CN108869678A - 线性锁止设备和用于固定和释放的组件*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种线性锁止设备(10)，其具有沿着轴线(X)可纵向移动地在壳体(12)中引导的线性装置(20)，能借助于可连接的或集成的切换装置(14)至少在线性装置的两个运动状态之间来回切换，其特征在于，线性装置直接或间接地作用于存在的旋转装置(30)，该旋转装置能根据线性装置的运动方向(L1、L2)沿不同的旋转方向(R1、R2)、特别是绕轴线旋转，设有锁止装置(40)、特别是机械的锁止装置，该锁止装置直接或间接地与旋转装置处于或能置于作用连接，并且锁止装置能由切换装置操控，由此能在线性装置的第一运动状态(L1或L2)和第二运动状态(L1和L2)之间来回切换并且因此能在旋转装置的可能的旋转方向之间来回切换。

Description

线性锁止设备和用于固定和释放的组件***

技术领域

本发明涉及一种具有沿着轴线可纵向移动地在壳体中引导的线性装置的线性锁止设备，其中，能借助于可连接的或集成的切换装置至少在所述线性装置的两个运动状态之间来回切换、亦即在第一运动状态和第二运动状态之间来回切换，在所述第一运动状态中，所述线性装置沿着轴线在受限的路程内沿背离所述壳体的运动方向或者沿面向所述壳体的运动方向是可移动的并且沿相应相反的方向被锁止，在所述第二运动状态中，所述线性装置沿着轴线沿两个相反的运动方向在受限的路程内是可移动的。

本发明还涉及一种用于有选择地固定人、物体或类似物的组件***。

通常，线性化问题描述了以何种方式和方法能将所引导的构件的双向自由的线性运动沿一个运动方向锁止的问题。

背景技术

这样的线性锁止设备和用于固定和释放人、物体或类似物的组件***在技术的很多与安全相关的领域内使用。以在游乐场设施(云霄飞车)中要固定的人为例，在下面阐述这样的组件***以及线性锁止设备的工作方式。

图7示意性地示出借助于组件***18固定的人P。组件***18具有座椅S和固定装置16，该固定装置构造为安全护架。人P在固定状态中位于两个构件之间。安全护架能绕偏转中心Z沿偏转方向M1、M2偏转。现在，在随着云霄飞车行驶时，一方面需要安全护架16在人P进入之后仅能向下偏转并且就座的人P在行驶期间由该安全护架固定在座椅S上，并且另一方面需要安全护架16在行驶结束之后能自由地运动或者说偏转，从而该安全护架本身自动地或由人P引导地向上偏转开并且人P又可以离开座椅S。为了确保这种工作方式，组件***18具有线性锁止设备100，该线性锁止设备与安全护架16耦联。线性锁止设备100可以这样操控，使得该线性锁止设备一方面将安全护架沿线性运动L1、L2的两个方向释放并且因此将安全护架16沿两个偏转方向M1、M2释放，并且另一方面向下的线性运动L2被锁止，从而类似地安全护架的向上的偏转运动M2被锁止。为此，同样为组件***18的一部分的弹簧17与安全护架16和座椅S耦联。弹簧17具有可辅助支持安全护架16的释放人的向上运动的功能。在另一种未示出的实施例中，固定装置16也构造为能线性移动的构件。

已知一种这样的可设计为液压构件(液压的锁止件)的线性锁止设备100。在这里，该线性锁止设备具有线性装置，该线性装置在壳体中引导地支承。在线性装置的外部的、亦即背离壳体的端侧上存在第一耦联元件，该第一耦联元件能与安全护架直接或间接地耦联。在线性装置的对置的端侧上，液压活塞圆柱状地位于壳体内部，该液压活塞为液压***的一部分。因此，通过液压流体在沿线性方向在两侧连接到侧向的活塞面上的腔室中有针对性地移位可能的是，锁止或释放线性单元在单个运动方向内的运动。在图7中仅示意性地示出线性锁止设备100，省去对液压***、亦即液压***的单个组成部分以及其连接的详细示出。

