用于屏障组件的线性致动器延伸件的制作方法

相关申请的交叉引用

本专利合作条约(pct)国际申请要求2015年10月9日提交的题为“linearactuatorextensionforbarrierassembly”的美国专利申请号14/880,125的优先权，其要求2015年2月25日提交的美国临时专利申请号62/120,797的优先权，各申请的全部内容各自通过引用并入本公开内容中。

本发明的公开内容涉及屏障组件。更具体地，本公开内容涉及用于屏障组件的线性致动器延伸件。

背景技术：

跌落是儿童和幼儿在家中受伤的主要原因。安全门可在家庭周围用于防止儿童进入楼梯区域或者使儿童留在可由看护者照看的家中的安全区域。此外，安全门可用于防止小型家庭宠物进入不期望的空间或房间。固定安全门提出了许多挑战，包括易于安装和连接强度。因此，需要开发能够容易地安装并且提供可靠安装的安全门。

附图说明

图1示出根据本文所述各方面的具有线性致动器延伸件的示例性屏障组件。

图2示出线性致动器延伸件处于缩回位置的屏障组件的放大立体图。

图3示出线性致动器延伸件处于延伸位置的屏障组件的放大立体图。

图4示出处于缩回位置的线性致动器延伸件的立体图。

图5示出处于延伸位置的线性致动器延伸件的立体图。

图6示出线性致动器延伸件的分解图。

图7示出将丝杠安装于线性致动器延伸件的基座壳体中的放大立体图。

图8示出线性致动器延伸件处于缩回位置的屏障组件的放大主视图。

图9示出线性致动器延伸件处于缩回位置的屏障组件的主剖视图。

图10示出处于缩回位置的线性致动器延伸件的主剖视图。

图11示出线性致动器延伸件处于延伸位置的屏障组件的放大主视图。

图12示出线性致动器延伸件处于延伸位置的屏障组件的主剖视图。

图13示出处于延伸位置的线性致动器延伸件的主剖视图。

图14示出线性致动器延伸件的立体图。

图15示出线性致动器延伸件的俯视图。

图16示出线性致动器延伸件的主视图。

图17示出线性致动器延伸件的右视图。

图18示出线性致动器延伸件的后视图。

图19示出线性致动器延伸件的左视图。

图20示出处于缩回位置的镜像线性致动器延伸件的立体剖视图。

图21示出处于缩回位置的线性致动器延伸件的主视图。

图22示出沿图21中的a-a线截取的处于缩回位置的线性致动器延伸件的剖视图。

图23示出沿图21中的b-b线截取的处于缩回位置的线性致动器延伸件的剖视图。

图24示出沿图21中的c-c线截取的处于缩回位置的线性致动器延伸件的剖视图。

图25示出处于延伸位置的镜像线性致动器延伸件的立体剖视图。

图26示出处于延伸位置的线性致动器延伸件的主视图。

图27示出沿图26中的d-d线截取的处于延伸位置的线性致动器延伸件的剖视图。

图28示出沿图26中的e-e线截取的处于延伸位置的线性致动器延伸件的剖视图。

图29示出沿图26中的f-f线截取的处于延伸位置的线性致动器延伸件的剖视图。

图30至图33示出具有齿条和小齿轮结构的另一示例性线性致动器延伸件。

图34至图37示出具有位于从动构件下方的齿条和蜗杆的另一示例性线性致动器延伸件。

图38至图41示出具有位于从动构件上方的齿条和蜗杆的另一示例性线性致动器延伸件。

图42至图45示出具有安装于框架构件的上部的线性致动器延伸件的另一示例性屏障组件。

图46示出另一示例性线性致动器延伸件的分解图。

图47示出线性致动器延伸件的左视图。

