包括涡流制动的传动的制作方法

本文描述了包括涡流拖曳元件并且在此情况下用于控制或调整构件之间移动的传动机构和使用方法。

背景技术：

申请人在涡流相关设备领域中的共同待审专利和授权专利包括us8,851,235、us8,490,751、nz619034、nz627617、nz627619、nz627633、nz627630和其它等同物，这些均通过引用合并至本文。例如由于这些专利/申请中所描述的设备提供了控制移动的无摩擦方法，因此所述设备可能是有用的。然而，也可以获得其它改变涡流相互作用并传递涡流相互作用的方法或者至少向大众提供选择。

根据下面仅以示例方式给出的描述，传动机构和使用方法的其它方面和优点将变得明显。

技术实现要素：

本文描述了一种传动机构和使用方法，用于对构件之间的相对移动进行制动，构件的移动和制动通过一个或多个传动元件引导。该传动机构和使用方法允许增强制动/阻滞性能，从而与在涡流元件直接耦接至外部动力源的情况下观察到的性能相比，提供更好的性能。

在第一方面，提供了一种传动机构，包括：

至少一个驱动构件(动力源)；以及

至少一个从动构件，该至少一个从动构件的移动经由来自该至少一个驱动构件的移动传动被推动；

以不同相对速率移动的拖曳力引发元件，包括至少一个电导体和至少一个磁体，每个元件均与传动机构耦接成允许元件在移动时相互作用并产生涡流拖曳力，元件因此用以调节驱动构件与从动构件之间移动的比率。

在第二方面，提供了一种在构件之间通过下述步骤传送涡流拖曳力的方法，所述步骤为：

(a)选择基本上如本文描述的传动机构；

(b)在至少一个驱动构件上施加动力，该至少一个驱动构件转而在至少一个从动构件上施加动力；

(c)通过引起该至少一个从动构件的运动，在该至少一个驱动构件或该至少一个从动构件上引发涡流拖曳力，从而直接地或经由传动机构间接地阻滞一个或多个构件的移动。

上述传动机构和使用方法的优点包括直接或间接引导并传送涡流拖曳力的能力。涡流引发的力的传动机构还给予使制动效应加倍的能力，从而相比于直接耦接的涡流制动机构提高了机构的效率。

附图说明

根据下文仅以示例方式给出的并参考附图的描述，传动机构和使用方法的其它方面将变得明显，在附图中：

图1示出了锥齿轮传动机构的实施例；

图2示出了包括涡流拖曳元件的锥齿轮传动机构的实施例；

图3示出了线轴和齿轮传动机构实施方案的示图；

图4a示出了蜗杆驱动装置和线轴实施方案的立体图和正视图；

图4b示出了也使用与活塞元件接合的蜗杆驱动装置的一种活塞装置的示图的正视图；以及

图4c示出了也使用与活塞元件脱离的蜗杆驱动装置的一种活塞装置的示图的正视图。

具体实施方式

如上所述，本文描述了传动机构和使用方法，用于制动构件之间的相对移动，构件的移动和制动通过一个或多个传动元件引导。该传动机构和使用方法允许增强制动/阻滞性能，从而与在涡流元件直接耦接至外部动力源的情况下观察到的性能相比提供更好的性能。

为了本说明书之目的，术语“约”或“大致”及它们的语法变体是指相对于参考数量、参考水平、参考程度、参考值、参考数字、参考频率、参考百分比、参考尺寸、参考大小、参考量、参考重量或参考长度变化了差不多30％、25％、20％、15％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％的数量、水平、程度、值、数字、频率、百分比、尺寸、大小、量、重量或长度。

术语“基本上”或其语法变体指的是至少约50％，例如75％、85％、95％或98％。

术语“包括”及其语法变体应当具有包含的意思，即，该术语将被认为是指不仅包括直接提及的所列部件，而且包括其他未指定的部件或元件。

在第一方面，提供了一种传动机构，包括：

至少一个驱动构件(动力源)；以及

至少一个从动构件，该至少一个从动构件的移动经由来自该至少一个驱动构件的移动传动被推动；

涡流拖曳力引发元件，以不同相对速率移动，包括至少一个电导体和至少一个磁体，每个元件均与传动机构耦接成允许元件在移动时相互作用并产生涡流拖曳力，因此元件用以调节驱动构件与从动构件之间的移动的比率。

