可控制射线透过率的嵌板 本发明涉及一种用于墙壁、屋顶、凉蓬、天窗、窗户等结构的可控制射线透过率的嵌板。
虽然用于上述的或类似的用途的嵌板已人所周知，它们是透明的、半透明的或不透明的，但是，它们的透光率是预定的，不能加以改变或改型。然而，透光率的可变性是很有用的，具体地说，在炎热季节，热的时候要减少日照，以降低空调成本，而在寒冷季节里，则要增加日照，以减少加热取暖费用。
因此，本发明地目的之一就是提供一种用于屋顶、墙壁、凉蓬、天窗、窗户等结构的、其射线透过率可随意调节到任何状态(从几乎完全透明或半透明调节到几乎完全不透明)的嵌板。
为实现本发明的上述目的，按照本发明，提供了一种可控制射线透过率的嵌板，所述的嵌板具有多个管状的隔室(其中至少有几个隔室可转动地安装了至少一个挡光件)和使上述管状隔室内的上述挡光件转动的机构，上述的挡光件的至少一个表面的至少一部分基本上是不透明的，其特征在于，当上述的挡光件转动时，可在至少一个角度位置上基本上阻挡射线透过上述嵌板，而在多个其他的可选择的角度位置上，可具有多种不同的射线透过率。
下面参看附图结合某些最佳实施例说明本发明，以便更充分地理解本发明。
在下面具体参考附图的细节时，要强调的是，图中所示的具体实施例是示范性的，只用于简单说明本发明的最佳实施例，提出这些实施例是为了说明什么是最有用的，并且使人容易理解所说明的本发明的原理和概念，在这方面，没有更详细地示出本发明的结构细节，但却是要了解本发明的基本原理所必需的，文中参考附图的说明可使熟悉本技术的人们知道如何在实践中实施本发明的多种型式，附图中：
图1是本发明的完全装配好的嵌板的透视图；
图2是在屋顶结构的檩条上安装嵌板的第一种结构；
图3是一种不同型式的导轨；
图4是在屋顶结构的檩条上安装嵌板的第二种结构；
图5是本发明板件的隔室的第一种截面形状；
图6～8是其他可用的隔室截面形状；
图9是本发明的挡光件的最佳实施例的透视图；
图10是图9的位于隔室内的挡光件的端视图；
图11是挡光件的另一个实施例的透视图；
图12是挡光件的又一个实施例的透视图；
图13是图12的挡光件的一种改型；
图14是挡光件的再一个实施例的端视图；
图15是本发明的嵌板的分解视图；
图16是组装好的传动机构之一部分的放大透视图；
图17和18是带动挡光件转动的不同机构的透视图；
图19a～19d简单示出挡光件的不同的极限位置；
图20是嵌板的又一个实施例的正视图，其中包含图9的挡光件的改型；
图21是图20的实施例的分解图；
图22是部分嵌板的透视图，示出马达、多个齿轮箱和传动轴；
图23是沿图24的ⅩⅩⅢ-ⅩⅩⅢ面的齿轮箱的剖视图；
图24是齿轮箱的顶视图；
图25是沿图24的ⅩⅩⅤ-ⅩⅩⅤ面的齿轮箱的剖视图；
图26是图23的齿轮箱的剖视透视图；
图27是联轴节的指状传动件的侧向透视图；和
图28是夹紧在嵌板上的机械组件的侧视图。
下面参看附图。图1是本发明的整个嵌板的透视图，其板体2由多个隔室4组成并具有一个大致平坦的上表面。该隔室4最好是用诸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚氯乙烯之类的塑料制成的整体的透明的挤压件的一部分，但是，也可以通过挤压成单个的隔室，然后采用一种公知的方法(粘接法、超声波焊接法，等)将它们边对边地连接起来组成一个完整的板体2而制造出嵌板。板体2朝阳的上表面本身最好进行一种公知的处理，使之可阻止紫外线透过。下面将讨论隔室4的各种可任选的横截面形状。
本说明书所用的术语“光”，其意思不仅包括可见光的波谱范围，而且包括低于和/或高于上述波谱范围的电磁射线的波谱范围。
在隔室4的内部可转动地安装多个挡光件6，其目的是基本上挡掉沿一个角度位置上射入的光，而在多个其他的角度位置上则具有多种不同的透光度。上述的挡光件6可能采取的结构将在下面说明。挡光件6的转动由下面要说明的一种机构来控制。
通过两个托架10将电动马达8(最好是12V的直流齿轮马达)安装在由下板件12、上板件12′和盖板14构成的壳体上，图1中盖板14被部分地剖开以便示出下面将要说明的机构的一部分。