图48示出沿图47中的g-g线截取的处于延伸位置的线性致动器延伸件的剖视图。

图49示出沿图47中的g-g线截取的处于缩回位置的线性致动器延伸件的剖视图。

图50示出沿图49中的h-h线截取的线性致动器延伸件的剖视图。

图51示出处于延伸位置的线性致动器延伸件的立体图。

图52示出处于延伸位置的线性致动器延伸件的放大立体图。

图53示出线性致动器延伸件的主视图。

图54示出线性致动器延伸件的仰视图。

图55示出线性致动器延伸件的后视图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的公开内容，其中相同的附图标记始终用于表示相同的元件。在以下说明中，为了解释的目的，阐述了诸多具体细节以便提供对本公开内容的透彻理解。然而，显而易见的是，没有这些具体细节也可实践本公开内容。

图1示出示例性的屏障组件10。屏障组件10包括屏障门12、框架14和线性致动器延伸件20。当屏障组件10安装于两个相对表面之间时，线性致动器延伸件20将压配合在两个表面上以防止框架14移动。

图2至图3示出安装在屏障组件10内的线性致动器延伸件20的放大立体图。总体上，线性致动器延伸件20可具有从动构件40和可压缩垫44。图2示出处于缩回位置的线性致动器延伸件20。如以下进一步说明的，随着线性致动器延伸件20的驱动面38被旋转，从动构件40将从屏障组件10横向向外延伸。图3示出处于延伸位置的线性致动器延伸件20。应当理解的是，具有许多能够执行本发明的功能的驱动面38和从动构件40的构造。

图4至图5示出处于图4中的缩回位置和处于图5中的延伸位置的线性致动器延伸件20的立体图。线性致动器延伸件20包括具有第一端22a和第二端22b的基座壳体22以及从动构件40。如图所示，基座壳体22还可包括壳体架23，其抵靠屏障组件10的框架14，如图2至图3中所示。壳体架23可以是正交于并远离基座壳体22的第二端22b延伸的平台形式。壳体架23可具有上侧圆形部23a和下侧矩形部23b，但可采用各种形状和尺寸。壳体架23可与框架14的外侧部一致，使得当线性致动器延伸件20安装在屏障组件10内时，壳体架23的外缘与框架14的外缘齐平。基座壳体22也可以是屏障组件10的框架14的一体部分。

图6示出具有基座壳体22、驱动构件30和从动构件40的线性致动器延伸件20的分解图。

驱动构件30可包括螺纹丝杠32、丝杠螺母33、蜗轮34、蜗杆36、驱动面38和帽39。通常，使用者可接合驱动面38以旋转蜗杆36。随着蜗杆36旋转，螺旋齿37将与蜗轮34的齿35啮合并使螺纹丝杠32旋转。旋转的螺纹丝杠32将由此与丝杠螺母33内的螺纹啮合，并且使丝杠螺母33沿着穿过丝杠32同轴延伸的轴线aa纵向平移。如将更详细说明的，丝杠螺母33在从动构件40的腔体46内纵向和旋转受限。因此，旋转丝杠32将驱动丝杠螺母33和从动构件40相对于丝杠32和基座壳体22纵向移动。

从动构件40将响应于驱动面38的整圈旋转而行进预定距离。该距离取决于蜗杆36和螺纹丝杠32的螺纹数。

基座壳体22可包括壳体架23、孔24、齿轮凹部25、蜗杆凹部26、帽凹部27、盖28和紧固件29。齿轮凹部25可适于接纳蜗轮34并且允许蜗轮34和丝杠32的旋转运动。此外，齿轮凹部25还可限制蜗轮34和丝杠32相对于基座壳体22的纵向移动。齿轮凹部25可具有从基座壳体22向内延伸的抵靠蜗轮34的突起。这些突起可形成直径大约为丝杠32的外径的开口，该直径小于蜗轮34的外径。

