驱动装置和阀门控制装置的制作方法

本发明涉及一种驱动装置，其包括：马达驱动轴，其提供马达的驱动力；工作轴，驱动装置通过工作轴释放和接收转动力；联轴器，联轴器设置用于从马达驱动轴传递转动力至工作轴以及从工作轴传递转动力至马达驱动轴；以及制动装置，其以制动力反抗工作轴的转动。此外本发明还涉及一种阀门控制装置，阀门控制装置具有能够绕转轴转动地安置的阀门、马达和上述类型的驱动装置。

背景技术：

在现有技术中公知特别是用来电动地控制门或阀的驱动装置，例如用来电动地打开或关闭汽车阀门的装置。在此通过联轴器将电动马达的力传递至负有阀门的工作轴。根据应用领域在公知的装置的使用过程中也必然会出现以下情况，其中从工作轴这一侧将扭矩输入驱动装置。特别是在垂直移动的阀门中，通过阀门的自重将转动力引入驱动轴。此外，在驱动装置的使用过程中，使用者通过手动移动阀门将转矩输入工作轴。

为了避免从工作轴传递转动力到马达驱动轴时马达的过量载荷，或者避免在马达处于关闭状态时无意中调节了阀门(例如通过自重影响)，公知的驱动装置具有分隔开的制动装置，其以预设的阻力反抗驱动装置的轴转动。在阀门垂直移动的情况中这样测定制动装置的制动力，即，避免阀门在马达静止时不受约束地下移从而保持住阀门既设的转动位置。此外公知有制动装置，为了避免使用者手动转动马达且由此避免马达可能发生的过载，制动装置在马达静止时固定了工作轴和马达驱动轴之间特定的转动位置。

具有上述类型的制动装置的驱动装置有以下缺陷，即，为了使工作轴转动，不得不由马达克服在驱动装置工作时的制动装置的制动作用。前述制动装置的效用因而被驱动装置工作时的能源效率抵消。

技术实现要素：

在这一问题背景之下，本发明的目的在于提供一种驱动装置及阀门控制装置，其具有大的功能范围并同时以更高的能源效率工作。

根据第一方面，本发明目的通过驱动装置得以解决，其包括：马达驱动轴，其提供马达的驱动力；工作轴，驱动装置通过工作轴释放和接收转动力；联轴器，联轴器设置用于从马达驱动轴传递转动力至工作轴以及从工作轴传递转动力至马达驱动轴；以及制动装置，其以制动力反抗工作轴的转动，其中，在转动力由工作轴传递至马达驱动轴的过程中，制动装置以第一制动力反抗转动，并且其中，在转动力由马达驱动轴传递至工作轴的过程中，制动装置以第二制动力反抗转动，其中第二制动力小于第一制动力，或者制动装置基本上不以制动力反抗工作轴的转动。

根据第一方面本发明的一个重要特征，从工作轴传递转动力到马达驱动轴时制动装置产生的制动力大于从马达驱动轴传递转动力到工作轴时制动装置产生的制动力，其中优选地，在后一种情况中制动装置基本完全不施加制动力。根据转动力传递的方向(从工作轴到马达驱动轴或者相反的方向)，制动装置从而改变其制动力或制动作用。结果当由工作轴输入转动力时，例如基于连接于工作轴的阀门的重力或者基于使用者输入的扭矩，制动装置以期望的强度发生作用，然而若在马达传递力时将制动装置换挡到降低的制动模式或制动器松开的模式，从而马达在驱动工作轴时只需克服降低的制动力或优选地基本上不用克服制动力。由此能够更有效地利用马达功率并且提高驱动装置的能源效率。

在本发明的优选的实施例中，联轴器设置用于在两个转动方向传递转动力，换言之，在由马达驱动轴到工作轴传递转动力的过程中，在两个方向都能够通过马达动力使工作轴转动，或/和驱动装置用于接收、抑制或允许工作轴在两个方向的转动。以此种方式能够提高驱动装置的功能范围。在本发明的一种方案中，当从工作轴传递转动力到马达驱动轴时，制动装置能够在第二转动方向产生反抗转动的第一制动力，其中制动装置在转动力由工作轴传递到马达驱动轴的过程中、在与第二转动方向相反的第一转动方向上产生第三制动力且反抗转动，第三制动力小于第一制动力，或基本上不以制动力反抗转动。在转动力由工作轴传递到马达驱动轴的过程中，制动装置能够因此视转动方向而工作，以致其能够在一个转动方向产生第一制动力且在另一个转动方向产生小一些的第三制动力或不产生制动力。本方案中的驱动装置例如有特别的优点，为了在马达静止时也能将阀门保持在既设的位置并且同时允许使用者手动向上移动阀门，使工作轴和在垂直方向移动的阀门连接而且制动装置在阀门向下移动的过程中施加第一(更高的)制动力。