传动可以将驱动构件的移动转移到至少一个第二从动构件的移动。例如，将驱动构件的轴的旋转传递至从动构件的轴的旋转。传动可以经由齿轮箱联接器进行，如一个或多个轮齿。传递可以经由联接器进行，该联接器没有利用紧固件，因此驱动构件和/或从动构件可以可释放地连接在一起。

如上所述，可以将涡流拖曳力引发元件结合到机构中。当导电元件移入磁场(或反之亦然)时引发涡流拖曳，然后引发的涡流拖曳力减缓导电元件与磁场之间的相对移动。

该至少一个导体可以直接耦接至该至少一个驱动构件(动力源)，并且该至少一个磁体经由传动机构间接耦接至该至少一个驱动构件(动力源)，并且其中：

(a)传动机构使两个元件旋转地移动；

(b)由元件引发的反作用扭矩(涡流拖曳力效应)被传送到传动机构的驱动构件中。

可替代地，该至少一个磁体可以直接耦接至该至少一个驱动构件(动力源)，并且该至少一个导体经由传动机构间接耦接至该至少一个驱动构件(动力源)，并且其中：

(a)传动机构使两个元件旋转地移动；

(b)由元件引发的反作用扭矩(涡流拖曳力效应)被传送到传动机构的驱动构件中。

该至少一个电导体和该至少一个磁体可以独立于彼此，并通过传动机构间接耦接至该至少一个驱动构件。采用这种布置的一种类型的传动机构可能是锥齿轮驱动装置。还可以理解，这种布置还允许使该至少一个电导体和该至少一个磁体两者具有不同的传动比例的可能。

该至少一个驱动构件可以是旋转的轴或联接器。旋转驱动扭矩可以通过力来施加。例如，可以由连接至驱动构件的物体产生力，非限制性的示例包括经由绳连接至线轴的轮或物体，当物体使绳从线轴上放出时(如自动栓绳或坠落安全装置的情况)，该线轴旋转。下面更详细地描述这些设备。

该至少一个第二从动构件可以是也旋转的轴或联接器。

在上述实施方案中，该至少一个驱动构件的旋转移动推动至少两个从动构件沿相反方向旋转。在一个实施方案中，旋转实施方案中的驱动构件和至少一个从动构件可以相对于彼此呈一定角度，通过沿不同(相反)方向的传动来传递移动。平移的角度可以在至少1或5或10或15或20或25或30或35或40或45或50或55或60或65或70或75或80或85或90度变动。在这种实施方案中，可以使用锥齿轮箱来驱动角度变化。虽然不是必要的，但从动构件经由涡流相互作用一起工作的这种布置在上述实施方案中可以提供特别强的制动作用——从动构件之间发生反向旋转，因为磁场和导体之间的相反相对移动，有效地增大(引起加倍)涡流拖曳力。

不应将上述单独的旋转移动视为限制性的，因为例如，作为替代，一个或多个从动构件也可以经历线性和/或轴向平移，下文会进一步描述这种情况的实施例。

传动机构可以使两个构件围绕固定轴线旋转地移动。在一个实施方案中，固定轴线可以是元件之间的公共轴线，但是也可以使用偏移轴线。

可以预定或预设置驱动构件与从动构件之间的移动的比率。可以例如经由轮齿和嵌齿齿轮布置实现这一点。在一个实施方案中，驱动构件与从动构件之间的移动的比率可以从大致1:0.001到1:1000变动。驱动构件与从动构件之间的比例可以从大致1:0.001或1:0.005或1:0.01或1:0.05或1:0.1或1:0.5或1:1或1:5或1:10或1:50或1:100或1:500或1:1000变动，但是取决于机构的最终应用，也可以使用其它比例。在一个实施方案中，驱动构件与从动构件之间的移动的比率可以为大致1:1，但是取决于机构的最终应用，可以使用其它比例。

在一个实施例中，传动机构可以布置成使得：

(a)该至少一个导体以由传动比例和驱动构件(动力源)的速度调节的旋转速度旋转；并且

(b)该至少一个磁体以由传动比例和驱动构件的速度调节的旋转速度沿与导体的旋转方向相反的旋转方向旋转。

一旦引发涡流拖曳力，驱动构件和从动构件的移动的比率可以变化，并继续变化直到达到临界速度，临界速度是涡流拖曳力不随着作用在该至少一个驱动构件上的旋转速度增加而增加的速度。