蜗杆凹部26可接纳蜗杆36并且使蜗杆36能够在与蜗轮34啮合的同时旋转就位。盖28可限制蜗杆36的横向移动。

帽凹部27可适于接纳帽39。帽39可接纳丝杠32的第一端部32a，使得丝杠32能够绕共用轴线自由旋转。帽39可为丝杠32提供附加支承。

盖28可设置为进一步将驱动构件30保持在基座壳体22内。盖28可具有可接纳蜗杆36和/或驱动面38的一部分的孔38a。在此构造中，当盖28安装至基座壳体22时，驱动面38是可触及的。盖28还可包括与齿轮凹部25、蜗杆凹部26和帽凹部27对准的多个互补凹部(未示出)。

盖28可通过任何数量的紧固件29安装至基座壳体22。紧固件29可以是螺纹螺钉、螺栓、卡扣插入件、锁闩、销钉、铆钉或任何其它适合的紧固装置。紧固件29可位于盖28或基座壳体22的任何表面上。紧固件29还可包括具有夹紧机构的铰链。

图7示出在移除盖28的情况下将丝杠32安装至基座壳体22中。丝杠32的第二端32b通过孔24插入至基座壳体22中，直到蜗轮34与齿轮凹部25对准并且帽39与帽凹部27对准。孔24允许丝杠32以更大的进入角插入，这允许蜗轮34和帽39不接触凹部25、27。一旦对准，将丝杠32下按至基座壳体22中。然后将蜗杆36安装至基座壳体22的蜗杆凹部26中。随着蜗杆36插入至蜗杆凹部26中，螺旋齿37可与蜗轮34的齿35啮合。蜗轮34将旋转，从而允许蜗杆凹部26接纳蜗杆36。

图8至图10示出处于缩回位置的线性致动器延伸件20。图8示出安装在屏障组件10内的线性致动器延伸件20的主视图。图9至图10示出其剖视图。如图所示，可压缩垫44可靠在壁16上。在缩回位置，可拆卸屏障组件10的线性致动器延伸件20，在这种情况下，壁16、压缩垫44、从动构件40和基座壳体22之间将存在最小的张力。

从动构件40具有腔体46，其包括适于接纳并固定丝杠螺母33的内部凹部48。丝杠螺母33相对于从动构件40被旋转地且纵向地固定。

图11至图13示出处于延伸位置的线性致动器延伸件20。图11示出安装在屏障组件10内的线性致动器延伸件20的主视图。图12至图13示出其剖视图。在延伸位置，如果屏障组件10被安装，则线性致动器延伸件20将对壁16施加压力。压力可遍及压缩垫44、从动构件壳体42、丝杠螺母33和丝杠32以及基座壳体22分布。由于蜗轮34的齿35抵靠蜗杆36的螺旋齿37，因此可防止丝杠32旋转。

图14至图20示出线性致动器延伸件20的各种视图。图22至图24示出分别沿图21中的a-a线、b-b线和c-c线截取的处于缩回位置的线性致动器延伸件20的剖视图。图22示出蜗杆36与蜗轮34之间的啮合的剖视图。随着驱动面38被旋转，蜗杆36的螺旋齿37通过接触齿35而驱动蜗轮34的旋转。

图23示出与容纳在从动构件壳体42内的丝杠螺母33啮合的丝杠32的剖视图。图24示出容纳在从动构件壳体42的腔体46内的丝杠32的剖视图。

图25示出处于缩回位置的镜像线性致动器延伸件的立体剖视图。

图27至图29示出分别沿图26中的d-d线、e-e线和f-f线截取的处于延伸位置的线性致动器延伸件20的剖视图。图27示出如上所述且如图22中所示的蜗杆36与蜗轮34之间的啮合的剖视图。

图28至图29示出基座壳体22内的丝杠32的剖视图。如图所示，丝杠32可在由盖28和限定蜗轮凹部25的基座壳体22的一部分所限定的腔体内保持就位。

图30至图33示出具有齿条和小齿轮结构的另一示例性线性致动器延伸件120。线性致动器延伸件120包括从动构件60、齿条62、小齿轮64、棘轮机构66和驱动面68。如图所示，使用者旋转驱动面68，从而使小齿轮64啮合并致动齿条62。随着壁16对从动构件60施加压力，棘轮机构66通过防止小齿轮64旋转而防止齿条62从延伸位置移动到缩回位置。