然而，在液压***中存在关于密封性的问题，因为在***内部仅需要非常小的***压力，从而所安装的密封装置不能按照规定发挥其密封作用。为此，在液压***中通常发生气体的持续扩散，所述气体例如经由存在的氮气储藏器或从外部进入到流体室中，从而液压流体的阻尼特性通过扩散的气泡的弹性作用而叠加。于是，在要固定人时，在运行中产生固定装置或者说安全护架不会按照规定正常运转的印象。这种现象也称为“Spongybehavior”、亦即海绵特性。

由使用液压组件而引起的这些问题一方面导致需要高的维护成本并且另一方面导致在运行中提高的安全风险，因为在液压***停止或作用减弱时不再能确保线性锁止设备或者说固定装置的固定作用。

发明内容

由所提及的现有技术出发，本发明的任务或者说问题在于，给出一种文首提及类型的线性锁止设备，该线性锁止设备能实现简单的装配、能实现持续可靠的运行、具有低的维护成本、能实现经济的制造并且特征在于持续可靠的锁止和释放功能。此外，本发明的任务在于，给出一种组件***，该组件***能实现持续可靠的运行、具有低的维护成本并且特征在于持续可靠的固定功能。

文首提及类型的按照本发明的线性锁止设备通过独立权利要求1所述的特征给出。有利的构造方案和扩展方案是直接或间接从属于独立权利要求1的从属权利要求2至11的技术方案。

因此，按照本发明的线性锁止设备的特征在于，所述线性装置直接或间接地作用于存在的旋转装置，其中，所述旋转装置能与线性装置的运动方向相关地沿不同的旋转方向、特别是绕轴线旋转，设有锁止装置、特别是机械的锁止装置，所述锁止装置直接或间接地与所述旋转装置处于或能置于作用连接，并且所述锁止装置能由所述切换装置操控，由此能在所述线性装置的第一运动状态和第二运动状态之间来回切换并且因此能在所述旋转装置的可能的旋转方向之间来回切换。

一种特别有利的构造方案的特征在于，所述锁止装置具有旋转轴承单元，所述旋转轴承单元具有能旋转的第一轴承元件和能相对于所述第一轴承元件旋转的第二轴承元件，所述第一轴承元件与所述旋转装置直接或间接地耦联，并且所述锁止装置具有锁止单元，借助于所述锁止单元能锁止所述第二轴承元件沿两个旋转方向的旋转运动。

确保特别高的持续可靠的锁止和释放功能的一种有利的实施方式的特征在于，所述第一轴承元件相对于所述第二轴承元件分别仅能沿一个旋转方向旋转地构造，并且沿相反的旋转方向的相对旋转被锁止。

按照一种优选的实施方式，所述旋转轴承单元构造为单向离合器(Freilauf)，其中，所述第一轴承元件和所述第二轴承元件具有同轴地设置的、径向错位的环形体、亦即内环形体和外环形体。

在一种优选的实施方式中，所述锁止单元构造为制动单元、特别是形锁合制动单元或摩擦锁合制动单元。在另一种特别优选的实施方式中，所述锁止单元构造为电磁制动单元。

一种特别优选的实施方式的特征在于，所述接触单元一体成型或连接到旋转轴承单元或所述第二轴承元件上，锁止单元作用于所述接触单元。

一种具有特别高的功能性的实施方式的特征在于，所述锁止装置或所述锁止单元能通过所述切换单元操控/激活，其中，所述切换单元构造为机械的、气动的、液压的和/或电子的构件。

另一种备选的构造方案的特征在于，所述线性装置的第二运动状态存在于所述锁止装置或所述锁止单元的被激活/***控的状态中，并且所述线性装置的第一运动状态存在于所述锁止装置或所述锁止单元的未激活/未***控的状态中。

以类似的方式，所述线性锁止设备的另一种备选的构造方案的特征在于，所述线性装置的第二运动状态存在于所述锁止装置或所述锁止单元的未激活/未***控的状态中，并且所述线性装置的第一运动状态存在于所述锁止装置或所述锁止单元的被激活/***控的状态中。

