CN105570354B - 线性制动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性制动器，包括柱塞容器、线圈、磁性柱塞、磁性基座、复位弹簧以及锁紧簧。所述线圈缠绕柱塞容器外表面的至少一部分；所述磁性柱塞至少部分地置于由柱塞容器内表面形成的空腔内；所述磁性基座径向地置于所述柱塞圆周的外侧；所述复位弹簧用于使所述柱塞倾斜以进入柱塞延伸位置；所述锁紧簧用于在所述线圈没有通电时，将柱塞锁定在所述柱塞延伸位置上且该锁紧簧被所述磁性基座吸引，以使得当所述线圈通电时，允许所述柱塞移动至所述内缩位置。所述线性制动器能够减少余磁、减少噪音且能够机械地抗冲击。

Description

线性制动器

【技术领域】

本发明涉及一种线性制动器。

【背景技术】

线性制动器可以应用于各种环境。对于大多数应用来说，最好是线性制动器不要受外部冲击的影响。为限制外部机械冲击对线性制动器的影响，通常方法是使用强劲的复位弹簧来保持所述制动器的柱塞处于能够达到一定程度加速度的位置。这种强劲的复位弹簧可以是压缩弹簧或锥形弹簧等。然而，使用这种强劲的复位弹簧的主要缺点在于：所述强劲的复位弹簧需要所述制动器具有足够的性能来抵抗所述复位弹簧的回拉力。达到这种弹簧抵抗性能所需的能量比移动所述制动器所需的能量更大，然而这种更大的能量会增加所述制动器的热量。另外一个缺点是，具有较高回拉力的复位弹簧和驱动力的这些装置同样会显著增加噪音。

传统的制动器，如图15所代表的制动器，其使用一个与所述复位弹簧分离的内锁紧簧停靠在筒管中的臂架的位置，这样可以在供电之前防止驱动销(例如所述柱塞)的运动。由于所述锁紧簧上的短臂杆的原因，为了使所述锁紧簧能够返回所述锁定位置，所述锁紧簧需要具有更高的刚度。图15所示的制动器采用了封闭式气隙电磁阀结构，其中的基座和所述驱动销(所述柱塞)的轴向一致。使用这种结构，当所述锁紧簧被驱动至所述基座时，会产生需要克服的摩擦拽力。随着功率的增加，在所述锁紧簧远离所述锁定位置移动之前，所述柱塞可能被所述基座吸引，这样可能导致所述制动器无法启动。因此，需要额外的动力来保证先移动所述锁紧簧。由于这种类型的设计使用的是一个封闭的空气隙且允许所述柱塞接触所述基座，这样会产生噪声及余磁的问题。如果所述锁紧簧太脆弱，一旦与所述基座接触，同样也会产生余磁的问题。此外，所述余磁的问题同样会导致需要更高要求的复位弹力。

【发明内容】

本发明的目的在于，提供一种可克服上述缺点的线性制动器。

所述线性制动器包括柱塞容器、线圈、磁性柱塞、磁性基座、复位弹簧以及锁紧簧。其中，所述柱塞容器包括由所述柱塞容器的内表面至少部分地形成的空腔；所述线圈缠绕在所述柱塞容器外表面的至少一部分上；所述磁性柱塞至少部分地置于所述空腔内以沿着柱塞轴线进行线性运动；所述磁性基座径向地置于所述柱塞圆周的外侧；所述复位弹簧用于使所述柱塞倾斜以进入柱塞延伸位置；所述锁紧簧用于在所述线圈没有通电时，将所述柱塞锁定在所述柱塞延伸位置上且该锁紧簧被所述磁性基座吸引，以使得当所述线圈通电时，允许所述柱塞移动至所述内缩位置。

在一实施例中，所述线圈缠绕在所述柱塞容器的圆柱侧壁的外表面上，以及所述磁性基座设置为穿过所述柱塞容器的圆柱侧壁中形成的孔。

在一实施例中，所述线性制动器还包括制动器支架，该制动器支架包括支架孔，当所述柱塞处于所述柱塞延伸位置时，柱塞远端延伸穿过该支架孔，其中，所述磁性基座用于保持所述柱塞容器在所述制动器支架上的适当位置。

在一实施例中，所述磁性基座径向地置于所述柱塞容器内圆周的外侧，以一定量地减少所述磁性基座与所述锁紧簧之间的余磁。

在一实施例中，所述锁紧簧包括连接于所述柱塞的锁紧簧第一端，以及锁紧簧第二端，所述锁紧簧第二端被定位于当所述线圈没有通电时，将所述柱塞锁定在所述柱塞延伸位置且该锁紧簧第二端被所述磁性基座吸引，以使得当所述线圈通电时，允许所述柱塞移动至所述内缩位置。

在一实施例中，所述柱塞容器包括柱塞容器端壁，其中所述复位弹簧的第一端与所述柱塞容器端壁接触，以及所述复位弹簧的第二端抵靠在所述柱塞上；所述柱塞容器端壁包括卡勾部，当所述线圈没有通电时，该卡勾部卡合所述锁紧簧第二端。