图34至图37示出具有位于从动构件70下方的齿条72和蜗杆74的另一示例性线性致动器延伸件220。使用者将使用改锥78与蜗杆74的驱动面76接合而旋转蜗杆74。旋转的蜗杆74与齿条72接触，从而使从动构件伸入或伸出线性致动器延伸件220的基座壳体。同样，如前所述，齿条和蜗杆系统的优点在于，由于蜗杆74的螺旋齿防止齿条72的纵向运动，因此当屏障组件处于安装位置时防止从动构件70在压力下缩回。

图38至图41示出具有位于从动构件上方的齿条和蜗轮的另一示例性线性致动器延伸件。线性致动器延伸件220以如上所述的方式操作，然而这里齿条72和蜗杆74位于从动构件70的上方。

图42至图45示出具有安装于框架构件的上部的线性致动器延伸件的另一示例性屏障组件。如图所示，线性致动器延伸件可安装在整个屏障组件的各个位置。线性致动器延伸件可构造成如图4至图5中所示的分立单元，或者可直接一体结合至屏障组件的框架中。此外，允许使用者使从动构件延伸或缩回的驱动面可设置在如所示和所述的多种方位。另外，用于线性致动器延伸件的驱动面可由改锥、扳手、棘轮、马达或其它适合的驱动机构手动操作或自动操作。

图46至图55示出另一示例性的线性致动器延伸件320。图46示出具有基座壳体322、驱动构件350和从动构件380的线性致动器延伸件320的分解图。总体上，驱动构件350包括螺纹丝杠352、蜗轮362、蜗杆368、驱动面372、衬套374和保持夹或夹具379。线性致动器延伸件320结合了整个本公开内容中的多种前述特征和功能。

在安装包括线性致动器延伸件320的屏障组件10期间，使用者将接合驱动面372以旋转蜗杆368。蜗杆368的螺旋齿370推动蜗轮362的齿364，这进而驱动或旋转螺纹丝杠352。随着螺纹丝杠352的螺纹354与丝杠螺母388的内螺纹啮合，从动构件380将远离基座壳体322延伸。这有效地增加了线性致动器延伸件320的长度，并且在屏障组件10的框架14与壁或固定件之间产生压力，以将屏障组件10保持固定就位。

此外，线性致动器延伸件320的优点在于，驱动构件350将确保和固定线性致动器延伸件320的长度，并且承受存在于整个线性致动器延伸件320的内部压缩力，如以下将更详细说明的。

图48示出沿图47中的g-g线截取的处于延伸位置的线性致动器延伸件的剖视图。图46和图48示出基座壳体322具有第一内室324、中间壁326、第二内室328、后壁338和盖344。第一内室324包括设置在中间壁326和第二内室328的相反端的开口325。总体上，第一内室324沿着被定义为螺纹丝杠352的中心从第一端359的中心到第二端360的中心延伸的轴线cc布置。中间壁326设置在基座壳体322内第一内室324与第二内室328之间。中间壁326包括可适于接纳并允许螺纹丝杠352的自由旋转运动的通孔或孔327。

第二内室328可包括齿轮凹部330、蜗杆凹部332、衬套凹部334和内部支承壁336。齿轮凹部330可设置在基座壳体322的中间壁326与后壁338之间，并且适于接收和容纳蜗轮362。蜗杆凹部332可与齿轮凹部330邻近设置，或者一起结合为限定在第二内室328内的单一凹部，并且适于接纳和固定蜗杆368。如以下将更详细说明的，蜗杆凹部332允许蜗杆362的旋转运动，并且允许蜗杆362与蜗轮362啮合。衬套凹部334可设置在齿轮凹部330与后壁338之间，并且接纳和固定衬套374。内部支承壁336可设置成进一步支承螺纹丝杠352、蜗轮362和衬套374。