在开始产生涡流拖曳力直至临界速度施加于该至少一个驱动构件，涡流元件之间的制动扭矩使传动比例增加两倍。

在开始产生涡流拖曳力直至临界速度施加于该至少一个驱动构件，涡流元件之间的制动扭矩可以经由传动作用在该至少一个从动构件和该至少一个驱动构件上。

可替代地，在开始产生涡流拖曳力直至临界速度施加于该至少一个驱动构件，涡流元件之间的制动扭矩可以经由传动机构和至少一个从动构件作用在该至少一个驱动构件上。在该实施方案中，涡流元件可以不直接耦接至该至少一个驱动构件。可以在下述情况下使用该实施方案：可能期望在该至少一个驱动构件耦接至仅一个涡流元件(至少一个导体或至少一个磁体)的情况下通过涡流制动效应实现扭矩进一步成倍地增加。

在临界速度以上，反作用扭矩可相对于直接耦接的系统保持成倍地增加，并且反作用扭矩随着在临界速度以上的速度的变化而维持大致恒定。

根据上文可以理解，与直接耦接的涡流拖曳机构相比，所描述的机构允许大幅增强拖曳力效应。换言之，直至临界速度和涡流拖曳力效应的扭矩，本文所描述的机构可以：

·直到作用在传动构件上的涡流拖曳力的临界速度，以旋转速度使制动扭矩大致翻倍；

·使涡流元件上的大致翻倍的扭矩在两个位置中作用在驱动构件(动力源)上，从而进一步使扭矩翻倍；

·可以看出，与相同涡流元件直接耦接至驱动构件(动力源)的情况相比，这种机构向动力源提供大致四倍的反作用扭矩。此外，动力输入处的临界速度是直接耦接的系统的动力输入处的临界速度的一半。

如上所述，临界速度是涡流拖曳力不随旋转速度增加而增加并且反作用扭矩相比于直接耦接的系统保持加倍并大致恒定和/或受控的点。即，在临界速度以上时，向驱动构件输入的额外的力会导致相同的涡流拖曳力输出。

传动机构可以是蜗杆驱动装置。术语“蜗杆驱动装置”指其中蜗杆(螺旋形式的齿轮)与匹配齿轮啮合的齿轮布置。该术语也涵盖具有类似机构的其它类型的驱动装置，包括具有成角度偏移轴线的螺旋齿轮和/或具有彼此呈角度地旋转的旋转轴线的螺旋正齿轮。在该实施方案中，传动可以以下述模式运行：提供从驱动构件的旋转速度到一个或多个涡流引发元件的旋转速度的速度增加，从而向驱动构件的旋转速度提供阻力。

齿轮界面处的传动比例和/或摩擦系数可以选择成使得传动以规定的机械效率水平运行。规定的机械效率水平可以足够低以相对于由所引发的涡流拖曳力和齿数比单独提供的阻滞扭矩提供补充阻滞扭矩。在实践中，可以想到，机构可能具有低机械效率——即，在传动中可能会存在大量机械损失。规定的机械效率水平(如果低的话)导致在动力源上的反作用扭矩增加得超过涡流拖曳力和齿数比单独所给予的反作用力。这样的益处是蜗杆系统中的机械损失可以用作补充阻滞扭矩，如摩擦定律规定的，该补充阻滞扭矩与涡流拖曳力成比例，从而相比于与非常高效的传动系统耦接的涡流制动系统，降低了涡流拖曳力所要求的扭矩需求。

在上述蜗杆驱动装置实施方案中，摩擦扭矩可以保持与涡流元件引发的制动扭矩大致成比例。可以理解，这种布置可以用于增大涡流引发的制动扭矩。

传动机构可以被构造成包括使用轴向固定的涡流元件保持蜗杆的蜗杆驱动装置。可以理解，这是非常简单的布置，但这实现了用涡流引发的对移动的制动效应来使驱动元件和从动元件传动的期望目的。

