專利名稱：鎖定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于徑向地鎖定可旋轉(zhuǎn)柱狀元件諸如軸的鎖定裝置。
背景技術(shù)：
線性致動器用于沿著直線移動物體，在兩個端點(diǎn)之間或者到達(dá)限定位置。一些線性致動器由電力驅(qū)動。電力驅(qū)動線性致動器一般具有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)和某種類型的變速裝置來將相對高速的 旋轉(zhuǎn)馬達(dá)轉(zhuǎn)換為低速線性運(yùn)動。這一變速裝置可采用變速箱和/或螺絲軸。一種常用類型 的線性致動器采用其上具有螺母的螺絲軸。該螺絲軸在致動器的整個長度上延伸并且設(shè)定 致動器的操作長度。由于該螺母保持在非可旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以當(dāng)螺絲軸由馬達(dá)旋轉(zhuǎn)時螺母將 產(chǎn)生位移。該螺母可在螺絲軸與螺母之間采用滾動元件，諸如滾珠或輥。這將實現(xiàn)高效的致 動器，具有高的載荷傳送和長的壽命。該螺母也可與螺絲軸直接地接合，即滑動螺絲設(shè)計。 在這種情況下，該螺母優(yōu)選地采用塑料材料制成。根據(jù)線性致動器的類型和致動器中的變速比，馬達(dá)可自鎖定，即，當(dāng)沒有向馬達(dá)提 供動力時，施加至致動器的外力將不旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。自鎖定線性致動器的一項實例是使用滑動 螺母或螺絲的類型；另一類型使用具有高比變速箱的馬達(dá)。在這些類型中，施加在線性致動 器上的力將不能夠旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，因為變速比將以變速比因數(shù)逐漸增加馬達(dá)的保持力。滑動螺 絲或螺母中的內(nèi)部摩擦也將提供保持力。取決于低內(nèi)部摩擦，使用滾珠或輥螺絲的線性致動器有時不是自鎖定的。這種線 性致動器可包括某種類型的鎖定裝置，從而將線性致動器保持在所需的位置。該鎖定裝置 可以例如是某種類型的摩擦制動器，例如作用在分離制動盤上的盤式制動器或者直接地作 用在馬達(dá)或線性致動器上的制動墊。在一種類型的制動器中，制動墊通過動力裝置而被促 使進(jìn)入制動操作，例如，推動或拉動制動墊至制動器表面的電磁體。在另一類型的制動器 中，制動墊由彈簧施加然后通過動力裝置例如推動或拉動制動墊離開制動表面的電磁體而 從制動操作釋放。也可將電壓施加至馬達(dá)從而保持馬達(dá)的位置，即使由于馬達(dá)中產(chǎn)生的熱量，這一 方法應(yīng)當(dāng)僅用于短的時間段。所有這些制動裝置需要相當(dāng)大量的動力消耗從而保持制動狀態(tài)其中的至少一個， 艮口，施加的制動或未施加的制動。因此，還存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種需要低動力來接合的鎖定裝置，并且該鎖定裝置 易于生產(chǎn)并且是成本高效的。采用用于徑向地鎖定沿第一旋轉(zhuǎn)方向的可旋轉(zhuǎn)圓柱元件的鎖定裝置，其中所述鎖 定裝置包括輥元件和至少第一傾斜表面，其中，所述鎖定裝置布置成相對于圍繞所述圓柱 元件的圓柱表面定位，使得所述第一傾斜表面的起點(diǎn)與所述軸表面之間的距離大于輥元件的直徑，第一傾斜表面的終點(diǎn)與所述軸表面之間的距離小于所述輥元件的直徑，本發(fā)明的目的的實現(xiàn)在于，所述鎖定裝置包括選擇性地使得所述輥元件能夠與所述圓柱表面相隔開 的裝置。為了實現(xiàn)圓柱元件沿第二旋轉(zhuǎn)方向的徑向鎖定，所述鎖定裝置優(yōu)選地包括第二傾 斜表面。該第二傾斜表面適于相對于所述裝置的徑向中心線與第一傾斜表面相對地定位， 同樣地定位成使得所述第二傾斜表面的起點(diǎn)與所述軸表面之間的距離大于輥元件的直徑， 第二傾斜表面的終點(diǎn)與所述軸表面之間的距離小于所述輥元件的直徑。