在本发明的另一优选实施例中有如下设置，即联轴器具有布置在或设计于工作轴和马达驱动轴中的一个处的第一联轴器构件，并且联轴器具有布置在或设计于工作轴和马达驱动轴中的另一个处的第二联轴器构件，其中两个联轴器构件为了传递转动力彼此连接或能够连接。第一联轴器构件在此具有第一撞块，为了在第一转动方向的转动过程中同步第二撞块并将第一转动方向的转动力传递至第二联轴器构件，第一撞块相对于转轴在圆周方向上碰撞第二联轴器构件的第二撞块。这样的转动撞块实现了联轴器构件之间的形状吻合的连接从而可靠地以相对简单的机械布置实现转动的同步。

此外在使用具有前述类型转动撞块的联轴器时优选的是，第一联轴器构件具有第三撞块，为了在与第一转动方向相反的第二转动方向的转动过程中同步第四撞块并将第二转动方向的转动力传递至第二联轴器构件，第三撞块相对于转轴在圆周方向上碰撞第二联轴器构件的第四撞块，那么其中当第三撞块撞击第四撞块时，以距第二撞块一定距离布置第一撞块，从而使联轴器构件之间具有预设的空转角度。充分利用提供的空转角度能够有利于识别转动力是在哪个方向上传递的，换言之，是从工作轴到马达驱动轴还是从马达驱动轴到工作轴。详细来说就是可以通过提供空转角度从而形成角度区域，在角度区域中两个联轴器构件都能够不需立刻同步地彼此相对转动，因此布置在空转角度中的换挡设备能够识别转动驱动是来自第一联轴器构件还是来自第二联轴器构件，换言之，能够识别转动力是由马达驱动轴输入还是由工作轴输入。当两个联轴器构件在空转角度之内都相对彼此转动时，那么部分制动装置优选以所述换挡设备的形式发生作用。

优选地，制动装置包括和工作轴或马达驱动轴(也可能是和各自配置的联轴器构件)共同移动的制动体，其在制动时被按压在相对于工作轴和马达驱动轴保持固定的制动面上。这样就实现了摩擦的制动作用且减弱了制动过程从而保护了材料并降低了噪声。为了降低制动装置的磨损，在此制动体可以是滚动体。制动面能够呈环形围绕转轴，由此能够简单地整合制动装置。

若制动体在第一联轴器构件的控制面上沿控制面的延伸方向滚动或滑动，则可实现可靠的且同时机械上相对简单的制动装置或联轴器，其中，控制面的延伸方向的取向与转轴正交且与径向呈一定角度，优选至少区段性地与径向正交，或/和其中，通过在第一联轴器构件的圆柱形的外周处局部地加深或削平从而形成控制面。在使用制动体的本方案或其他方案中可为有利的是使用多个制动体，其优选以彼此均等的角度间隔围绕转轴分布。这种方式使驱动装置在制动时具有适度的机械载荷且极大地避免了转轴在横穿转轴方向的应力。

为了实现本发明，可以用特别简单的方式依方向来控制制动装置的制动体，这样在以预设的转动方向从工作轴传递转动力到马达驱动轴时，通过第一联轴器构件将制动体按压在制动面上，且在以预设的转动方向从马达驱动轴传递转动力到工作轴时，通过第二联轴器使制动体在用于松开其和制动面的接合的方向移动。根据是哪一个构件(工作轴或马达驱动轴)引入了转动力，各个配置在该元件处的联轴器构件使制动体朝制动面移动或者远离制动面移动。根据力线通量的方向从而通过制动面处的制动体设备来抑制转动(在工作轴输入转动力)，或将制动体从制动面推开从而取消制动作用(在驱动轴输入转动力)。

根据本发明的第二方面——通过阀门控制装置解决上述发明目的，阀门控制装置包括能够围绕转轴转动地安置的阀门、马达和根据本发明第一方面的驱动装置，其中，为了在打开方向和关闭方向操作阀门，马达轴提供马达的驱动力且工作轴使转轴移动。通过本发明第二方面的阀门控制装置能够将前述与本发明的第一方面相关的优点和功能充分用于控制阀门的移动，例如控制汽车后备箱盖的汽车制造中的阀门。替代地，能够将阀门控制装置应用于门或其它构件的偏转，门或其它构件电动地偏转过预设的角度区域。