在一实施例中，所述卡勾部包括卡合所述锁紧簧第二端的斜面。

在一实施例中，所述柱塞容器端壁包括一个孔，当所述线圈通电以及所述锁紧簧第二端被所述磁性基座吸引时，该孔用于容纳所述锁紧簧第二端。

在一实施例中，所述锁紧簧包括连接于所述柱塞容器的锁紧簧第一端，以及锁紧簧第二端，所述锁紧簧第二端被定位于当所述线圈没有通电时，将所述柱塞锁定在所述柱塞延伸位置且该锁紧簧第二端被所述磁性基座吸引，以使得当所述线圈通电时，允许所述柱塞移动至所述内缩位置。

在一实施例中，所述柱塞容器包括柱塞容器端壁，其中所述锁紧簧第一端连接于所述柱塞容器端壁，以及所述线圈没有通电时，所述锁紧簧第二端与一柱塞锁紧簧卡勾接触，以连接于所述柱塞。

在一实施例中，所述柱塞容器包括柱塞容器端壁，其中所述锁紧簧第一端连接于所述柱塞容器端壁，以及所述线圈没有通电时，所述锁紧簧第二端与一柱塞锁紧簧卡勾接触。所述柱塞锁紧簧卡勾优选地形成于所述柱塞的非磁性部分上，例如，柱塞非磁性压环上。在所述锁紧簧第二端已经被所述磁性基座吸住且已经释放所述柱塞的运动之后，所述锁紧簧再次被所述柱塞吸引。

本发明所述的线性制动器在没有施加电源时能够锁定移动。且所述线性制动器能够安静地运作，只需要很小的功率，产生较少的热量，能够机械地抗冲击，且能够在启动失败的时候返回到已知的位置从而达到自动地防止故障。

【附图说明】

图1示意了本发明第一实施例的线性制动器的侧剖视图，其中所述线性制动器的柱塞处于延伸的状态。

图2示意了沿图1的2-2线得到的左视图。

图3示意了图1所示线性制动器的侧剖视图，其中所述线性制动器的柱塞处于内缩的状态。

图4和图5分别示意了依据本发明一实施例的锁紧簧的侧视图和右视图。

图6示意了图1所示线性制动器的部分放大视图，尤其示意了当制动器中的锁紧簧在一个柱塞延伸位置时锁紧簧的放大视图。

图7示意了图1所示线性制动器的部分放大视图，尤其示意了当制动器中的锁紧簧在一个柱塞内缩位置时锁紧簧的放大视图。

图8示意了图1所示的线性制动器的***图。

图9A示意了依据本发明第二实施例的线性制动器的侧剖视图，其中所述线性制动器的柱塞处于延伸的状态。

图9B示意了图9A中柱塞延伸的线性制动器的部分放大视图。

图10A示意了图9A所示线性制动器的侧剖视图，其中所述线性制动器的柱塞处于半内缩的状态。

图10B示意了图10A所示柱塞半内缩的线性制动器的部分放大视图。

图11A示意了图9A所示线性制动器的侧剖视图，其中所述线性制动器的柱塞处于完全内缩的状态。

图11B示意了图11A所示柱塞完全内缩的线性制动器的部分放大视图。

图12示意了相对于柱塞容器表面稍稍嵌入的磁性基座的局部侧剖视图。

图13示意了依据本发明第三实施例的线性制动器的侧剖视图，其中所述线性制动器的柱塞处于内缩的状态。

图14示意了图13所示线性制动器的***图。

图15示意了现有技术中传统线性制动器的侧剖视图。

【主要元件符号说明】

线性制动器 20，20'，20"

柱塞容器 22

线圈 24，24"

柱塞 26

磁性基座 28，28"

复位弹簧 30

锁紧簧 32，32'

柱塞轴线 34

圆柱壁 36，36"

左端壁 38

右端壁截面 39

引线固定凸缘 41

柱塞容器端壁 42

线圈引线 44

柱塞容器盖 45

柱塞容器盖颈 46

O型环 48

支架 50

锁紧簧凹槽 51

柱塞主体部 52

柱塞远侧部 54

复位弹簧支撑部 60

柱塞驱动销 62

锁紧簧第一端 64，64'

锁紧簧第二端 66，66'

卡勾部 70

中心部 71

臂部 72

线筒端壁孔 74，74"

柱塞非磁性压环 84

嵌壁式内表面 90

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

【具体实施方式】

图1-8依据本发明实施例示意了一线性制动器20。图1尤其示意了所述处于柱塞延伸操作模式的线性制动器20。参见图1及图8所示，所述线性制动器20包括柱塞容器22、线圈24、柱塞26、磁性基座28、复位弹簧30以及锁紧簧32。所述柱塞26沿着柱塞轴线34在柱塞延伸操作模式/位置与柱塞内缩操作模式/位置之间延伸及往复运动。其中，当所述线圈24没有通电时，所述柱塞26处于柱塞延伸操作模式/位置(如图1所示)；当所述线圈24通电时，所述柱塞26处于柱塞内缩操作模式/位置(如图3所示)。在一实施例中，所述柱塞26、磁性基座28以及锁紧簧32均是铁磁性的。