所述线性锁止设备的一种在运行中特别可靠的、结构简单的且低成本的实施方式的特征在于，所述旋转装置具有丝杠、特别是具有多线螺纹的滚珠丝杠。

在一种优选的实施方式中，丝杠具有在10mm至30mm之间的范围内的直径并且在一种特别优选的实施方式中具有在15mm至25mm之间的范围内的直径并且最优选为20mm。

此外，在一种优选的实施方式中，丝杠行程处于80mm至150mm之间的范围内并且在一种特别优选的实施方式中处于90mm至110mm之间的范围内。

在另一种特别优选的实施方式中，丝杠每完全旋转一次的行程长度处于在10mm至30mm之间的范围内并且在一种特别优选的实施方式中为20mm。

在与安全相关的领域内的一种特别优选的实施方式中，该实施方式的特征在于特别持续可靠的锁止和释放功能，所述线性锁止设备与能偏转的或能线性移动的固定装置、特别是安全护架耦联，用于有选择地固定人、物体或类似物。

文首提及类型的按照本发明的用于固定和释放人、物体或类似物的组件***由独立权利要求12所述的特征给出。因此，按照本发明的组件***的特征在于，设有按照权利要求1至11所述特征的线性锁止设备和固定装置，并且所述线性锁止设备作为用于所述固定装置的固定和释放机构起作用。

本发明的其他实施方式和优点由在权利要求中还列举的特征以及通过以下给出的实施例得出。权利要求的特征可以以任意的方式相互组合，只要这些特征不明显相互排斥的话。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施例详细描述和阐述本发明及其有利的实施方式和扩展方案。要从说明书和附图中得出的特征按照本发明可以单独地应用或者多个以任意组合地应用。附图中：

图1示出在使用按照本发明的示意性示出的线性锁止设备的情况下借助于组件***固定在座椅上的人的示意性侧视图，

图2示出线性锁止设备的各个功能装置的框图，

图3示出线性锁止设备的第一实施例的水平的纵剖图，

图4a示出在线性装置的第二运动状态中的按照图3的剖视图，在该第二运动状态中，线性装置能沿两个线性方向运动，

图4b示出在线性装置的第一运动状态中的按照图3的剖视图，在该第一运动状态中，线性装置能沿一个线性方向运动，

图5a示出在锁止装置的区域中的线性锁止设备的按照图4a的强烈示意性的横剖图，

图5b示出在锁止装置的区域中的线性锁止设备的按照图4b的强烈示意性的横剖图，

图6示出线性锁止装置的另一个实施例的水平的剖视图，此时着重于锁止单元，

图7示出在使用液压的线性锁止设备的情况下借助于组件***固定在座椅上的人的示意性侧视图(现有技术)。

具体实施方式

在图1中示出组件***18以及被固定的人P，其中，按照本发明的线性锁止设备10是组件***18的一部分。此外，组件***18包括能绕偏转中心Z沿偏转方向M1、M2偏转的固定装置16、弹簧17，该弹簧与固定装置16在偏转中心Z右侧耦联并且该弹簧在偏转中心Z左侧辅助支持固定装置16的向上的偏转运动(沿顺时针方向)。线性锁止设备10同样与固定装置16在偏转中心Z右侧耦联。在组件***18的一个运行状态中，固定装置16在偏转中心Z右侧沿线性运动L1、L2的两个方向被释放，并且在另一种运行状态中，固定装置16沿向下的方向L2(沿顺时针方向)被锁止。

