されているように、1つのクラッチ22A、22B及びブレーキ24A、24Bの代わりに、第1及び第2のキャプスタンばね42A、42Bを使用するように変更されてもよいことを理解するであろう。キャプスタンばね42A、42Bに張力をかけるには、停止機構40で使用されるのと同様の変更されたリンケージ28が必要であろう。
上述の多様な実施形態に関して、当業者であれば、異なるタイプのワンウェイクラッチ、ブレーキ、及びリンケージが、上記の実施形態によって例示される本発明の実行において使用され得ることを理解するであろう。例えば、代替のタイプのワンウェイクラッチは、ラチェットホイール及び爪クラッチ、ばねクラッチ、カム作動クラッチ、ローラクラッチ、方向クラッチ、機械的バイアスクラッチ、及び機械的バルブクラッチを含む。代替のブレーキは、斜めのローラーブレーキ、ドラムブレーキ、ドラッグベアリング、ドラッグデバイス、及び減速機を含む。リンケージは、リンケージの行程端の係合に応じて、ブレーキを作動させるのに十分な任意の形態又は構成をとることができる。例えば、リンケージは、1つ以上の軸、ロッド、ケーブル、プッシュプル機構、機械的信号デバイス、カム又はアクチュエータを含むことができる。
本発明の利点は、制動のための作動誘発力がモータの動きを妨害することなく出力要素から到来するので、可能な限り高慣性モータの近くにブレーキが配置され得ることである。ブレーキをモータの近くに配置する理由は、トルクがより低いため、ブレーキのサイズが縮小され得ることである。
上述のような本発明は、両方の行程方向の走行を制限する双方向停止機構として具体化されているが、本発明は双方向停止機構に限定されず、一方の行程方向のみで実施されてもよい。
本発明は、望ましくない過走行を規制するブレーキの適用を誘発するために、回転又は線形駆動システムの実際の出力位置を使用する。本発明の停止機構は、行程端位置を規定することに関して、容易に調整可能である。具体的には、出力要素18上の停止機構26A、26Bの角度位置、又は出力要素118上の停止機構126A、126Bの線形位置は、行程端制限位置を変更するように調整されてもよい。停止機構のサイズは、駆動行程内のモータの回転に比例せず、コンパクトサイズのエンベロープを可能にする。このように、コンパクトで軽量な安価の行程端停止位置に関して調整しやすい駆動システムが本発明により可能になる。
本発明が例示的な実施形態に関連して説明されているが、発明を実施するための形態は、本発明の範囲を記載される特定の形態に限定することを意図しない。本発明は、本発明の範囲内に含まれ得るような、記載の実施形態の代替案形態、修正形態、及び等価物を包含することを意図している。
Claims (22)
- モータ、前記モータによって回転する駆動シャフト、及び前記駆動シャフトの回転によって駆動される出力要素を有する駆動システムのための停止機構であって、
前記駆動シャフトが第1の駆動方向に回転しているときに前記駆動シャフトと結合するが、前記駆動シャフトが前記第1の駆動方向とは逆の第2の駆動方向に回転しているときに前記駆動シャフトと結合しないための第1のワンウェイクラッチと、
前記第1のワンウェイクラッチを介して前記駆動シャフトに接続された第1のブレーキであって、前記駆動シャフトの前記第1の駆動方向への回転を停止するように動作可能である、第1のブレーキと、
前記出力要素によって支持される第1の停止機構と、
前記第1の停止機構を前記第1のブレーキに接続するためのリンケージと、を備え、
前記第1の停止機構は、前記出力要素が前記駆動シャフトの前記第1の駆動方向に対応する第1の被駆動方向に移動するときに所定の第1の制限位置に到達すると、前記リンケージを作動させて、前記駆動シャフトの前記第1の駆動方向への回転を停止するように前記第1のブレーキを動作させる、停止機構。 - 前記第1のワンウェイクラッチが、スプラグクラッチを含む、請求項1に記載の停止機構。