所述柱塞容器22包括圆柱壁36，其基本上以柱塞轴线34为中心。所述圆柱壁36具有外表面和内表面。所述圆柱壁36的内表面环绕形成一个空腔，所述柱塞26的一部分可以置于该空腔内。如图8所示，所述柱塞容器22包括左端壁38及右端壁截面39。所述左端壁38与所述右端壁截面39的顶部基本上均以与圆柱壁36同心的方式弯曲。所述左端壁38与所述右端壁截面39的底部基本上均为矩形，这样使得他们能够放置于一个支架的平面上。正因如此，所述左端壁38与所述右端壁截面39均被看作具有“D”的形状，且躺在“D”的平坦的腿上。相比于所述左端壁38，所述右端壁截面39很大程度上是沿着所述柱塞轴线34延伸的。由于所述右端壁截面39包括有适合放置所述磁性基座28的矩形体形状的孔40，因此所述右端壁截面39沿所述柱塞轴线34方向的尺寸是根据所述孔40的大小而定的。在所述右端壁截面39的顶部，该右端壁截面39包括复数个径向延伸凸缘，其中的两个凸缘定义了所述圆柱壁36上的一小段，使得所述线圈24缠绕在所述圆柱壁36该一小段之间。此外，所述圆柱壁36的外表面包括线圈引线固定凸缘41。

所述柱塞容器22同样包括柱塞容器端壁42，所述柱塞容器端壁42的内表面同样至少部分地形成所述空腔，以容纳所述柱塞26的一部分。所述柱塞容器端壁42的一部分平行于引线固定凸缘41径向地延伸，这样使得线圈引线44可以保持在所述柱塞容器端壁42与所述引线固定凸缘41之间。所述线圈引线44连接于一个未示出的电源，利用控制器等装置可以选择性地操作所述电源以提供电源给所述线圈24。

被所述线圈24缠绕的所述柱塞容器22的圆柱壁36或所述柱塞容器22的圆柱壁36的一部分同样可以被视为一个线筒。在一些实施例中，所述圆柱壁36与所述柱塞容器端壁42可以是一个整体以基本上形成整体式柱塞容器22。在其他较佳实施例中，所述柱塞容器端壁42可以是与所述圆柱壁36材料相同或相似的不同部件。所述柱塞容器22，包括所述圆柱壁36、所述左端壁38、右端壁截面39)连同缠绕所述圆柱壁36的线圈24一起同样可以被视为一个线圈组件。

在所述柱塞容器端壁42的对面，所述柱塞容器22部分地被柱塞容器盖45盖住。所述柱塞容器盖45具有一个由以所述柱塞轴线34为中心的柱塞容器盖颈46界定的中心孔。一个O型环48或其他弹性减震垫置于所述柱塞容器盖45的内表面与所述柱塞26之间。所述柱塞容器盖颈46穿过所述中心孔安装至制动器支架50中。在图1中，所述制动器支架50基本上被特别地示意为L形。在其他较佳实施例中，取决于所述线性制动器20的使用方式和安装方式，所述制动器支架50也可以具有其他形状或结构。在一优选实施例中，为了改进效率，所述制动器支架50可以是铁磁性的。在其他实施例中，所述制动器支架50也可以是非铁磁性的。

参见图2，所述圆柱壁36的下内表面包括形成于该下内表面中的锁紧簧凹槽51(或锁紧簧槽)。所述锁紧簧凹槽51包括一个基本上平坦的底部，并平行于所述柱塞轴线34延伸所述圆柱壁36的整个长度。所述锁紧簧凹槽51用于容纳所述锁紧簧32以及用于允许所述锁紧簧32进入所述锁紧簧凹槽51。所述锁紧簧32在所述锁紧簧凹槽51中的布置和定位使所述锁紧簧32对准所述磁性基座28与所述卡勾部70(参见图6)，以及限制所述柱塞26的转动。

所述柱塞26包括柱塞主体部52以及柱塞远侧部54。所述柱塞26的至少一部分是铁磁性的。例如，在一实施例中，所述柱塞26的至少一部分是天然磁铁(例如永磁体)。在另一实施例中，整个柱塞26可以是磁性的。所述柱塞主体部52基本上限制于由所述圆柱壁36划定的所述空腔内。所述柱塞主体部52的直径大于所述柱塞远侧部54的直径。所述柱塞远侧部54的至少一部分穿过所述柱塞容器盖颈46与所述制动器支架50提供的孔而延伸。所述柱塞远侧部54从所述制动器支架50的突出程度取决于所述柱塞26是处于所述柱塞延伸操作模式(如图1所示)还是处于所述柱塞内缩操作模式(如图3所示)。在所述柱塞内缩操作模式中，如果所述柱塞远侧部54有从所述制动器支架50突出的话，仅有很小部分的所述柱塞远侧部54可以延伸穿过所述制动器支架50。