与现有技术不同，本发明的构思在于，线性锁止设备10主要由纯机械的功能装置转组装而成。

在图2中示意性地示出所参与的功能装置的框图。首先，设有线性装置20，该线性装置能沿两个线性的运动方向L1、L2相对于固定的壳体移动。线性装置20作用于旋转装置30，该旋转装置能沿两个旋转方向R1、R2绕轴线旋转并且通过线性装置20的线性运动而旋转。可操控的锁止装置40与旋转装置30处于作用连接或者说与该旋转装置能置于作用连接，其中，在锁止装置40的被激活的状态中，旋转装置30能沿两个旋转方向R1、R2旋转(线性装置L1、L2的第二运动状态)并且在未被激活的状态中仅能沿一个旋转方向(R1或R2)旋转(线性装置L1或L2的第一运动状态)。锁止装置40借助于切换装置14操控，该切换装置例如由操作者和/或电子***引导。

在图3中与线性装置L1、L2的第二运动状态相对应地按照纵剖图示出线性锁止设备，亦即线性装置20关于壳体12滑动地支承并且能沿着所述两个线性运动方向L1、L2移动。线性装置20具有管单元26，该管单元与轴线X同轴地定向，在该管单元的背离壳体的端部区域上连接有第二耦联元件23。设有另一个第一耦联元件19，该第一耦联元件沿着轴线X设置在壳体12的对置的部分上。在管单元26的内侧上在面向壳体12的端部区域中在内周上连接有环形的丝杠螺母25，该丝杠螺母在面向轴线X的那侧上在表面上具有螺旋形的轮廓21。线性装置20在其外侧上在壳体12内部滑动地引导，其中，引导装置15构造为自引导装置，从而线性装置20能沿着轴线X线性移动。包围线性装置20的壳体12在引导装置15的区域中基本上具有套管状的形状。在线性装置20的侧向面向壳体12的周侧上设有第一滑键22，其中，第一滑键22在槽13中引导，该槽在壳体12的内侧上沿纵向延伸，由此，线性装置20沿着X轴线的运动距离也被限制。

此外，设有与轴线X同轴地定向的旋转装置。该旋转装置具有丝杠32，该丝杠嵌入到线性装置20的丝杠螺母25中，其中，线性装置20沿其中一个线性的运动方向L1、L2的移动被转化成旋转装置30绕轴线X沿所述两个旋转方向R1、R2中的相应一个旋转方向的旋转运动。两个轴向轴承单元11在旋转装置30的无丝杠的部分和壳体12之间构造的环形间隙中沿径向贴靠在这两个构件上。这两个轴向轴承单元分别通过壳体侧的凸缘33和旋转装置侧的凸缘34沿着轴线X被固定。因此，轴向轴承单元11沿线性运动方向关于壳体12固定旋转装置30。旋转装置30的旋转运动借助于第二滑键31传递到锁止装置40上。锁止装置40具有旋转轴承单元41，该旋转轴承单元又具有第一轴承元件43和第二轴承元件44。所述轴承元件43、44在该实施例中构造为环形体，其中，旋转轴承单元41构造为单向离合器并且第二滑键31嵌入到第一轴承元件43中。在单向离合器中特别的是，环形体彼此相对分别仅能沿一个旋转方向R1绕轴线X旋转地构造，并且沿相反的旋转方向R2的相对旋转被锁止。在外环形体(轴承单元44)上一体成型有制动盘48，该制动盘是锁止单元42的一部分。此外，锁止单元42具有两个环绕的制动衬片49，所述制动衬片连接到壳体12上。制动盘48和制动衬片49在该实施例中共同构成电磁制动器。未示出的弹簧在锁止装置的未被激活的状态中(在电磁制动器上无电压)起作用并且沿两个旋转方向R1、R2(线性装置的第一运动状态)锁止第二轴承元件44。在锁止装置40的被激活的状态中，制动衬片49由制动盘48克服弹簧作用继续运动并且第二轴承元件44被释放(线性装置的第二运动状态)。

在图4a中示出先前阐述的线性锁止设备10。锁止装置40或者说锁止装置42按照线性装置20的第二运动状态被激活，从而旋转装置30沿两个旋转方向R1、R2的旋转是可能的并且线性装置20能沿两个线性运动方向L1、L2移动，因为旋转单元41的两个轴承元件43、44沿旋转方向R1、R2不被锁止。