因此，設(shè)置有鎖定裝置，該鎖定裝置能夠徑向地鎖定沿順時針方向和逆時針方向 的可旋轉(zhuǎn)圓柱元件。而且，該裝置是自鎖定的并且需要低動力來接合和脫離。該鎖定裝置 能夠承受大的鎖定力，當(dāng)施加較大的力時，鎖定操作將增加。該鎖定裝置還相對容易制造并 且成本高效，因為其包含較少的部件。這是有利的，因為能夠獲得緊湊的鎖定裝置。選擇性地使得該輥元件能夠與圓柱件隔開的裝置可以是提升裝置。在本發(fā)明的一 項有利改進(jìn)中，所述提升裝置被激活從而將所述輥元件從所述圓柱表面提升起從而將所述 鎖定裝置設(shè)置在釋放狀態(tài)。在本專利說明書的上下文中，動詞“提升”被理解為表示使得該 輥元件從圓柱表面釋放的任何形成距離的操作。通過提升輥元件離開圓柱表面，該圓柱元 件能夠沿任何方向自由地旋轉(zhuǎn)。由于提升輥元件所需的動力相對低，所以可獲得具有低能 量消耗的可脫離鎖定裝置。在本發(fā)明的一項有利改進(jìn)中，所述提升裝置是磁體。這允許輥元件以非接觸的方 式被提升。這樣做的優(yōu)勢在于，鎖定裝置能夠被保護(hù)從而改善可靠性。該提升裝置在一項 實施例中是電磁體。通過使用電磁體，改善所述提升裝置的接合和脫離。使用電磁體的另 一優(yōu)勢在于，能夠測量電磁體線圈的電感。這樣可檢測輥元件是否實際上被所述提升裝置 提升起來。這將改善所述鎖定裝置的可靠性。在本發(fā)明的另一有利改進(jìn)中，所述鎖定裝置包括彈性元件，當(dāng)所述提升裝置脫離 時，所述彈性元件促使所述輥元件朝向所述圓柱表面。這允許鎖定裝置安裝在任何所需位 置。當(dāng)所述鎖定裝置包括這種彈性元件時，所述提升裝置的提升動力額外地用于克服由彈 性元件施加在輥元件上的力，使得輥元件能夠從圓柱表面提升起來。在傾斜表面或各表面 和提升裝置定位在“六點(diǎn)鐘”的情況下，所述提升裝置只需要克服彈性力，因為重力將使得 輥元件從圓柱表面釋放。在本發(fā)明的一項有利改進(jìn)中，所述傾斜表面是圍繞所述鎖定裝置的徑向中心線對 稱的。通過使用對稱的傾斜表面，所述鎖定操作將相同，而不考慮使用哪個鎖定方向。在本發(fā)明的一項有利改進(jìn)中，所述鎖定裝置包括檢測所述輥元件何時處于提升狀 態(tài)的裝置。這樣，可檢測所述鎖定裝置是否實際上處于釋放狀態(tài)。這可有利地檢測到鎖定 裝置的實際狀態(tài)。如果例如所述鎖定裝置出現(xiàn)故障或者所述輥元件粘附至傾斜表面，那么 輥元件可以不被提升，即使信號被發(fā)送從而激活所述提升裝置。所述鎖定裝置的可靠性因 此得以進(jìn)一步改善。在本發(fā)明的一項有利改進(jìn)中，所述鎖定裝置包括檢測所述鎖定裝置處于第一或第 二鎖定狀態(tài)的裝置。這樣，可檢測當(dāng)所述鎖定裝置被激活時，所述圓柱元件沿哪個旋轉(zhuǎn)方向 旋轉(zhuǎn)。這可確定圓柱表面將沿哪個方向旋轉(zhuǎn)，從而釋放所述圓柱元件并因此將所述鎖定裝 置設(shè)置在釋放狀態(tài)。沿錯誤的方向旋轉(zhuǎn)所述圓柱元件可損壞鎖定裝置或由所述圓柱元件驅(qū)動的裝置。所述鎖定裝置的可靠性因此得以進(jìn)一步的改善。在本發(fā)明的一項有利改進(jìn)中，所述鎖定裝置的圓柱元件包括管狀元件和摩擦連 接。這減小使得所述鎖定裝置過載的風(fēng)險，同時允許使用所述鎖定裝置作為緊急制動器。該 摩擦連接可設(shè)定為在預(yù)定力下滑動。在本發(fā)明的一項有利改進(jìn)中，所述鎖定裝置包括第二輥元件，兩個其他傾斜表面和第二提升裝置。這允許在所述軸元件上具有對稱載荷，這在減小所述機(jī)械系統(tǒng)的磨損方 面是有利的。