所述磁性基座28置于所述柱塞26圆周的外侧。换言之，所述磁性基座28相对于所述柱塞26径向地设置，且其轴向与所述柱塞26不一致。因此，所述磁性基座28并不是沿所述柱塞轴线34设置。在一实施例中，所述磁性基座28径向地穿过所述圆柱壁36的一部分，靠近并稍微与所述柱塞容器端壁42隔开。在一实施例中，所述磁性基座28基本上为矩形棱柱的形状且其大小设置为能够刚好放入所述矩形体形状的孔40中。当所述磁性基座28被***所述孔40中后，所述柱塞容器右端壁截面39由所述制动器支架50从下面支撑。所述制动器支架50具有一个洞，以及所述磁性基座28具有反螺纹螺孔。其中一个紧固螺钉56的螺纹柄可以利用所述制动器支架50上的洞***并穿过所述反螺纹螺孔。当所述紧固螺钉56被***所述磁性基座28的反螺纹螺孔中时，所述柱塞容器22被所述柱塞容器盖颈46卡合在所述制动器支架50中，且被楔入在所述制动器支架50与所述磁性基座28之间。再如图8所示，所述制动器支架50包括支架孔。当所述柱塞26处于所述柱塞延伸位置时，所述柱塞远侧部54穿过该支架孔延伸，以及所述磁性基座28用于保持所述柱塞容器22处于所述支架50的位置(例如在沿着所述柱塞轴线34的轴向位置)上。

所述复位弹簧30用于使所述柱塞26偏离其柱塞延伸位置。优选地，所述复位弹簧30是一个螺旋压缩弹簧。所述复位弹簧30的第一端接触并保留在(也可以连接于)所述柱塞容器端壁42的内表面。所述复位弹簧30的第二端部抵靠于所述柱塞26上。更特别地，所述复位弹簧30的第二端部抵靠在复位弹簧支撑部60上。所述复位弹簧支撑部60为一个垫圈型结构，其可以卡合在所述柱塞驱动销62头部之下。所述柱塞驱动销62具有延伸进入所述柱塞主体部52的中心螺纹孔的轴。因此所述柱塞驱动销62可以沿着所述柱塞26的柱塞轴线34由螺纹固定。所述复位弹簧支撑部60同样用于将锁紧簧32的第一端或近端(例如所述锁紧簧第一端64)固定于该复位弹簧支撑部60与所述柱塞主体部52之间。因此，所述复位弹簧30不仅用于使得所述柱塞26偏离其柱塞延伸位置，还用于施加作用力在整个柱塞组件(包括柱塞26、锁紧簧32、复位弹簧支撑部60以及驱动销62)上以将整个柱塞组件移动到所述偏离位置。在停止通电所述线圈24之后，所述复位弹簧30用于使得所述锁紧簧32沿着所述柱塞轴线34的方向向左移动，以使得所述锁紧簧32可以恢复至原来的位置以执行其锁定的功能。

当所述线圈24没有通电时，所述锁紧簧32用于将所述柱塞26锁定在所述柱塞延伸位置，所述锁紧簧32还用于被所述磁性基座28吸引(例如进入锁紧簧凹槽51中)，这样使得当所述线圈24通电时，允许所述柱塞26移动至一个柱塞内缩位置。本文会介绍不同实施例和结构的锁紧簧32，不同实施例可以由于如下原因而区分，例如，所述锁紧簧32的第一端所在位置是固定的或连接于一个位置，及/或所述锁紧簧32的第二端允许所述柱塞26的运动(当所述线圈被励磁时)或者限制所述柱塞26的运动或防止所述柱塞26完全移动的方式等。

在透过图8到图1所示的第一实施例中，所述锁紧簧32具有连接所述柱塞26的锁紧簧第一端64(或锁紧簧第一端)，以及锁紧簧第二端66(或锁紧簧第二端)用于当所述线圈24没有通电时，将所述柱塞26锁定在如图1所示的柱塞延伸位置。如图3所示，当所述线圈24通电时，所述锁紧簧第二端66用于被所述磁性基座28吸引(例如进入锁紧簧凹槽51中)，以允许所述柱塞26移动至一个柱塞内缩位置。

再次参见图1及图4所示的放大视图，在所述锁紧簧32的侧面剖视图中，所述锁紧簧32呈现为包括两个线段，其中一个线段包括锁紧簧第一端64，另一个线段包括锁紧簧第二端66。从侧剖视图来看，所述锁紧簧32的该两个线段使得所述锁紧簧32的形状呈现为近似L形。所述锁紧簧32的形状被称为近似L形，表示所述两个线段之间的内角大约为84°(+3°/-0°)。当磁场施加于所述锁紧簧32使得所述锁紧簧32偏斜时，使得所述锁紧簧第二端66平行于所述中心线(例如柱塞轴线34)。所述锁紧簧第二端66是具有一定程度的弹力的，这样使得所述锁紧簧第二端66根据所述线圈24的励磁(例如所述线圈24通电)被所述磁性基座28吸引时，相对于所述锁紧簧第一端64，所述锁紧簧第二端66可以承担更大的内角，例如90度或更多。