基座壳体322的后壁338可包括具有通孔或孔342的凹部340。如下文将更详细说明的，通孔342可接纳和固定螺纹丝杠352的一部分，并且允许螺纹丝杠352的旋转运动，同时限制其在与轴线cc正交的方向上的运动。

图49示出沿图47中的g-g线截取的处于缩回位置的线性致动器延伸件的剖视图。图46和图49进一步示出包括螺纹丝杠352、蜗轮362、蜗杆368、驱动面372、衬套374和夹具379的驱动构件350。螺纹丝杠352具有第一轴部353、第二轴部356、第一端359和第二端360。第一轴部353包括螺纹354和设置在螺纹354与第二轴部356之间的平滑的柱形面355。当螺纹丝杠352处于线性致动器延伸件320内的安装位置时，柱形面355可置于通孔327内。第一轴部353的外径(也是螺纹354的小径)可大于第二轴部356的外径，以形成径向平台361。然而，应当理解的是，第一和第二轴部353、356可具有适于允许线性致动器延伸件320延伸的任何尺寸和形状。

第二轴部356可以是向后延伸的轴部、柄部或柄356的形式，具有包括平坦面或键合边缘357的大致柱形体。螺纹丝杠352的第二端360可设置在第二轴部356上，并且包括适于接纳夹具379的同心槽358。夹具379可呈大致c形或e形，具有夹持同心槽358的内表面的微小突起379a。夹具379改变螺纹丝杠的第二端的最大外径，使得最大外径大于后壁中的通孔342的内径，并且限制螺纹丝杠352沿轴线cc横向移动并将螺纹丝杠352固定就位。

图50示出经过蜗杆368和蜗轮362的剖视图。蜗轮362具有齿364和中心孔或孔366。孔366包括与螺纹丝杠352的第二轴部356和键合边缘357互补的平坦面或键合边缘367。当蜗轮362配对地接纳第二轴部356时，第二轴部356的截面轮廓与孔366的截面轮廓对准。因此，当蜗轮362旋转时，孔366与第二轴部356锁定地接合，并且螺纹丝杠352按基本相似的旋转角度旋转。

蜗杆368包括与蜗轮362的齿364啮合的螺旋齿370。蜗杆368包括驱动面372。驱动面372可包括第一驱动面372a和第二驱动面372b。在这种构造中，为使从动构件380延伸或缩回，使用者可接合线性致动器延伸件320的第一侧上的第一驱动面372a或线性致动器延伸件320的第二侧上的第二驱动面372b。应当理解的是，可通过使用手动改锥或自动马达或者用于旋转蜗杆368的其它适合的方法，手动或自动地致动蜗杆368。

蜗杆368的轴线dd与和轴线cc对准的蜗轮362的轴线正交定位。特别地，轴线dd的第一单位矢量垂直或正交于轴线cc的第二单位矢量。当使用者旋转驱动面372时，蜗杆368将旋转并使螺旋齿370推动齿364，从而使蜗轮362绕其轴线cc旋转。

返回参照图46，衬套或垫圈374沿着螺纹丝杠352布置，并可设置在蜗轮362与基座壳体322的后壁338之间。衬套374可包括适于接纳螺纹丝杠的一部分并允许其旋转啮合的孔376。衬套374还可包括径向延伸的凸缘378。此外，自锁保持环371可纵向固定蜗杆368，但允许其旋转运动。螺旋齿370和自锁保持环371设置在基座壳体322的两侧。

图46至图48另外示出具有壳体382、腔体384、丝杠螺母388和压缩垫390的从动构件380。当线性致动器延伸件320处于缩回位置时，壳体382适于由基座壳体322的第一内室324接纳和固定。腔体384适于接收和容纳螺纹丝杠352。虽然腔体可呈柱形并具有与第一轴部353的螺纹354的大径基本相似的内径，但是其也可采用适于接纳螺纹丝杠352的任何尺寸或形状。