本發(fā)明將在下文中更詳細(xì)地進(jìn)行說明，參照附圖中所示的實施例，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的鎖定裝置的一項實施例的幾何結(jié)構(gòu)的前視圖，圖2示出根據(jù)本發(fā)明的處于釋放狀態(tài)的鎖定裝置的第一實施例，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的處于接合狀態(tài)的鎖定裝置的第一實施例，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的處于鎖定狀態(tài)的鎖定裝置的第一實施例，圖5示出根據(jù)本發(fā)明的處于接合狀態(tài)的鎖定裝置的第二實施例，以及圖6示出根據(jù)本發(fā)明的處于鎖定狀態(tài)的鎖定裝置的第二實施例。附圖標(biāo)記1鎖定裝置2輥元件3第一傾斜表面4第二傾斜表面5彈性元件 6提升裝置7鎖定裝置的徑向中心線8鎖定裝置的中心軸線9中心部分10第一傾斜表面的起點(diǎn)11第一傾斜表面的終點(diǎn) 12圓柱形元件13圓柱形表面14旋轉(zhuǎn)方向15第二傾斜表面的起點(diǎn) 16第二傾斜表面的終點(diǎn)17殼體18殼體的內(nèi)表面 19鉸接銷a起點(diǎn)與鏡像中心線之間的距離b起點(diǎn)與中心軸線之間的距離c終點(diǎn)與中心軸線之間的距離d輥元件的直徑r 圓柱形表面與中心軸線之間的距離
具體實施例方式本發(fā)明的實施例的其他改進(jìn)記載在下文中，并且僅被認(rèn)為是實例，并不意在限制 由本申請權(quán)利要求限定的保護(hù)范圍。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的鎖定裝置的第一實施例的幾何結(jié)構(gòu)。圖2至4示出相同的 鎖定裝置，其中鎖定裝置分別處于釋放、接合和鎖定狀態(tài)。該鎖定裝置1包括輥元件2、第一 傾斜表面3和第二傾斜表面4。該鎖定裝置還包括彈性元件5和提升裝置6。該鎖定裝置適于安裝在機(jī)械裝置上，包括可旋轉(zhuǎn)的柱狀元件12，諸如軸，中空軸、 管狀元件等。該機(jī)械裝置可以是例如馬達(dá)、變速裝置、線性致動器等。
在一項實施例中，輥元件是完全的圓形，S卩，球形。在另一實施例中，輥元件是具有 預(yù)先限定的長度和直徑d的圓柱。該輥元件優(yōu)選地采用硬質(zhì)材料例如硬化鋼制成，從而能 夠在不產(chǎn)生變形的情況下處理所施加的載荷。精確的屬性和尺寸被調(diào)整適于限定的要求。兩個傾斜的表面3、4在一項實施例中相對于該鎖定裝置的徑向中心線7對稱。因此，在這一實例中的第二傾斜表面4是第一傾斜表面3的鏡像圖像。第一傾斜表面3包括 起點(diǎn)10和終點(diǎn)11。第二傾斜表面4包括起點(diǎn)15和終點(diǎn)16。起點(diǎn)10、15與終點(diǎn)11、16之 間的傾斜表面優(yōu)選地為直的，但是稍微凹進(jìn)或凸出的表面也是可以使用的，只要能夠?qū)崿F(xiàn) 適當(dāng)?shù)逆i定操作。該傾斜表面適當(dāng)?shù)匮剌S向方向形成為匹配所使用的輥元件的幾何結(jié)構(gòu)。 如果輥元件是球，那么傾斜表面優(yōu)選地設(shè)置有凹槽等從而以軸向的方式保持該球，也能夠 更好地將載荷從球分配至傾斜表面。如果輥元件是圓柱，那么該傾斜表面優(yōu)選地沿軸向方 向為直的并且適當(dāng)?shù)剡m于匹配輥元件。起點(diǎn)10定位成與徑向中心線7相隔一段距離a。該距離優(yōu)選地小于輥元件的直徑 的一半。采用這種方式，獲得兩個傾斜表面的起點(diǎn)之間的中心部分9。在一項實施例中，中 心部分9是優(yōu)選地小于輥元件的開口。當(dāng)輥元件處于釋放狀態(tài)時，輥元件因此承載在傾斜 表面的起點(diǎn)上。中心部分9的尺寸也可大于輥元件。在這種情況下，使用另一保持裝置將 輥元件保持在鎖定裝置中。該中心部分9也可以是連接傾斜表面的起點(diǎn)的部分。在這種情 況下，該中心部分設(shè)置有凹槽，其中當(dāng)輥元件被提升時，即當(dāng)鎖定裝置處于釋放狀態(tài)時，輥 元件將停止。根據(jù)在傾斜表面中使用的材料，可有利地在中心部分使用另一材料。如果傾 斜表面采用鋼制成并且提升裝置采用電磁體，那么中心部分優(yōu)選地由非磁性材料制成，諸 如塑性或非磁性金屬。采用連接起點(diǎn)的中心部分的優(yōu)勢在于，鎖定裝置將受到保護(hù)，這將改 善可靠性。該中心部分也可結(jié)合有提升裝置。起點(diǎn)10定位成與鎖定裝置的中心軸線8相隔距離b。終點(diǎn)11定位成與鎖定裝置 的中心軸線8相隔距離C。