- 前記第1のブレーキが、少なくとも1つの摩擦ブレーキ板を含む、請求項1に記載の停止機構。
- 前記第1のワンウェイクラッチが、第1のキャプスタンばねを含む、請求項1に記載の停止機構。
- 前記第1のキャプスタンばねが、構造的土台に取り付けられた固定端及び前記リンケージに接続された調整端を有し、前記第1のキャプスタンばねが、前記第1のブレーキとして作用するように締め付け可能である、請求項4に記載の停止機構。
- 前記リンケージが、ベルクランクリンクを含み、前記ベルクランクリンクが、前記第1の停止機構によって係合されて、前記ベルクランクリンクの第1の枢動方向への枢動運動を引き起こすように配置された第1の脚と、前記少なくとも1つの摩擦ブレーキ板と係合して、前記ベルクランクリンクの前記第1の枢動方向への枢動運動に応じて前記第1のブレーキを動作させるように配置された第2の脚と、を有する、請求項3に記載の停止機構。
- 前記リンケージが、ベルクランクリンク及び前記ベルクランクリンクの枢動運動に応じる2次リンクを含み、前記ベルクランクリンクが、前記第1の停止機構によって係合されて、前記ベルクランクリンクの第1の枢動方向への枢動運動を引き起こすように配置された第1の脚と、前記2次リンクと係合する第2の脚を有し、前記2次リンクが、前記ベルクランクリンクの前記第1の枢動方向への枢動運動に応じて前記第1のキャプスタンばねの前記調整端に張力を加えるための第1のタブを含み、それにより、前記第1のキャプスタンばねが締め付けられて、前記駆動シャフトの前記第1の駆動方向への回転を停止する、請求項5に記載の停止機構。
- 前記第1の被駆動方向が回転方向である、請求項1に記載の停止機構。
- 前記第1の被駆動方向が線形方向である、請求項1に記載の停止機構。
- 前記駆動シャフトが前記第2の駆動方向に回転しているときに前記駆動シャフトと結合するが、前記駆動シャフトが前記第1の駆動方向に回転しているときに前記駆動シャフトと結合しないための第2のワンウェイクラッチと、
前記第2のワンウェイクラッチを介して前記駆動シャフトに接続された第2のブレーキであって、前記駆動シャフトの前記第2の駆動方向への回転を停止するように動作可能である、第2のブレーキと、
前記出力要素によって支持される第2の停止機構と、を更に備え、
前記リンケージが、前記第2の停止機構を前記第2のブレーキに接続し、
前記第2の停止機構は、前記出力要素が前記駆動シャフトの前記第2の駆動方向に対応する第2の被駆動方向に移動するときに所定の第2の制限位置に到達すると、前記リンケージを作動させて、前記駆動シャフトの前記第2の駆動方向への回転を停止するように前記第2のブレーキを動作させる、請求項1に記載の停止機構。 - 前記第2のワンウェイクラッチが、スプラグクラッチを含む、請求項10に記載の停止機構。
- 前記第2のブレーキが、少なくとも1つの摩擦ブレーキ板を含む、請求項10に記載の停止機構。
- 前記第1のワンウェイクラッチが、第1のキャプスタンばねを含み、前記第2のワンウェイクラッチが、第2のキャプスタンばねを含む、請求項10に記載の停止機構。
- 前記第1のキャプスタンばねが、構造的土台に取り付けられた固定端及び前記リンケージに接続された調整端を有し、前記第2のキャプスタンばねが、前記構造的土台に取り付けられた固定端及び前記リンケージに接続された調整端を有する、請求項13に記載の停止機構。
- 前記リンケージが、ベルクランクリンクを含み、前記ベルクランクリンクが、
前記第1の停止機構によって係合されて、前記ベルクランクリンクの第1の枢動方向への枢動運動を引き起こし、かつ前記第2の停止機構によって係合されて、前記ベルクランクリンクの前記第1の枢動方向とは逆の第2の枢動方向への枢動運動を引き起こすように配置された第1の脚と、