传动机构可以被构造成包括：

包括壁以及限定在该壁中的空隙的管；

装进管的空隙中的柱体，该柱体是与提供输入扭矩的驱动构件连接的从动构件，响应于驱动构件上的输入扭矩，该柱体通过柱体相对于管的轴向平移而相对于管移动，使得柱体可以至少部分地穿入或穿出管的空隙；以及柱体围绕纵向轴线相对于管旋转，该轴线穿过管的空隙；

其中，一个或多个涡流引发元件耦接至管和柱体，并且在使用中，柱体和管具有彼此不同的相对旋转速度，使得当管和/或柱体通过由从动构件引起的轴向平移被移动成使得柱体至少部分地进入管的空隙时，由于产生所引发的涡流拖曳力，出现作用于从动构件的旋转的制动反作用力，从而减缓驱动构件的旋转速度。

在上述构造中，管和柱体之间重叠的程度可以决定涡流引发的拖曳力的程度。

向柱体施加的轴向力可以由从动构件施加，所施加的轴向力的程度与作用在驱动构件上的扭矩成比例。可以经由作用在从动构件上使从动构件移动的反作用力进行施加，如，使蜗杆沿作为从动构件的轴的线延伸使从动构件旋转。该实例不应被视为限制性的，因为应当理解，为了适合最终应用，可以以许多不同方式施加要施加的轴向力。

上述管和柱体实施方案中使用的传动可以是蜗杆驱动装置，除了将蜗杆驱动装置结合到管和柱体布置中的情况以外，以与上文所述类似的方式定义术语“蜗杆驱动装置”。

涡流元件可以选择性地耦接至从动构件(或蜗杆元件，如果使用的话)，因此施加至从动构件的轴向力可以用于接合和脱离将从动构件连接至涡流元件的联接器。响应于已达到力阈值而发生接合。响应于已达到力阈值而发生脱离。接合效应可以用于允许在使用了该机构的设备的一系列“正常”情况下的移动，但在施加预定力时，就会发生接合和制动(在接合之后一旦达到预定力也将发生脱离)。可以经由机构(诸如偏置机构)推动涡流元件(磁体和导体)接合在一起或脱离开。

在第二方面，提供了一种在构件之间传送涡流拖曳力的方法，所述方法具有下述步骤：

(a)选择基本上如本文描述的传动机构；

(b)在至少一个驱动构件上施加动力，该至少一个驱动构件又向至少一个从动构件施加动力；

(c)通过引起该至少一个从动构件的运动，在该至少一个驱动构件或该至少一个从动构件上引发涡流拖曳力，从而直接地或经由传动间接地阻滞一个或多个构件的移动。

用于本文描述的传动机构的最终实施方案可以进行变化。例如，自动栓绳或自动收回救生索(srl)实施方案可以使用所描述的传动机构和使用方法。在srl实施方案中，绳可以从srl设备延伸和收回，并且当绳以超过预定阈值的速率从srl设备延伸时，传动机构接合绳并向绳的延伸速率施加阻滞力。srl和自动栓绳应用不应被视为限制性的，因为所描述的传动机构可以用于各种其它应用，非限制性示例包括对下述的速度控制或负载控制：

·旋转涡轮机中的转子；

·锻炼设备，如，划船机、周转训练器、举重训练器材；

·过山车和其它游乐设施；

·升降机和自动扶梯系统；

·疏散下降器和火灾逃生设备；

·传送系统；

·工厂生产设施中的旋转驱动装置；

·材料搬运设备，诸如传送带或斜槽中的制动装置；

·路边安全系统，如，可以在系统中连接的能量吸收器，以经由能量吸收器通过能量耗散提供撞击衰减；

·车辆中的座椅安全带；

·飞索；

·用于手推车和拖板的制动机构；

·运输应用中的缓冲限制器；

·吊车应用中的缓冲限制器；

·机械驱动链中的限矩或限力设备；

·风力涡轮机中的结构过载保护装置；

·构筑物、建筑物和桥梁中的负载限制和能量耗散装置。

上述传动机构和使用方法的优点包括直接或间接引导并传送涡流拖曳力的能力。涡流引发的力的传递还给予使制动效应加倍的能力，从而与直接耦接的涡流制动机构相比提高了机构的效率。