为了实现紧凑的布置，优选将转轴与工作轴同轴布置或转轴通过工作轴形成。那么特别地，也可视觉上不显眼地和节省结构空间地把阀门控制装置整合到阀门的铰链布置中，从而特别地，相对于公知的三角造型，阀门控制装置具有阀门与框架之间可伸缩的气缸带来的优点。

特别地，若令阀门在关闭方向下降且制动装置以第一(更高的)制动力反抗阀门在关闭方向的移动，那么本发明特别是依赖方向的制动装置的优点即为支承(Tragen)。那么第一制动力能够用来在马达静止时保持阀门不动，然而在阀门由马达控制并向上移动时小一些的制动力将起作用或不存在制动力，因此马达能以更有效的方式将其功率用于克服阀门的重力。

附图说明

以下将基于优选实施例并参考附图进一步阐述本发明。其中：

图1示出了根据本发明第一实施例的驱动装置沿转轴截面的整体视图；

图2示出了图1中的驱动装置的联轴器区域的区段放大图；

图3示出了驱动装置的联轴器的立体分解图；

图4示出了驱动装置的联轴器的另一立体分解图；

图5a示出了联轴器的根据图2中的剖面线A-A的剖面图，其对应在第一转动方向的马达驱动；

图5b示出了根据图2中的剖面线B-B的剖面图，其对应在第一转动方向的马达驱动；

图6a、6b示出了根据图5a、5b的视图，然而对应第二转动方向的马达驱动；

图7a、7b示出了根据图5a、5b的视图，然而对应第一转动方向的阀门侧的驱动；且

图8a、8b示出了根据图5a、5b的视图，然而对应第二转动方向的阀门侧的驱动；

图9示出了类似图5b的视图，然而是根据本发明第二实施例的驱动单元的视图。

具体实施方式

根据本发明的第一实施例的驱动装置在图1～8中统一标注为10，且包括：马达驱动轴12，其提供图中未示出的马达的驱动力；工作轴14，其向和其连接的工作元件(同样未示出)释放转动力或从该工作元件接收转动力；以及布置在马达驱动轴12和工作轴14之间的联轴器16，其用于从马达驱动轴12传递转动力到工作轴14或从工作轴14传递转动力到马达驱动轴12。马达驱动轴12和工作轴14优选相对彼此同轴地布置。驱动装置的上述构件被放置在外壳18内，且特别地，在外壳18中围绕转轴R能够转动地安置。特别地，外壳相应地具有圆筒造型，其具有转轴R作为圆筒轴。

特别如图2所示，为了将马达的转动力输入驱动装置10，马达驱动轴12(或马达输出轴)和未进一步说明的马达、特别是电动马达的转子20抗扭地连接。马达优选放置在外壳18中并固定在其中。工作轴14在支座22处能够转动地支承在外壳18中。马达驱动轴12和工作轴14相互靠近的端部与联轴器16的相应的联轴器构件抗扭地连接，下面将进一步进行解释。

接下来将参照图2至图4进一步阐述联轴器16的结构。联轴器16包括与工作轴14抗扭地连接的第一联轴器构件24以及与马达驱动轴12抗扭地连接的第二联轴器构件26。为了相互传递转动力，联轴器构件24、26能够彼此形状吻合地接合。形状吻合能够通过至少一个突起部28实现，其从两个联轴器构件24、26的一个伸出并且接合于两个联轴器构件24、26中的另一个配置的凹部30。在联轴器构件24、26相对彼此转动时，突起部28和凹部30能够在圆周方向同步转动。在已说明的实施例中，多个突起部28(例如四个突起部)分布地设置在圆周方向，其接合于相应数量的凹部30，因此联轴器构件24、26以啮合的方式相互接合。

图5a、6a、7a和8a中示出了突起部28和凹部30的剖面图。图6a中可看出，第一联轴器构件24的突起部28在周向长度L1上延伸，其优选小于相应的凹部30的周向长度L2，因此突起部28和凹部30之间在圆周方向留出空隙32。空隙32对应于空转角度W，在该角度内两个联轴器构件24、26能够相对彼此自由地转动。