前記第1のブレーキの前記少なくとも1つの摩擦ブレーキ板と係合して、前記第1のブレーキを前記ベルクランクリンクの前記第1の枢動方向への枢動運動に応じて動作させ、かつ前記第2のブレーキの前記少なくとも1つの摩擦ブレーキ板と係合して、前記第2のブレーキを前記ベルクランクリンクの前記第2の枢動方向への枢動運動に応じて動作させるように配置された第2の脚と、を有する、請求項12に記載の停止機構。 - 前記リンケージが、ベルクランクリンク及び前記ベルクランクリンクの枢動運動に応じる2次リンクを含み、前記ベルクランクリンクが、
前記第1の停止機構によって係合されて、前記ベルクランクリンクの第1の枢動方向への枢動運動を引き起こし、かつ前記第2の停止機構によって係合されて、前記ベルクランクリンクの前記第1の枢動方向とは逆の第2の枢動方向への枢動運動を引き起こすように配置された第1の脚と、
前記2次リンクと係合する第2の脚と、を有し、
前記2次リンクが、
前記ベルクランクリンクの前記第1の枢動方向への枢動運動に応じて、前記第1のキャプスタンばねの前記調整端に張力を加えるための第1のタブであって、それにより、前記第1のキャプスタンばねが締め付けられて、前記駆動シャフトの前記第1の駆動方向への回転を停止する、第1のタブと、
前記ベルクランクリンクの前記第2の枢動方向への枢動運動に応じて、前記第2のキャプスタンばねの前記調整端に張力を加えるための第2のタブであって、それにより、前記第2のキャプスタンばねが締め付けられて、前記駆動シャフトの前記第2の駆動方向への回転を停止する、第2のタブと、を有する、請求項14に記載の停止機構。 - 前記第1の被駆動方向及び前記第2の被駆動方向が回転方向である、請求項10に記載の停止機構。
- 前記第1の被駆動方向及び前記第2の被駆動方向が線形方向である、請求項10に記載の停止機構。
- モータ、前記モータによって回転する駆動シャフト、及び前記駆動シャフトの回転によって駆動される出力要素を有する駆動システムのための停止機構であって、
前記駆動シャフト又は前記駆動シャフトに回転して結合された部分の周りに螺旋状に巻かれた第1のキャプスタンばねと、
前記出力要素によって支持される第1の停止機構と、
リンケージと、を備え、
前記第1の停止機構は、前記出力要素が前記駆動シャフトの前記第1の方向に対応する第1の被駆動方向に移動するときに所定の第1の制限位置に到達すると、前記リンケージを作動させて、前記駆動シャフト又は前記駆動シャフトに回転して結合された前記部分の周りの前記第1のキャプスタンばねを締め付けて、前記駆動シャフトの第1の駆動方向への回転を停止する、停止機構。 - 前記第1のキャプスタンばねが、前記駆動シャフト、又は前記第1のキャプスタンばねと前記駆動シャフトとの間に隙間を有する前記駆動シャフトに回転して結合された前記部分、又は前記駆動シャフトに回転して結合された前記部分の周りに螺旋状に巻かれる、請求項19に記載の停止機構。
- 前記駆動シャフト又は前記駆動シャフトに回転して結合された部分の周りに螺旋状に巻かれた第2のキャプスタンばねと、
前記出力要素によって支持される第2の停止機構と、を更に備え、
前記第2の停止機構は、前記出力要素が前記駆動シャフトの前記第2の駆動方向に対応する第2の被駆動方向に移動するときに所定の第2の制限位置に到達すると、前記リンケージを作動させて、前記駆動シャフト又は前記駆動シャフトに回転して結合された前記部分の周りの前記第2のキャプスタンばねを締め付けて、前記駆動シャフトの前記第1の駆動方向とは逆の第2の駆動方向への回転を停止する、請求項19に記載の停止機構。 - 前記第1のキャプスタンばね及び前記第2のキャプスタンばねが、前記駆動シャフト、又は前記第1のキャプスタンばね及び前記第2のキャプスタンばねと前記駆動シャフトとの間に隙間を有する前記駆動シャフトに回転して結合された前記部分、又は前記駆動シャフトに回転して結合された前記部分の周りに螺旋状に巻かれる、請求項21に記載の停止機構。
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