距離b大于輥元件的直徑d加上該鎖定裝置適于安裝所至的軸 的半徑r。因此，從起點(diǎn)10至軸表面13的距離大于輥元件的直徑d。距離c小于輥元件的 直徑d加上該鎖定裝置適于安裝所至的軸的半徑r。因此，從終點(diǎn)11至軸表面13的距離小 于輥元件的直徑d。傾斜表面3與軸表面13之間的距離將沿著朝向終點(diǎn)11的方向減小。圖2示出安裝至軸12的鎖定裝置。該鎖定裝置的中心軸線8安裝成使得其與該 軸的中心軸線相重合。當(dāng)輥元件2以提升裝置6保持在中心部分9時，該軸自由地旋轉(zhuǎn)并 且輥元件不與軸表面13接觸。這一狀態(tài)被稱為釋放狀態(tài)。當(dāng)提升裝置脫離時，輥元件將通過彈性元件5而被朝向軸表面向下推動。該輥元 件在這種情況下將被促使承載在軸表面13上，如圖3所示。當(dāng)該軸旋轉(zhuǎn)時，該輥元件將被促 使跟隨該軸的旋轉(zhuǎn)方向。在這一實例中，旋轉(zhuǎn)處于箭頭14所示的逆時針方向。由于旋轉(zhuǎn)， 該輥元件將被促使沿著朝向終點(diǎn)11的方向。由于傾斜表面3與軸表面13之間的距離沿著 這一方向減小，所以輥元件將被擠在傾斜表面3與軸表面13之間。輥元件與傾斜表面之間 的摩擦將防止輥元件旋轉(zhuǎn)，輥元件與軸表面之間的摩擦將防止該軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。該軸因此處 于如圖4所示的鎖定狀態(tài)。輥元件和/或軸表面、該傾斜表面的表面可被處理從而增加那一表面的摩擦。這 種處理可以是某種類型的機(jī)械表面加工，諸如蝕刻、研磨等，或者通過將摩擦材料施加至表 面，諸如塑料或橡膠材料。
當(dāng)軸被鎖定時，或者當(dāng)輥元件接合從而鎖定該軸時，有利的是同時脫離或減小施 加至馬達(dá)的驅(qū)動動力。采用這種方式，對馬達(dá)、由馬達(dá)驅(qū)動的變速箱和/或裝置造成的損傷 可避免。檢測何時鎖定該軸的一種方式是監(jiān)控施加至馬達(dá)的電流。電流檢測裝置測量通過 馬達(dá)的電流。當(dāng)馬達(dá)被阻擋即不能旋轉(zhuǎn)時，馬達(dá)的電流消耗將增加。當(dāng)電流快速增加時，優(yōu) 選地與輥元件的接合相關(guān)聯(lián)地，即，使得動力與提升裝置斷開，該軸將處于鎖定狀態(tài)。這一 檢測方法在用于馬達(dá)的驅(qū)動電流和阻擋電流充分不同例如以因數(shù)2或更多不同時是適當(dāng) 的。另一種檢測鎖定軸的方式是使用測量馬達(dá)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)傳感器。當(dāng)傳感器表示馬達(dá) 的旋轉(zhuǎn)停止時，優(yōu)選地與輥元件的接合相結(jié)合地，該軸將處于鎖定狀態(tài)。該軸的這種類型的鎖定操作具有的優(yōu)勢在于，其為被動的，即，不需要鎖定裝置提 供動力來將該軸保持在鎖定狀態(tài)。該鎖定操作因此是自己提供動力的并且不會通過本身釋 放。根據(jù)該鎖定裝置的安裝位置，彈性元件5可以不是必須的。如果鎖定裝置定位成 使得重力將輥元件拉至軸表面，那么彈性元件可被忽略。對于大多數(shù)的應(yīng)用來說，在鎖定裝 置或具有鎖定裝置的馬達(dá)可定位在任何隨意位置的情況下，彈性元件5將在輥元件處于接 合狀態(tài)時確保輥元件將與軸表面接觸。為了將軸從鎖定狀態(tài)釋放，即解鎖該軸，該馬達(dá)稍微沿相反方向旋轉(zhuǎn)。在這里所述 的實例中，馬達(dá)將沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。同時，對提升裝置施加動力。當(dāng)馬達(dá)逆轉(zhuǎn)時，輥元件 將被促使離開鎖定狀態(tài)并且在軸表面上朝向中心部分旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輥元件從鎖定狀態(tài)釋放時， 其將被提升裝置吸引并因此從軸表面提升至釋放狀態(tài)。