驱动装置10还包括制动装置34，其优选布置在联轴器16区域。在已阐述的实施例中，制动装置34包括制动缸36以及至少一个制动体38，制动体容纳于制动缸36的圆柱形的内部制动面40和第一联轴器构件24的控制面42之间。制动体38设计为滚动体、特别设计为圆柱形滚筒，其在第一联轴器24的外周处的或制动缸36的内部制动面40处的形成控制面42的凹部或削平处滚动。一对制动体撞块面44、46在圆周方向上的两个方向中都限制制动体38的移动。

特别节省空间的是，制动装置34能够在不显著扩大联轴器16的结构空间的情况下整合到联轴器中。在此像前述实施例已实现的那样，控制面42设置于第一联轴器构件24的圆柱形的突起部48处，其在转轴R的轴向被推入第二联轴器构件26。在第二联轴器构件26的对应于控制面42的周向长度区段处设计有开口50，其中设置有制动体38，且开口通过其内部边缘形成制动体38的撞块44、46。第二联轴器构件26的圆柱形壁52的壁厚在以下区域小于制动体38的直径，该区域能够容纳第一联轴器构件24的圆柱形的突起部48，因此平放于第一联轴器构件24的控制面42之上的制动体38贯穿了开口50并且一路到达圆柱形壁52的外表面或更远处。制动体38从而能够接触到制动缸36的内部制动面40，制动缸被适当地推过第二联轴器构件的壁52。

特别地如图5b、6b、7b和8b中所示，控制面42优选为这样的形式，即，其在圆周方向(也就是说在制动体38的滚动方向)的至少一个第一端部54处具有比中段56中更大的离转轴R的径向距离。在中段56中，控制面42和制动缸36的内部制动面40之间的径向距离大于或等于制动体38的直径，因此制动体38能够在控制面42和制动缸36的制动面40之间移动甚至还有空隙(Spiel)。在控制面42的第一端部54的区域，也就是说远离中段56，控制面42和制动缸36之间的径向距离小于制动体38的直径。结果，制动体38在从中段56到控制面42的端部54的移动过程中夹进控制面42和制动缸36之间的空隙中，从而阻止了第一联轴器构件24和制动缸36之间的相对移动，并且制动装置34处于制动状态。如果相反地，将制动体38设置在控制面42的中段56处，那么第一联轴器构件24和制动缸36能够相对彼此转动。

制动缸36原则上能够和外壳18直接固定地连接甚或由外壳18的内壁形成。然而优选的是，制动缸36通过弹性装置与外壳18连接，因此在制动作用时不会发生突然阻止工作轴14转动的情况以及驱动装置10或与之邻接的组件因此可能发生的损坏。在实施例中，弹性装置通过环形弹簧58实现，其作为扭簧发生作用且在其一个端部60处和制动缸36连接并以另一个端部62保持固定在外壳上，特别是与固定在外壳18的保持元件64连接。

接下来将参照图5a～8b进一步阐述本发明第一实施例驱动装置的作用方式。

在图5a、5b示出的第一马达运转中，未示出的马达在标注为箭头M1的第一转动方向(图中为逆时针方向)驱动马达驱动轴12以及第二联轴器构件26。结果，第二联轴器构件26的凹部30的第一撞块64(可能在通过部分空转角度W之后)在圆周方向和第一联轴器构件24的突起部28的第一撞块66发生碰撞从而在转动中与第二联轴器构件24在方向M1上同步(图5a)。如图5b所示，在联轴器构件24、26的转动位置，制动体38通过开口50的内边缘处的撞块44保持在控制面42的中段56区域将从而解除制动体和制动缸36之间的夹持。从而将马达的转动转换为第二联轴器构件24和工作轴14在转动方向M1上的转动。

如果像图6a所示反转马达的转动方向，从而使第二联轴器构件26在和第一转动方向M1相反的第二转动方向M2(图中为顺时针方向)上转动，那么和凹部30的第一撞块64相对的凹部30的第二撞块68将撞击和突起部28的第一撞块66相对的突起部28的第二撞块70(也许在通过了至少一部分空转角度W之后)，从而使第二联轴器构件26和第一联轴器构件24在第二转动方向同步。如图6b所示，在该转动位置，位于第二联轴器构件26的开口50内壁处的第二撞块46紧靠制动体38并将制动体保持在控制面42的中段56中，从而使制动体38在第二转动方向的转动中也不和制动缸36夹持，并且不会妨碍联轴器构件24、26相对于制动缸36的共同转动。结果在第二转动方向将马达驱动轴12的转动力传递至工作轴14。