在一实施方式中，所述锁紧簧第一端64的结构可以参见图5所示的线性制动器20的右视图。如图5所示，所述锁紧簧第一端64包括圆形的中心部71，其被位于同一平面内的两个近似半圆的臂部72围绕。穿过两个近似半圆的臂部72的所述中心部71被所述锁紧簧32终止于所述锁紧簧第二端66一段所吸引。每个臂部72包括由一个弧形缺口隔开的两个半圆形部分，相对于每个臂部72内侧半圆形部分，每个臂部72外侧半圆形部分在离所述锁紧簧第一端64的轴线中心更远的径向位置上。所述中心部71的***连接于所述两个臂部72的内侧半圆形部分的末端。所述两个半圆形臂部72的内侧部分从附着于所述中心部71能够以180度最大程度的弯曲，以与其各自对应的所述两个半圆形臂部72的外侧部分结合。每一个半圆形臂部72的外侧部分的近端连接于所述锁紧簧第二端66。

通常，一个悬臂(例如横梁)的弹簧刚度与该悬臂长度的体积成反比。图5所示的锁紧簧32的构造定义了所述锁紧簧32的悬臂长度为所述半圆形臂部72的半圆形内侧部分的长度与半圆形外侧部分的长度之和。利用这种结构，所述锁紧簧32具有低弹簧刚度(例如，只需较小的力就可以偏斜及解锁)。

参见图1及图6所示的详图，所述柱塞容器端壁42包括卡勾部70，当所述线圈24没有通电时，该卡勾部70可以卡合所述锁紧簧第二端66。所述卡勾部70包括沿着所述柱塞轴线34方向从所述柱塞容器端壁42延伸的指状物，该指状物包括一个在所述线圈24没有通电时卡合或“勾住”所述锁紧簧第二端66的斜面。所述卡勾部70可以与所述柱塞容器端壁42集成在一起，也可以是安装于或固定于所述柱塞容器端壁42上的分离式悬臂部件或其他合适的部件。

图9A-图9B，图10A-图10B，图11A-图11B示意了本发明第二实施例的线性制动器20'，所述线性制动器20'与所述图1所述的线性制动器20类似，主要区别在于，所述锁紧簧32'连接方式与定位方式。例如，所述锁紧簧32'包括连接所述柱塞容器22的锁紧簧第一端64'(或近端)，以及锁紧簧第二端66'(或远端)。参见图9A，图10A，图11A所述的侧剖视图所示，所述锁紧簧32'与图1中所述的锁紧簧32相似，具有基本上为“L”形的结构，不同的是，所述锁紧簧32'相对于所述柱塞轴线34与所述锁紧簧32相对于所述柱塞轴线34的朝向不同。

所述锁紧簧第一端64'在正交于所述柱塞轴线34的平面内延伸。在该平面中，所述锁紧簧第一端64'可以是具有中心圆孔的圆形。所述锁紧簧第一端64'的所述中心圆孔可以安装于中心轮毂80上，该中心轮毂80形成于或安装于所述柱塞容器右端壁42的内表面上，伸入所述柱塞空腔。所述中心轮毂80包括弹簧安装轮缘81以及轮毂环槽82。所述复位弹簧30的一端抵靠在该弹簧安装轮缘81上。所述锁紧簧第一端64'的中心圆孔的内表面安装于所述中心轮毂80上且固定于所述轮毂环槽82上。

所述第二实施例中所述线性制动器20'的柱塞26包括柱塞非磁性压环84。所述柱塞非磁性压环84具有空心圆柱的结构。所述柱塞非磁性压环84的空心中心可以容纳所述复位弹簧30的一端，因此形成了所述柱塞26的非工作(non-working)端。参见图9B，图10B，图11B所述的放大视图，所述柱塞非磁性压环84的***表面是阶梯式的或锯齿状的，以用于提供柱塞锁紧簧卡勾86。所述柱塞锁紧簧卡勾86用于当所述线圈24没有通电时，将所述柱塞26锁定在所述柱塞延伸位置(如图9A和图9B所示)。当所述柱塞26如图9A及图9B所示处于其柱塞延伸位置时，所述锁紧簧第二端66'的末梢发生倾斜以卡合所述柱塞锁紧簧卡勾86，这样就可以限制所述柱塞26朝所述柱塞内缩位置的轴向位移。

随着将所述线圈24通电，所述锁紧簧32'被吸引进入所述锁紧簧凹槽51而朝向所述磁性基座28，从而使得所述柱塞26能够从其完全延伸位置(如图9A及图9B所示)开始向柱塞半内缩位置(如图10及所图10B)移动。所述锁紧簧32'被所述磁性基座28吸引的吸引力使得所述锁紧簧第二端66'的末梢径向地发生位移而进入所述锁紧簧凹槽51，这样就会不再紧靠在所述柱塞锁紧簧卡勾86上。所述锁紧簧第二端66'的配置和定位就是这样，当所述线圈24通电时，所述锁紧簧第二端66'被所述磁性基座28吸引(例如，进入所述锁紧簧凹槽51中)，因而允许所述柱塞26首先移动到所述柱塞半内缩位置(如图10A及图10B所示)。