當(dāng)輥元件處于釋放狀態(tài)時，馬達(dá)能 夠沿任何方向旋轉(zhuǎn)，由馬達(dá)驅(qū)動的裝置能夠被驅(qū)動至所需位置。彈性元件5在這一實例中是平刀片彈簧，但是也可使用其他彈性元件。這些可包 括不同類型的彈簧或者其他彈性元件，諸如橡膠或塑料。該彈性元件的尺寸形成為使得當(dāng) 提升裝置沒有被提供動力時，將輥元件在不考慮鎖定裝置的安裝位置的情況下朝向軸表面 推動。當(dāng)向提升裝置提供動力時，該提升裝置將克服彈性元件的力，使得輥元件被朝向提升 裝置吸引，而不考慮鎖定裝置的安裝位置。該彈性元件將推動輥元件抵靠軸表面。為了這 樣，該彈性元件必須延伸低于起點(diǎn)10。這可通過鎖定裝置中的孔或凹槽實現(xiàn)，或者通過將彈 性元件定位在輥元件的端表面處。該提升裝置優(yōu)選地采用電動裝置，例如電磁體。使用電磁體的一項優(yōu)勢在于能夠 獲得非接觸式提升裝置。輥元件2、傾斜表面3、4和彈性元件5可容納在殼體中從而防止碎 片或松動部件進(jìn)入該鎖定裝置。即使小的污染也可惡化鎖定裝置的性能。通過將鎖定裝置 容納在殼體中并且通過容納操作而使用作用在輥元件上的外提升裝置，可獲得可靠的鎖定 裝置。將電磁體定位在中心部分9，接近當(dāng)其處于釋放狀態(tài)時輥元件停止所處的位置。該提升裝置也可包括永磁體，該永磁體可采用機(jī)械方式在輥元件被朝向永磁體吸 引的位置與永磁體不吸引輥元件的位置之間移動。該永磁體可采用不同的方式例如通過使 用杠桿或旋轉(zhuǎn)元件而在這兩個位置之間移動。該鎖定裝置優(yōu)選地為圓形。圖5示出圓形鎖定裝置的實施例，具有圓形殼體17。 該鎖定裝置圍繞一軸定位，通過使用圓形鎖定裝置，獲得緊湊的鎖定方案。由鎖定裝置所承 受的力使用圓形鎖定裝置以優(yōu)化的方式分配。根據(jù)該鎖定裝置的用途，也可采用其它形狀。
在本發(fā)明的第二實施例中，該鎖定裝置彈性地懸垂至具有圓柱元件的機(jī)械裝置。 這可以是例如具有作為圓柱元件的軸的馬達(dá)。懸垂該殼體(未示出)的該彈性裝置可以是 彈簧，橡膠或塑性材料等。優(yōu)選地，彈性裝置相對硬。在接合狀態(tài)下，如圖5所示，彈性懸掛 將圍繞該軸對稱地定位該鎖定裝置，如上面對于固定連接的鎖定裝置所示的實例。圖6示出根據(jù)第二實施例的鎖定裝置處于鎖定狀態(tài)。當(dāng)輥元件2通過彈性元件5 朝向該軸壓制并且該軸12沿著箭頭14所示的方向旋轉(zhuǎn)時，該輥元件將在該軸上滾動并且 朝向傾斜表面3移動。當(dāng)輥元件接觸傾斜表面時，該輥元件將推動傾斜表面，因此推動殼 體，離開軸表面13，因為該殼體是彈性懸掛的。在該殼體的內(nèi)表面18承載在軸表面13上時 該殼體停止。這一操作使得鎖定裝置處于鎖定狀態(tài)。在這一實施例中，作用在軸上的制動 區(qū)域大于第一實施例，因為該軸不僅通過輥元件區(qū)域而且通過殼體的內(nèi)表面18與軸之間 的區(qū)域而被防止旋轉(zhuǎn)。由于殼體為彈性懸掛，所以重要的是，該殼體，因此鎖定裝置，相當(dāng)固定地以旋轉(zhuǎn) 方式定位。否則，完整的鎖定裝置將圍繞該軸旋轉(zhuǎn)，這至少使得旋轉(zhuǎn)游隙變大。防止鎖定裝 置旋轉(zhuǎn)但是仍然允許鎖定裝置彈性懸掛的一種方式是將鎖定裝置安裝在鉸接銷19上。該 鉸接銷將防止鎖定裝置旋轉(zhuǎn)，但是將允許該鎖定裝置稍微樞轉(zhuǎn)，使得殼體的內(nèi)表面能夠在 鎖定裝置處于鎖定狀態(tài)時抵靠該軸。在鎖定裝置的一項改進(jìn)中，使用檢測裝置檢測輥元件何時處于釋放狀態(tài)。這種檢 測裝置可以是開關(guān)，當(dāng)其進(jìn)入釋放狀態(tài)時由輥元件觸發(fā)。其也可以是光學(xué)傳感器，檢測光束 何時由輥元件的中斷。當(dāng)提升裝置是包括線圈的電磁體時，可測量線圈中的電感。在輥元 件接近線圈時與輥元件處于鎖定位置時相比，電感會有所不同。這一方法是簡單和可靠的， 因為當(dāng)輥元件處于釋放狀態(tài)時，斷開的開關(guān)將給出相同的信號。通過檢測輥元件已經(jīng)從鎖定狀態(tài)釋放之后輥元件處于釋放狀態(tài)，動力可被施加至 馬達(dá)，不存在損害馬達(dá)或鎖定裝置的任何風(fēng)險。