图7a、7b示出了这样的情况，即，第一转动方向M1的转动力被输入到工作轴14且相应地，使第一联轴器构件24在第一转动方向M1转动。那么第一联轴器构件24和突起部28的第二撞块70能够到达位于凹部30的第二撞块68处的设备从而使第一联轴器构件和第二联轴器构件26在第一转动方向M1上同步。如图7b所示，第一联轴器构件24的控制面42具有这样的外形，即，虽然制动体38有些远离中段56且向着和控制面42的第一端部54相反的第二端部55移动，还是解除了制动体38和制动缸36的接合。对比图6b和图7b可见，控制面42在第一实施例中如此形成以至于第二联轴器构件26的第二撞块68与第一联轴器24的第二撞块70发生碰撞，制动体38能够在不发挥和制动缸36的制动作用的情况下在开口50的相对的边缘44、46之间自由移动。在将第一转动方向M1的转动力引入工作轴14时，基本上没有制动力地将转动传递至马达驱动轴12。

如果第二转动方向的转动力作用于工作轴14，那么突起部28的第一撞块66又能够撞到凹部30的第一撞块64，从而将第二转动方向M2的转动力从第一联轴器构件24传递至第二联轴器构件。如图8b所示，在第一联轴器构件24在第二转动方向的转动过程中，位于控制面42处的制动体38却从中段56滚动至控制面42的端部54。因为在第二控制面42的端部54处，控制面42和制动缸36的制动面40之间的径向距离会缩小，在此第二控制面42在制动缸36的方向逐渐按压制动体38直至制动体38最终夹在制动缸36和控制面42之间。从而将第一联轴器构件24的转动力引入至制动缸36，该制动缸与外壳18固定地连接或通过弹簧装置58连接。由此抑制了或完全阻止了第一联轴器构件24的转动，并且第一联轴器构件的转动因而只能受抑制地或完全不能转换为马达驱动轴12的转动。

优选地，前述根据本发明第一实施例的驱动装置能够作为阀门控制装置的部分来使用，其中在工作轴14处安装有阀门，例如是汽车的门、建筑门或其它类似物，从而通过与马达驱动轴12连接的马达能够机电地打开或关闭阀门。那么例如转动方向M1可以是用于打开阀门的方向，从而与第一转动方向M1相反的转动方向M2就可以是用于关闭阀门的方向。根据上述图5a、5b、6a、和6b的工作情况，则能够开动马达用于打开或关闭阀门，而且在通过使用者或基于重力或其它外部影响对阀门施加力的作用时，能够在打开方向(图7a、7b)和关闭方向(图8a、8b)上将转动力输入至工作轴14。在示出的第一实施例中就能够实现阀门的打开移动，例如通过使用者的手动操作实现阀门的打开移动，但是抑制或阻止阀门的关闭移动。这样的阀门控制装置例如在垂直方向偏转的阀门(例如汽车的后备箱盖)中是有利的，其中在马达未受驱动时应该避免阀门基于重力的关闭移动，换言之，阀门应该保持或固定在已运转到的设定位置上。

图9示出了本发明的第二实施例。接下来将只详细研究其与第一实施例的不同之处，其余的全部参阅前述内容及第一实施例的附图。

第二实施例与第一实施例的不同之处在于控制面142的形式。控制面142的中段156具有这样的与制动缸136的内侧距离，其大于或等于布置其间的制动体138的直径，因此制动体138能够在中段156中滚动、自由移动或带空隙地移动。随着与中段156的距离(在第二实施例中的两个方向中去向第一端部154和去向第二端部155)越来远大，控制面142与制动缸136的距离在缩小。因此在离开中段156的移动中(不仅在第一转动方向M1的方向而且在第二转动方向M2的方向)制动体138总是夹在控制面142和制动缸138之间并且阻止了联轴器构件和制动缸136之间的转动，从而阻止了马达驱动轴和工作轴相对于外壳的转动。

第二实施例中驱动装置允许以这种方式在两个转动方向M1和M2都能将转动力从马达驱动轴传递至工作轴，并且在两个转动方向M1和M2都抑制或阻止了从工作轴14方面引入了扭矩的转动。当在上述类型的阀门控制装置中使用这样的驱动装置时，那就会在两个方向都将阀门固定在各个通过马达设定的位置上，换言之，阀门能够既不通过重力也不通过手动使用而继续偏转。