随着电源继续被施加到所述线圈24上，所述柱塞26继续内缩从而使得所述柱塞26的磁性部分(而不是柱塞非磁性压环84)径向地接近所述锁紧簧第二端66'。随着所述柱塞26继续内缩，所述锁紧簧第二端66'被所述柱塞26磁性部分的外表面所吸引。在这种情况下，当所述锁紧簧32'是扁平的且所述柱塞26是一个圆筒时，所述柱塞26与所述锁紧簧32'之间只会是线接触，这种线接触仅会产生小量的摩擦。然而，随着位置的变化，增加了所述柱塞26上的磁力，与停止所述柱塞26的移动相反，所述摩擦仅会减慢所述柱塞26移动的速度。这种现象的优势是可以通过实现将这种摩擦用于增加吸持力从而减少整个功率消耗和加热。

所述柱塞非磁性压环84不仅用于提供所述柱塞锁紧簧卡勾86的位置，还用于抑制所述柱塞26的最内端的变化。所以，当需要解锁或移动所述柱塞26时，所述柱塞26的磁力并不会压制所述磁性基座28在所述锁紧簧32'上的吸引力。

所述柱塞容器22包括柱塞容器端壁42，其中所述锁紧簧第一端64'连接于该柱塞容器端壁42。当所述线圈24没有通电时，所述锁紧簧第二端66'与柱塞锁紧簧卡勾86接触。所述柱塞锁紧簧卡勾86优选地形成于所述柱塞26的非磁性部分上，例如，所述柱塞非磁性压环84上。所述锁紧簧第二端66'与所述柱塞26(包括所述柱塞非磁性压环84)被这样设置和定位，可以使得在所述锁紧簧第二端66'已经被所述磁性基座28吸引且已经释放所述柱塞26能够进行运动之后(如图10A与图10B所示)，所述锁紧簧第二端66'能够再次被所述柱塞26吸引以减少所述内缩位置的吸持力(如图11A与图11B所示)。

因此，在图9A、图9B、图10A、图10B、图11A及图11B所示的第二实施例中，所述锁紧簧的连接点和定位点与所述图1-图8所示的第一实施例中所示的连接点和定位点基本上是相反的。在第二实施例中，尽管从所述柱塞26到所述锁紧簧32'可能会具有磁吸引力，但是所述磁性基座28会产生更大的力使得所述锁紧簧32'移动进入锁紧簧凹槽或槽51，这样可以使得所述柱塞26可以移动至激励位置或内缩位置。

图12以放大的方式显示了所述磁性基座28的柱塞最近表面位于一个径向(相对于所述柱塞轴线34)比所述柱塞容器圆柱壁36内表面更远的位置。即，当所述线圈24被励磁(图12中所述线圈24被励磁)时，所述锁紧簧第一端64被拉入所述锁紧簧凹槽51中，所述磁性基座28相对于所述锁紧簧凹槽51基本上处于“稍稍嵌入”状态或者被径向地隔开远离所述锁紧簧凹槽51。因此，在锁紧簧到基座的接口(例如所述锁紧簧32及所述磁性基座28的接口)中没有产生余磁，且所述锁紧簧32取决于有助于降低励磁功率的低摩擦系数的材料(例如具有低摩擦系数的塑料材料)。所述磁性基座28径向地置于所述圆柱壁36内圆周的外侧，以减少所述磁性基座28与所述锁紧簧32之间的一些余磁。此外，如果在没有对所述线圈24供电的情况下尝试移动所述柱塞26，所述锁紧簧32的弹性部允许所述柱塞26撞到所述锁紧簧32上，这样所述锁紧簧32的远端会被装载作为一个圆柱体。尽管现有技术本来具有用于尝试减少功率的弹簧刚度，然而现有技术会缺乏对柱状强度的抵抗力，这样可能会造成永久变位及引起功能失效。换言之，如果现有技术会降低弹簧刚度，那么就需要更薄的弹簧材料。由于减少了柱状强度，因此可能会更容易弯曲。

图12描述了图1所示第一实施例中所述线性制动器20的所述内缩柱塞操作的至少一部分，以及所述第二实施例中所述线性制动器20'的所述半内缩柱塞操作(参见如图10A与图10B)的至少一部分。