如果即使輥元件從鎖定狀態(tài)釋放而輥元件 沒有處于釋放狀態(tài)，也可以這樣。當(dāng)輥元件處于接合狀態(tài)時，將動力施加至馬達(dá)，在軸表面 上滾動，將促使輥元件再次進(jìn)入鎖定狀態(tài)。在鎖定裝置的一項實施例中，該鎖定裝置設(shè)置有檢測裝置從而檢測輥元件處于哪 個鎖定狀態(tài)。當(dāng)輥元件截留在第一傾斜表面3與軸表面之間時該輥元件處于第一鎖定位 置，當(dāng)輥元件截留在第二傾斜表面4與軸表面之間時，該輥元件處于第二鎖定位置。通過檢 測輥元件處于哪個鎖定位置，能夠確定驅(qū)動該馬達(dá)從而釋放該輥元件所沿著的是哪個旋轉(zhuǎn) 方向。當(dāng)馬達(dá)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)傳感器時，檢測所述輥元件所處的是哪個鎖定位置能夠通過測 量該軸鎖定時馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向而實現(xiàn)。連接至傳感器并且驅(qū)動馬達(dá)的控制單元能夠存儲馬 達(dá)的上一方向并且因此可知沿著哪個方向驅(qū)動馬達(dá)從而釋放該鎖定裝置。通過使用旋轉(zhuǎn)傳 感器信息，該控制單元也能夠選擇性地驅(qū)動馬達(dá)所需的旋轉(zhuǎn)角度，從而釋放該鎖定裝置。釋 放該鎖定裝置的旋轉(zhuǎn)角度將取決于鎖定裝置的幾何尺寸，但是對于所描述的實例來說可以 是例如處于5至15度的范圍，如果馬達(dá)沿著當(dāng)軸被鎖定時其正旋轉(zhuǎn)的方向旋轉(zhuǎn)，那么小的 逆向旋轉(zhuǎn)將釋放該鎖定裝置，馬達(dá)然后能夠沿所需方向旋轉(zhuǎn)。這將使得馬達(dá)實現(xiàn)或多或少 的無游隙的操作。采用由馬達(dá)驅(qū)動的系統(tǒng)的變速比，將進(jìn)一步減小游隙?？墒褂面i定裝置的一個應(yīng)用是線性致動器。電動線性致動器設(shè)置有馬達(dá)。一些線性致動器，例如使用滑動螺絲或螺母的類型，可以在馬達(dá)脫離時自鎖定。一些類型，例如設(shè) 置有使用滾珠或輥的螺母或螺絲的類型，可具有低的內(nèi)摩擦，使得它們無法自鎖定。根據(jù)本 發(fā)明的鎖定裝置適于這些類型。這種類型的線性致動器可以是具有安裝在線性致動器一端 處的馬達(dá)的類型，即螺絲或縱向螺母的后端處，或者圍繞螺絲或縱向螺母安裝馬達(dá)的類型。 根據(jù)本發(fā)明的鎖定裝置適于兩種類型。該馬達(dá)可通過外部控制單元驅(qū)動。該控制單元可以是任何類型的適當(dāng)?shù)目刂茊?元，諸如模擬或數(shù)字的控制單元。線性致動器可具有使用分離信號線的標(biāo)準(zhǔn)PLC兼容I/O 接口，或者可具有集成的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線接口。更普通地，標(biāo)準(zhǔn)PLC兼容I/O接口將用于馬達(dá) 與控制單元之間的通信。兩個信號線可用于命令“順時針旋轉(zhuǎn)”和“逆時針旋轉(zhuǎn)”。當(dāng)設(shè)置 分離的動力連接時，這些信號可以是低級的，或者當(dāng)信號由于直接地驅(qū)動馬達(dá)時，這些信號 可以高級的。這一輸入信號也可包括馬達(dá)速度的信息，即，馬達(dá)應(yīng)當(dāng)旋轉(zhuǎn)的速度有多快。根 據(jù)馬達(dá)的類型，設(shè)定速度的電壓或調(diào)制信號可用作輸入信號。在本發(fā)明的另一實施例中，鎖定裝置包括第二輥 元件、第二組傾斜表面、第二彈性 元件和第二提升裝置(未示出)。這一第二組鎖定元件優(yōu)選地布置在與第一組鎖定元件相 對的軸元件的側(cè)部，即采用對稱的方式。該第二輥元件與第一輥元件2平行地使用，即，兩 個輥元件同時被釋放和接合。使用兩組鎖定元件的一項優(yōu)勢在于，獲得軸元件上的對稱載 荷，這將減小由不平均載荷導(dǎo)致的軸元件、軸承等上的磨損。另一優(yōu)勢在于，鎖定裝置能夠 承擔(dān)的總載荷可能增加。