板体2的后端由一个塑料的或金属的模压件15封住，其第1个和最后一个隔室4内不一定安装挡光件6，因为，如图4所示，在某些实施例中，第一个和最后一个隔室4用来将嵌板安装在屋顶结构的檩条上。
另外，由于挤压工艺的原因，板体2的宽度受到限制。但在长度方面上则不受这种限制，所以，可通过将板体切成所需长度并将它们并列地固定在屋顶结构的檩条上而盖住屋顶。因此，嵌板必须按照既具有机械强度又能防水的方法边对边地连接起来。
图2～4清楚地示出许多解决上述问题的办法中的两个办法。在第一实施例(图2)中，板体2具有沿两个纵向边延伸的凸缘16，该凸缘16的内表面呈锯齿形。还具有一个挤压的空心翼形铝制导轨18，导轨的两翼与相邻两个板体2的空的隔室4′(包括它们的相应的凸缘16)相配合。在导轨道18与所示位置上的相邻板体2通过螺钉20牢牢固定到屋顶结构的檩条P上之后，将带有相匹配的锯齿形翼件24的U形夹紧导轨22推过相邻板体2的凸缘，从而产生强大的夹紧力。为了获得更大的刚性，可用合适成形的铝制导轨26(图3)代替上述的塑料导轨22。
另一个解决办法示于图4。在空的隔室4′内装入一个铝质挤压件28，沿纵向全长充满隔室4′，使之具有机械强度。可用两种或更多的型面；一种是与隔室4′的圆形底面相配合的槽形底型面30，另一种是座落在板体2上表面上的双翼板式顶型面32，并借助于螺钉20迫使两个相邻板体2(图中仅示出一个)紧靠在檩条P上。
隔室4可具有各种各样的横截面形状。例如，图5的盾形，更精确地说，在沿其内表面的圆形部分上带有棱形的锯齿面34，这种锯齿面34既美观又具有光学作用。其美观作用是双重的，即：所形成的纵向线本身令人感到舒服，而且，锯齿面也掩盖了隔室的“内部结构缺陷”，具体说来是掩盖了由于挡光件6的转动对光滑内表面所产生的划伤和磨损痕迹。从光学上说，棱形的齿面可产生一种柔和的漫射光。第二种型式的截面在板体2的上表面之下设置了另一层附加层36，用以改善绝热性能。在所有隔室4内，其内部高度最好大于内部宽度，从而使嵌板的挠曲不会产生干扰。
图6示出一种隔室4的矩形截面。其中，板体工具有两个平坦的表面。
图7示出一种隔室4具有圆形的截面，本实施例的板体2也具有两个平坦的表面。
图8示出隔室4的另一种盾形截面，其顶面是波浪形的。
前面已提到，挡光件6可转动地安装在隔室4内，它们的表面具有一个基本上不透明的部分，该部分在隔室4内的角度位置决定了隔室的透光度，因此，可根据天空情况和/或太阳的位置，通过控制上述的角度位置在最大值与最小值之间控制上述的透光度。
图9示出挡光件6的最佳实施例。分别由垂直肋37′和水平肋37增强的截面是大致为对着稍大于180°弧度角的半圆形。其上表面38大致是平坦的，并且通过一些公知的方法例如涂漆、涂上不透明层或通过共挤压法加上一层不透明的塑料层等使上表面38不透明。上表面38由两条凸出到半圆形下表面42之外的珠状边40侧向定界。根据隔室4总长度的不同，珠状边40每500～1000mm设置两个彼此相对的缺口或者说凹槽44，在该凹槽44上卡入塑料环46。这些塑料环46用于支承隔室4内的挡光件6，并形成与隔室4的底部唯一的接触，这一点在图10可清楚地看出。这种安装挡光件6的方法的好处是挡光件6对于风或雪负荷造成的檩条之间的嵌板的挠曲颇为敏感。这种挠曲若未达到异常大的程度，是不会妨碍挡光件6的转动的。实际上，安装挡光件6的塑料环46可保证长度达12米以上的嵌板顺利地作业。
图11示出图9的挡光件6的一种改型，它们的差异在于，在水平肋37以上的型面部分45是燕尾形的。另一个差异是环47，该环是对分的，其劈开部分带有支撑在表面38上的支腿48。与环46相比，环47的优点是，环46只安装在挡光件6的两端，且必须沿挡光件6滑动一段较长的距离(挡光件6可长达12米)，而环47则可通过弹性变形而张开，并可快速扣入它们各自的凹槽44内而不必沿挡光件6滑动。
图12示出挡光件6的另一个实施例，该挡光件6由一个中心杆50和两个叶片52组成。中心杆50支承在隔室4的两端，而叶片52在隔室4内转动。虽然对于要求短的挡光件的情况例如窗户或天蓬来说，本实施例的挡光件只需支承在其端部，但是，这种类型的较长挡光件还必须沿其纵向范围设置一个或多个支承点。