图13与图14示意了第三实施例的线性制动器20"。所述第三实施例中的线性制动器20"与之前实施例中类似的元件，采用与之前实施例中类似的方式标号。图13与图14中所述线性制动器20"的锁紧簧32的定位与设置同第二实施例中的相似。不同的是，第三实施例的所述线性制动器20"，其磁性基座28"是轴向地而不是径向地被***。即，第三实施例的所述线性制动器20"，磁性基座28"以平行于所述柱塞轴线34的方向被***且穿过线轴端臂孔74”“(参见图14所示)。在***之后，所述磁性基座28"位于所述圆柱壁36"的嵌壁式内表面90上。所述嵌壁式内表面90径向地相对于所述柱塞轴线34设置，这样使得第三实施例中的所述磁性基座28"同样相对于所述锁紧簧凹槽51基本上处于“稍稍嵌进去的”状态或者被径向地隔开远离所述锁紧簧凹槽51(例如当所述线圈24被励磁时，所述锁紧簧第一端64被拉入或穿过所述凹槽51)，上述同样的方式可以参考图12进行说明。在这点上，在一示例性实施方式中，所述线轴端臂孔74"可以处于基本上平行于所述嵌入式内表面90的状态。在另一示例性实施方式中，所述线轴端臂孔74"可以位于所述柱塞轴线34之上或径向地接近所述柱塞轴线34，这样使得所述磁性基座28"径向地下沉以位于所述圆柱壁36"的嵌壁式内表面90上。如同其他实施例一样，所述磁性基座28"径向地置于所述柱塞26圆周的外侧。进一步地，图13与图14中所示第三实施例中，所述线圈24"不具有均匀的径向厚度，这是因为沿着所述柱塞轴线34在所述磁性基座28"附近的所述线圈的径向厚度小于沿着所述柱塞轴线34其余地方的标称线圈厚度。这是由于形成了所述圆柱壁36"的嵌壁式内表面90的缘故。

本文所揭示的所述锁紧簧32是有利于所述复位弹簧30较低弹簧刚度的，例如，可以使其弹性刚度为0.2磅/英寸(lb/in)，该弹性刚度小于图15所示现有技术中的弹性刚度0.9(lb/in)。这种较低的弹性刚度允许充足的柱状刚度(例如，针对锁紧簧第二端沿所述柱塞轴线34的刚度)，以保持所述柱塞26处于其延伸位置(如图1或图9A所示)。使用较低的弹性刚度，用更小的功率电平就可以使所述锁紧簧32吸引所述磁性基座28，其相应地允许所述复位弹簧30仅需要提供一个使所述柱塞26返回至所述柱塞延伸位置所需的偏离角度。本文所揭示的线性制动器不需要在所述柱塞与所述底座之间设置垫子或阻尼器，因此在没有如垫子或阻尼器的情况下可以实现更小电源要求。

利用非磁性的线轴部(例如卡勾部70)将所述锁紧簧32与所述磁性基座29隔开，可以减少摩擦拽力。由于所述磁性的锁紧簧32被所述磁性基座28吸引，以及所述磁力的迅速增加，无需使用所述柱塞容器22将所述锁紧簧32与所述磁性基座28隔开，所述锁紧簧32对于所述磁性基座28会具有大的正向力，以及铁磁性到铁磁性的接触会产生高摩擦力，因此所述锁紧簧32会随着所述柱塞26滑动。

本文所揭示的所述线性制动器20的技术没有采用封闭式气隙结构。相反，所述磁性基座28径向地置于所述柱塞26上。所述柱塞26磁性地被径向设置的所述磁性基座28而吸引，直至作用力减少或运动停止的时候。因此，本文所揭示的技术的优点在于减少了噪音，例如，在所述柱塞26与所述磁性基座28之间没有冲击因而没有造成噪音。此外，由于没有金属与金属之间的接触，因此也就没有余磁的问题。同样，随着作用力的减少，由于所述磁性电路，所述柱塞组件被缓慢地停下来以最大限度地减少冲击。

由于复位弹簧30仅需要用于使所述柱塞26返回到原始位置，所述返回柱塞26的冲击被最大限度地减少。所述较小复位弹簧的弹力减小了激励功率且降低了热消散。因此，使用所述锁紧簧32可以允许阻尼锁定，及利用径向设置的所述磁性基座28可以允许，如，只需较小的作用力且能够大量地消除所述金属与金属撞击的噪音。

本发明提供了安静运作、机械地抗冲击、双向地、低功耗使用的线性制动器，所述的线性制动器可以在没有施加电源时被锁定移动。由于所述安静运作、需要很小功率、产生较少热量的制动器的优点在于能够机械地抗冲击，因此能够在启动失败的时候返回到已知的位置从而达到自动地防止故障。

在一实施例中，本发明所示意的所述制动器支架50大致上具有一个开口，是L形结构，在其他实施例中，所述支架50的也可以是其他结构。例如，所述支架可以基本为圆柱且当所述制动器为管状电磁线圈工作时，其能够封装所述线圈组件(例如柱塞容器22)。在其他实施例中，所述支架50也可以基本上为D形，该支架50可以延伸超出所述线圈组件的顶部和底部。