第二組鎖定元件優(yōu)選地相同于第一組鎖定元件。使用第二組鎖定 元件的另一優(yōu)勢在于，如果一個輥元件由于某種原因而無法接合，那么鎖定裝置的穩(wěn)固性 增加。在另一實施例中，鎖定裝置包括多組鎖定元件，圍繞軸元件對稱設(shè)置。這對于具有 更大直徑的軸元件來說是有利的，從而增加鎖定裝置能夠承擔(dān)的總力。取決于由軸元件承 載的載荷和軸元件的尺寸，一般圍繞軸元件定位的三組或四組鎖定元件可以是適當(dāng)?shù)摹１景l(fā)明的鎖定裝置的其他實施例中，軸元件12設(shè)置有外管狀元件(未示出)。這 一管狀元件連接至軸元件，使得管狀元件的外表面作為用于輥元件的接觸表面。該管狀元 件可以是環(huán)形元件，其寬度大概與輥元件相同，或者可以是更長的管狀元件。該管狀元件采 用某些類型的摩擦連接而連接至軸元件。該摩擦連接可以是例如機(jī)械夾持，具有預(yù)定的夾持力，當(dāng)輥元件接合時如果大于 預(yù)定力的力施加至軸元件上，則該夾持力允許管狀元件在軸元件上滑動。該摩擦連接也可 包括將在預(yù)定載荷下斷開的斷針(breakpin)等，允許管狀元件以預(yù)定的摩擦系數(shù)滑動。如 果將過大的力施加至該系統(tǒng)，那么這將防止鎖定裝置和/或軸元件受到損害。該摩擦連接 也可包括施加在軸元件與管狀元件之間的摩擦材料。該摩擦材料將在所施加的力低于預(yù)定 值時以固定的方式連接軸元件和管狀元件，但是在施加更大的力時允許管狀元件在軸元件 上滑動。該摩擦材料可以是剛性摩擦材料，諸如使用在制動襯中的材料，或者可以是橡膠或 復(fù)合物，在預(yù)定載荷和/或溫度下滑動或者變得粘滯。摩擦連接的一個目的是防止鎖定裝置的載荷過大。另一目的是提供制動功能。如 果在軸元件以高速旋轉(zhuǎn)時接合該輥元件，那么這是尤其有利的。如果該系統(tǒng)中的部分無法 正常工作，那么可無意中執(zhí)行這種接合操作，因此允許高速下的接合，或者如果在系統(tǒng)的某 處中檢測到故障并且需要緊急停止，可作為安全擋塊。采用摩擦連接，受控制的緊急擋塊可在不斷開機(jī)械系統(tǒng)的情況下被執(zhí)行。
本發(fā)明并不被理解為限制為上述實施例，可在隨后的專利的權(quán)利要求的范圍內(nèi)進(jìn) 行許多額外的變化和修改。
權(quán)利要求
用于徑向地鎖定可旋轉(zhuǎn)圓柱元件的鎖定裝置，所述鎖定裝置包括輥元件(2)和第一傾斜表面(3)，其中，所述鎖定裝置布置成相對于圍繞所述圓柱元件(12)的圓柱表面(13)定位，使得所述第一傾斜表面(3)的起點(diǎn)(10)與所述圓柱表面(13)之間的距離大于輥元件(2)的直徑，第一傾斜表面(3)的終點(diǎn)(11)與所述圓柱表面(13)之間的距離小于所述輥元件(2)的直徑，其特征在于，所述鎖定裝置還包括選擇性地使得所述輥元件(2)與所述圓柱表面(13)相隔開的裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎖定裝置，其特征在于，所述鎖定裝置還包括第二傾斜表面 (4)，該第二傾斜表面相對于所述鎖定裝置的徑向中心線(7)與第一傾斜表面(3)相對地定 位，還定位成使得所述第二傾斜表面(4)的起點(diǎn)(15)與所述圓柱表面(13)之間的距離大 于輥元件⑵的直徑，第二傾斜表面⑷的終點(diǎn)(16)與所述圓柱表面(13)之間的距離小 于所述輥元件(2)的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鎖定裝置，其特征在于，所述第一(3)和第二(4)傾斜表面是 圍繞徑向中心線(7)對稱的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述選擇性地使得所述輥 元件⑵與所述圓柱表面(13)相隔開的裝置(6)是提升裝置，所述提升裝置被激活以將所 述輥元件(2)從所述圓柱表面(13)提升起從而將所述鎖定裝置設(shè)置在釋放狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鎖定裝置，其特征在于，所述提升裝置是磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鎖定裝置，其特征在于，所述提升裝置(6)是電磁體。