在图5a中示出在线性装置20的第二运动状态中锁止装置40和旋转装置30的简化的横剖图连同各个构件关于轴线X的所标明的可旋转性(箭头)。首先，被激活的锁止单元42不对旋转轴承单元41的第二轴承元件44发挥固定/锁止作用，从而第二轴承元件44能在两侧绕轴线X偏转。相对于第二轴承元件44仅能沿一个旋转方向运动的第一轴承元件43可以由于第二轴承元件44在壳体上缺乏力作用点而关于第二轴承元件44不发挥锁止作用并且因此也沿两个旋转方向R1、R2被释放，从而旋转装置30最终也能沿两个旋转方向旋转。

在图4b和图5b中，以类似的方式示出在存在线性装置20的第一运动状态时的线性锁止设备10或者说锁止装置40和旋转装置30，在该第一运动状态中，旋转装置30沿一个旋转方向R2被锁止。在此，锁止单元42未被激活(亦即在电磁制动器上不存在电压)，从而旋转轴承单元41的第二轴承元件44由锁止单元42固定在壳体上。因此，阻止第一轴承元件43沿一个旋转方向R1的旋转运动，因为第二轴承元件44被固定。因此，与第一轴承元件43处于固定连接的旋转装置30也仅能沿一个旋转方向R1旋转。

在图6中示出线性锁止设备10的第二实施变型方案，其中，仅观察在锁止装置40的附近区域中的区域并且存在以下运动状态，在该运动状态中，沿旋转装置30两个旋转方向R1、R2被释放。参照之前的实施变型方案存在以下区别，即，锁止单元42不是直接作用于旋转轴承单元41的第二轴承元件44，而是接触单元45与第二轴承元件44处于固定连接并且似乎共同实施所有旋转运动。在轴线X的区域中，被激活的锁止单元42处于左侧，借助于该锁止单元，接触单元45并且因此第二轴承元件44能间接地固定在壳体12上，由此，旋转装置30能沿一个运动方向锁止。第二滑键31、第一轴承元件43和轴向轴承单元11具有类似的或者说与在之前的实施例中相同的构造。与之前的实施例的另一个区别在于，切换装置14不是构造为电子的构件，而是构造为机械的、能偏转的开关，借助于该开关能激活锁止单元42。同样，该开关在另一种未示出的实施方式中也可以构造为按钮开关。

线性锁止设备10的原则上的工作方式可以按照图1如下面那样描述。通过作用于第二耦联元件23的外力，线性装置20可以(根据丝杠32的取向)或者仅移入或者仅移出。相应相反的运动方向可以仅通过由切换装置42发出的电的或手动的脉冲释放。这通过以下方式实现，即，线性运动经由例如构造为多线螺纹滚珠丝杠的丝杠32被转变成旋转运动。这样的丝杠的示例性的直径例如为20mm。丝杠每完全旋转一次的行程长度例如为20mm并且线性装置20的整个行程例如在80mm至150mm之间的范围内。也可以无问题地实现更大或更小的尺寸。单向离合器锁止沿一个方向的旋转运动。因此，线性装置20可以根据单向离合器沿哪个方向而仅移入或移出。在此，单向离合器32的外环形体例如经由电磁制动单元通过机械的弹簧保持。它可以通过施加电压被释放并且线性装置10可以逆着其最初的被锁止的方向运动，直至再次失去电压。

在此，单向离合器32的锁止或者说外环形体的固定可以通过锁止单元42(锁止***)实现，该锁止单元或者按照摩擦锁合的原理或者按照形锁合的原理工作。通常也不强制必需的是，锁止单元42直接作用于单向离合器。亦即，单向离合器也可以与其他构件/另一个构件耦联，所述构件通过外环形体的旋转运动同样以任意方式运动、优选一起旋转，并且锁止单元42发挥其对所述构件的锁止作用，从而外环形体仅能间接锁止。

Claims (12)