上述实施方案还可以被广泛地说成包括单独地或共同地在本申请的说明书中提及或指示的部分、元件和特征，以及任何两个或更多个所述部分、元件或特征的任何一种或所有组合。

另外，在本文提及在实施方案涉及的领域中具有已知的等同物的具体整体的情况下，这些已知的等同物被认为如同单独阐述的一样被合并到本文。

工作实例

现在通过参考具体实例描述上述传动机构和使用方法。

实例1

图1示出了锥齿轮传动机构1。驱动构件2经由嵌齿装置5驱动从动构件3、4的移动。驱动构件2的旋转移动驱动从动构件3、4的反向旋转移动，如由箭头a和b所示的。可以在嵌齿装置上使用齿轮装置，以增强或减弱从动构件的相对反向旋转。

图2示出了如何可以将涡流拖曳引发元件整合到图1所示的锥齿轮传动机构1中。图2示出了旋转以在从动构件3、4上施加旋转移动的驱动构件2。通过约90度弯曲的传动装置5来传递移动。通过这种力传递，从动构件3、4彼此相对并且它们相对于彼此反向旋转。通过使用磁体6和轴7可以将涡流拖曳元件整合到传动机构中，该磁体位于第一从动构件3的轴线周围，该轴从第二从动构件4的轴线延伸，并且用作导体7，与由第一从动构件3上的磁体6产生的磁场相互作用。由于从动构件3、4定位成彼此相对，因此公共旋转轴线可以整合涡流拖曳元件。如上所述，锥齿轮传动装置5施加从动构件3、4的反向旋转移动。这具有使涡流引发力有效翻倍的优点，因为从动构件3、4之间的相对运动是可以相等的且相反的旋转。应当理解，磁体6和导体7可以颠倒，使磁体6位于第二从动构件4的轴上，而使导体7位于第一从动构件3的周围。

实例2

图3示出了可能的产品实施方案，其中，驱动构件耦接至绳11的线轴10，绳11附接至诸如人(未示出)的对象上。在绳11从线轴10拉出的情况下，发生线轴10旋转，转而引起从动构件12、13的旋转。从动构件12、13整合成涡流拖曳元件14，并且当发生旋转时，经由传动机构15向线轴10施加拖曳力。在图3中，涡流拖曳元件包括从第一从动构件12延伸的轴向轴16和位于轴16上的导电构件17，该导电构件可随轴16旋转移动并且基于推力(未示出)轴向地移动。第二从动构件13包括中空柱状延伸部18，该中空柱状延伸部定位成具有与第二从动构件13(以及与第一从动构件12)共同的旋转轴线x。中空柱体18内侧可以衬有磁体19，以在中空柱体18内部产生磁场。驱动构件10的移动经由传动机构15引起从动构件12、13的反向旋转移动。可以发生导电构件17在第一从动构件12上的轴向移动，将导电构件17移入中空柱体18，从而引发涡流拖曳相互作用。这转而制动从动构件12、13之间的相对移动，从动构件经由传动装置15制动驱动构件10的移动。

实例3

图4a示出了将蜗杆驱动装置30用作从动构件并将具有绳32的线轴31用作驱动构件的可替代实施方案。蜗杆驱动装置30用作将线轴31的旋转移动转换为蜗杆驱动装置30的旋转和轴向移动的传动机构。蜗杆驱动装置30可以包括涡流拖曳元件35。

在图4b中，涡流拖曳元件包括具有磁场的中空柱体33和导电构件(活塞)34，该磁场由磁体33a产生，该导电构件(活塞)旋转地并可选地轴向移入和移出该磁场。当活塞34处于磁场中时，引发涡流拖曳力，从而减缓蜗杆驱动装置30的旋转和/或轴向平移。这转而减缓线轴31或驱动构件的移动。活塞34可以响应于由蜗杆驱动装置30提供的轴向推力轴向地移动。图4c示出了活塞34和柱体33可以如何经由沿公共旋转轴线的轴向平移分离。一旦分离，零件可以不引起涡流制动效应，但一旦达到预定力阈值，零件就可以接合。

已经通过仅示例性的方式对传动机构和使用方法的各个方面进行了描述，并且应当理解的是，在不脱离本文的权利要求范围的情况下，可以对上述方面进行修改和添加。