腔体还可包括固定丝杠螺母388的内部凹部386。内部凹部386将丝杠螺母388纵向固定至壳体382。如此，当螺纹丝杠352相对于丝杠螺母388旋转时，丝杠螺母388和从动构件380将沿轴线cc纵向平移。

当线性致动器延伸件320在使用中并且在壁与屏障组件的框架之间处于延伸位置时，法向的力将压缩压缩垫390。进而，螺纹丝杠352将在第一端359与第二端360之间受到压缩力。然后，螺纹丝杠352可将压缩力从径向平台361通过蜗轮362分配至衬套374。之后，衬套374可将力散布到由凸缘378限定的扩大的平坦面上。

螺纹丝杠352还可在通孔327和通孔342、蜗轮362和衬套374处对基座壳体322施加横向力。然后，衬套374可将这些力转移到第二内室328或盖344上。由于螺纹丝杠352将力在基座壳体322的多个内表面之间分配，因此作用在盖344的内表面上的应力被减小。

在驱动构件350组装期间，蜗杆368、蜗轮362和衬套374分别插入至蜗杆凹部332、齿轮凹部330和衬套凹部334中。然后，将自锁保持环371连接至蜗杆368，以将蜗杆368安装至基座壳体322。之后，通过第一内室324并通过孔327将螺纹丝杠352插入至开口325中。然后，将螺纹丝杠的平坦面357与蜗轮362的平坦面367对准，并且第二轴部356穿过孔366插入。螺纹丝杠随后穿过衬套374的孔376和后壁338的孔342插入。然后，将保持夹或夹具379通过同心槽358连接至第二轴部356。之后，可用螺钉或紧固件346将盖344紧固在第二内室328之上。

图51示出处于延伸位置的线性致动器延伸件320的立体图。从动构件380还可包括设置在离开并远离压缩垫390预定距离处的基准凹口383a。基准凹口383a测量压缩垫390与基座壳体322之间的距离。对于线性致动器延伸件所延伸的每一距离，特定数量的基准凹口383a将可见或位于基座壳体322的外部。使用者可通过使线性致动器延伸件320延伸直到对于其特定用途的适当数量的基准凹口383a可见，来快速安装屏障组件10。

图52示出线性致动器延伸件的放大立体图。如前所述，保持夹或夹具379夹持第二轴部356的同心槽358，第二轴部356与后壁338齐平。应当理解的是，可使用适于固定螺纹丝杠352朝向从动构件380的纵向移动的任何夹具。另外，第二轴部356可与后壁338齐平，如图53至图55中所示。

此外，基座壳体322可具有设置在其外表面上的槽348，用于将线性致动器延伸件320对准至屏障组件10的框架14中。槽348可设置在其底面、第一或第二侧面或顶面上。

图53至图55分别示出处于最大延伸位置的线性致动器延伸件的主视图、仰视图和侧视图。从动构件380可具有设置在壳体382的外表面上的视觉停止指示部383b。当从动构件380延伸至最大距离时，视觉停止指示部383b将向使用者发出从动构件380已达到最大距离的信号。视觉停止指示部383b可具有与壳体382的第一颜色不同的颜色。

如图所示，基准凹口383a和视觉停止指示部383b可凹入壳体382的外表面中，但是应当理解，它们可与外表面齐平并且颜色或形状形成对比，或者可以是伸出外表面之上的突起。替代地，如果呈一系列突起的形式，则当这些突起的外表面接合基座壳体322的开口325的内缘时，基准凹口383a和视觉停止指示部383b还可提供触觉或听觉反馈。此外，视觉停止指示部383b可构造成限制从动构件380进一步延伸。

本文提供的图示和示例是为了说明的目的，并不意图限制所附权利要求的范围。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的广泛发明构思的情况下，可对上述实施例进行改变或修改。因此，应当理解，本发明不限于所述的具体实施例，而是旨在覆盖本发明的范围和思想内的所有修改和变化。