1.线性锁止设备(10)，线性锁止设备具有

-沿着轴线(X)可纵向移动地在壳体(12)中引导的线性装置(20)，其中，能借助于可连接的或集成的切换装置(14)至少在所述线性装置(20)的两个运动状态之间来回切换、亦即在以下两个运动状态之间来回切换：

-第一运动状态(L1或L2)，在所述第一运动状态中，所述线性装置(20)沿着轴线(X)在受限的路程内沿背离所述壳体(12)的运动方向(L1)或者沿面向所述壳体(12)的运动方向(L2)是可移动的并且沿相应相反的方向被锁止，并且

-第二运动状态(L1和L2)，在所述第二运动状态中，所述线性装置(20)沿着轴线(X)沿两个相反的运动方向(L1、L2)在受限的路程内是可移动的，

其特征在于，

-所述线性装置(20)直接或间接地作用于存在的旋转装置(30)，其中，所述旋转装置(30)能根据所述线性装置(20)的运动方向(L1、L2)沿不同的旋转方向(R1、R2)、特别是绕轴线(X)旋转，

-设有锁止装置(40)、特别是机械的锁止装置，所述锁止装置直接或间接地与所述旋转装置(30)处于或能置于作用连接，并且

-所述锁止装置(40)能由所述切换装置(14)操控，由此能在所述线性装置的(20)的第一运动状态(L1或L2)和第二运动状态(L1和L2)之间来回切换并且因此能在所述旋转装置(30)的可能的旋转方向(R1、R2)之间来回切换。

2.根据权利要求1所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述锁止装置(40)具有旋转轴承单元(41)，所述旋转轴承单元具有能旋转的第一轴承元件(43)和能相对于所述第一轴承元件旋转的第二轴承元件(44)，

-所述第一轴承元件(43)与所述旋转装置(30)直接或间接地耦联，并且

-所述锁止装置(40)具有锁止单元(42)，借助于所述锁止单元能锁止所述第二轴承元件(44)沿两个旋转方向(R1、R2)的旋转运动。

3.根据权利要求2所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述第一轴承元件(43)相对于所述第二轴承元件(44)分别仅能沿一个旋转方向(R2)旋转地构造，并且沿相反的旋转方向(R1)的相对旋转被锁止。

4.根据权利要求2或3所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述旋转轴承单元(41)构造为单向离合器，其中，所述第一轴承元件(43)和所述第二轴承元件(44)具有同轴地设置的、径向错位的环形体、亦即内环形体和外环形体。

5.根据权利要求2所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述锁止单元(42)构造为制动单元、特别是形锁合制动单元或摩擦锁合制动单元。

6.根据权利要求5所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述制动单元构造为电磁制动单元。

7.根据上述权利要求中任一项或多项所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-向所述旋转轴承单元(41)或所述第二轴承元件(44)上一体成型或连接接触单元(45)，所述锁止单元(42)作用于所述接触单元。

8.根据上述权利要求中任一项或多项所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述锁止装置(40)或所述锁止单元(42)能通过所述切换单元(14)操控/激活，其中

-所述切换单元构造为机械的、气动的、液压的和/或电子的构件。

9.根据上述权利要求中任一项或多项所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述线性装置(20)的第二运动状态(L1和L2)存在于所述锁止装置(40)或所述锁止单元(42)的被激活/***控的状态中，并且

-所述线性装置(20)的第一运动状态(L1或L2)存在于所述锁止装置(40)或所述锁止单元(42)的未激活/未***控的状态中。

10.根据上述权利要求中任一项或多项所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述旋转装置(30)具有丝杠、特别是具有多线螺纹的滚珠丝杠。

11.根据上述权利要求中任一项或多项所述的线性锁止设备，

其特征在于，

-所述线性锁止设备与能偏转的或能线性移动的固定装置(16)、特别是安全护架耦联，用于有选择地固定人、物体或类似物。

12.用于固定和释放人、物体或类似物的组件***(18)

其特征在于，

-设有按照权利要求1至11的线性锁止设备(10)和固定装置(16)，并且所述线性锁止设备(10)作为用于所述固定装置(16)的固定和释放机构起作用。