在至少一实施例中，磁性基座28不仅在所述柱塞26的圆周的外侧，也可以径向地(沿所述柱塞轴线34)与所述线圈24隔开，这样使得所述柱塞26能够被所述磁性基座28吸引。在其他实施例中，也可以是其他结构。例如，所述线圈组件可以是阶梯式地，这样可以提供一个凹处给所述磁性基座以穿过所述后端而突出，使得所述基座的至少一个部分在所述线圈组件的内部。

在一实施例中，所述锁紧簧被示意为具有连接柱塞容器的一端。应当理解的是，所述“连接”并不一定需要直接安装于所述柱塞容器上。所述锁紧簧可能通过其他结构或中间结构连接于所述柱塞容器。此外，在其他实施例中，所述锁紧簧可能并没有连接于所述柱塞容器，而是连接于其他结构，例如，所述支架或所述磁性基座。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护构思范围内。

Claims (14)

1.一种线性制动器，其特征在于，该线性制动器包括柱塞容器、线圈、磁性柱塞、磁性基座、复位弹簧以及锁紧簧，所述柱塞容器包括由所述柱塞容器的内表面至少部分地形成的空腔；所述线圈缠绕所述柱塞容器外表面的至少一部分；所述磁性柱塞至少部分地置于所述空腔内以沿着柱塞轴线进行线性运动；所述磁性基座径向地置于所述柱塞圆周的外侧；所述复位弹簧的一端部抵靠于所述磁性柱塞上，所述复位弹簧用于使所述柱塞倾斜以进入柱塞延伸位置；所述锁紧簧用于在所述线圈没有通电时，将所述柱塞锁定在所述柱塞延伸位置上且该锁紧簧被所述磁性基座吸引，以使得当所述线圈通电时，允许所述柱塞移动至内缩位置。

2.如权利要求1所述的线性制动器，其特征在于，所述线圈缠绕在所述柱塞容器的圆柱侧壁的外表面上。

3.如权利要求1所述的线性制动器，其特征在于，所述磁性基座设置为穿过所述柱塞容器的圆柱侧壁中形成的孔。

4.如权利要求1所述的线性制动器，其特征在于，所述磁性基座设置为穿过所述柱塞容器的端壁中形成的孔，以使得所述磁性基座位于所述柱塞容器的圆柱侧壁的嵌壁式内表面上。

5.如权利要求1所述的线性制动器，其特征在于，所述线性制动器还包括制动器支架，该制动器支架包括支架孔，当所述柱塞处于所述柱塞延伸位置时，柱塞远端延伸穿过该支架孔，其中，所述磁性基座用于保持所述柱塞容器在所述制动器支架上的适当位置。

6.如权利要求1所述的线性制动器，其特征在于，所述磁性基座径向地置于所述柱塞容器内圆周的外侧，以减少所述磁性基座与所述锁紧簧之间的余磁。

7.如权利要求2所述的线性制动器，其特征在于，所述锁紧簧包括连接于所述柱塞的锁紧簧第一端，以及锁紧簧第二端，所述锁紧簧第二端被定位于当所述线圈没有通电时，将所述柱塞锁定在所述柱塞延伸位置且该锁紧簧第二端被所述磁性基座吸引，以使得当所述线圈通电时，允许所述柱塞移动至所述内缩位置。

8.如权利要求7所述的线性制动器，其特征在于，所述柱塞容器包括柱塞容器端壁，其中所述复位弹簧的第一端与所述柱塞容器端壁接触，以及所述复位弹簧的第二端抵靠在所述柱塞上；所述柱塞容器端壁包括卡勾部，当所述线圈没有通电时，该卡勾部卡合所述锁紧簧第二端。

9.如权利要求8所述的线性制动器，其特征在于，所述卡勾部包括卡合所述锁紧簧第二端的斜面。

10.如权利要求8所述的线性制动器，其特征在于，所述柱塞容器端壁包括一个孔，当所述线圈通电以及所述锁紧簧第二端被所述磁性基座时，该柱塞容器端壁的孔用于容纳所述锁紧簧第二端。

11.如权利要求2所述的线性制动器，其特征在于，所述锁紧簧包括连接于所述柱塞容器的锁紧簧第一端，以及锁紧簧第二端，所述锁紧簧第二端被定位于当所述线圈没有通电时，将所述柱塞锁定在所述柱塞延伸位置且该锁紧簧第二端被所述磁性基座吸引，以使得当所述线圈通电时，允许所述柱塞移动至所述内缩位置。

12.如权利要求11所述的线性制动器，其特征在于，所述柱塞容器包括柱塞容器端壁，其中所述锁紧簧第一端连接于所述柱塞容器端壁，以及所述线圈没有通电时，所述锁紧簧第二端与一柱塞锁紧簧卡勾接触。

13.如权利要求12所述的线性制动器，其特征在于，所述柱塞锁紧簧卡勾形成于所述柱塞的非磁性部分上。

14.如权利要求11所述的线性制动器，其特征在于，所述锁紧簧第二端与所述柱塞被配置为，在所述锁紧簧第二端已经被所述磁性基座吸住且已经释放所述柱塞，以使所述柱塞能运动之后，所述锁紧簧再次被所述柱塞吸引。