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求4至6任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述鎖定裝置包括彈 性元件(5)，當(dāng)所述提升裝置(6)脫離時，所述彈性元件促使所述輥元件(2)朝向所述圓柱 表面(13)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述鎖定裝置包括檢測所 述輥元件(2)何時處于提升狀態(tài)的裝置。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述鎖定裝置包括檢測所 述鎖定裝置是否處于第一或第二鎖定狀態(tài)的裝置。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求1至9任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述輥元件(2)是球。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求1至9任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述輥元件(2)是 圓柱體。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求1至11任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述圓柱表面 (13)是所述圓柱元件(12)的表面。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求1至11任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述圓柱表面 (13)是管狀元件的表面，所述管狀元件借助摩擦連接而連接至所述圓柱元件(12)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述鎖定裝置包括鉸鏈銷 (19)，所述鎖定裝置能夠在所述鉸鏈銷上樞轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求1至13任一項所述的鎖定裝置，其特征在于，所述鎖定裝置包 括至少第二輥元件，至少第二裝置用于選擇性地使得所述第二輥元件能夠與所述圓柱表面 (13)和至少第一額外傾斜表面相隔開。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鎖定裝置，其特征在于，所述鎖定裝置還包括至少第二額外傾斜表面，所述第二額外傾斜表面定位成相對于所述鎖定裝置的徑向中心線與所述第一 額外傾斜表面相對。
17.線性致動器，包括根據(jù)前述權(quán)利要求1至16任一項所述的鎖定裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于徑向地鎖定可旋轉(zhuǎn)圓柱元件的鎖定裝置，其中，所述鎖定裝置(1)包括輥元件(2)和至少第一傾斜表面(3)。所述鎖定裝置布置成相對于圍繞所述圓柱元件(12)的圓柱表面(13)定位，使得所述第一傾斜表面(3)的起點(diǎn)(10)與所述圓柱表面(13)之間的距離大于輥元件(2)的直徑，第一傾斜表面(3)的終點(diǎn)(11)與所述圓柱表面(13)之間的距離小于所述輥元件(2)的直徑。所述鎖定裝置還包括選擇性地使得所述輥元件(2)與所述圓柱表面(13)相隔開的裝置(6)。本發(fā)明的優(yōu)勢在于，鎖定裝置能夠以簡單和成本高效的方式獲得。
文檔編號F16D65/14GK101802434SQ200780100561
公開日2010年8月11日 申請日期2007年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月19日
發(fā)明者托馬斯·杰勒, 約翰尼斯·A·M·杜伊茨 申請人:Skf公司