图13示出图12的挡光件的一种改型，其中的叶片52不是实心的，而是由许多窄条54甚至是硬毛组成的。这种结构可减少嵌板挠曲的干扰影响。
图14示出挡光件6的又一个实施例，该挡光件6为圆形截面的塑料管56。对该管56的约半个圆周通过涂漆、涂上不透明层或采用共挤压法压上不透明的塑料层而使之变成不透明。
下面详细说明带动挡光件6的机构。
图15是这种传动机构的分解视图。动力传递十分简单：马达8通过联接器60A、60B带动多个齿轮58中的一个，每一个齿轮58安装在一种3件十字联轴节(一种在输入轴与输出轴之间缺乏对准的十分宽容的联轴节)的第一件上。所有齿轮58与下齿条64和上齿条64′相啮合，每个齿条分别可滑动地座落在分别设置在下壳体12和上壳体12′内的凹槽66、66′(虽然图中只设置一个齿条64，但纯粹的扭转，也就是无侧向分量的转动力，需要两个齿条)上。
为齿轮直接由马达8带动而转动时，便使齿条64、64′在各自的凹槽66、66′内沿相反方向滑动，从而使齿轮58的支架转动。第一联轴节件62A通过第二件62B使第三件62C转动，第三件62C输出端的形状做成与挡光件6的内腔相配合，故可使挡光件6转动。
下面参看图16，从图中还可看到一个牢牢地安装在下壳体件12与上壳体件12′之间、并带有一个用于支承第一联轴节件62A的轴的孔70的支承壁68。第三联轴节件62C通过第一个环46支承在隔室4内。
从图16还可清楚地看到图15中对分的壁72、72′，该对分的壁72、72′可通过阻止联轴节件62C与62B脱开而保持由节件62A、62B和62C组成的每个联轴节的完整性。半圆形凹槽74不支承第三联轴节件62的轴环76，它实际上是用于使联轴节适应不可避免的对中偏差。凹槽74的直径必须比轴环76的直接大得多。
图15还示出(从图16看更清楚)带有一个稍有锥度的孔的环78，若将该环78推到齿轮58的带槽的稍有锥度的衬套80上，便将衬套80卡紧在齿轮58的轴82上。
图16还示出安装橡胶绳的槽84，上述的橡胶绳在组装的机构安装在板体2上(见图1)时起到密封件的作用。在上壳体件12′上也明显地设置类似的槽。
图15还示出两个限位开关86、86′，该限位开关86、86′限定了齿条位移的极限，从而也限定了挡光件6的转动。该转动的极限在下面进一步说明。显然，上述限位开关86、86′也可以是齿轮马达8的整体部件。
图17和18示出挡光件6的另一种转动机构，这种机构虽然可用于图12或13所示的挡光件，但是也可通过改型与上述的齿条和齿轮机构一起使用。采用与将齿轮58(图16)牢固地安装在联轴节轴82上所用的弹簧套筒夹头相同的机构将连杆88(图17)固定到图12的叶片52的杆件50上，每个连杆88具有一个销子90。带有合适尺寸并隔开分布的孔的杆92(图18)插上所有上述的销子90，当一个连杆88与马达8相连接时，便将转动传递给所有的连杆88，并传递给所有的叶片52。
下面说明挡光件6的转动范围及其控制方法：
首先，如图19a～19d示意图所示，从挡光件6的完全不透明的位置(此时挡光件6的不透明表面38大致平行于板体2的表面)开始，将挡光件6限制在沿顺时针和逆时针方向转动90°的角度范围，这种限制通过由齿条64(图15)拨动的限位开关86、86′来实施。从遮挡位置开始(图19a)，沿顺时针方向转动，其表面38掠过天体半球的第一个90°弧，然后由限位开关86挡在图19b所示的位置上，此时表面38垂直于嵌板表面，也就是说，若太阳处于其最高点时，具有最大的透光度。要使表面掠过第二个90°弧时，转动方向必须颠倒过来、使挡光件6返回并通过不透明位置(图19C)，然后掠过第二个90°弧，并由限位开关86′挡住挡光件6。
图20～28示出本发明嵌板的另一个实施例。板体2基本上与前面所述实施例的相同，其隔室4是图6所示的矩形的，其挡光件6属于图9所示的型式，但也可是如图20所示的另一种结构，即带有整体径向隔板39的整管状，上述隔板39是用不透明的塑料通过与透明管状件共挤压而制成的。板体2安装在屋顶檩条上的方法与前面结合实施例所说明的方法相似。
图21示出电动马达将转动传递给挡光件的过程。可以看出，电动齿轮马达8通过两个齿轮94、96带动延伸过嵌板整个宽度(见图22)的带槽的传动轴98。每个隔室4中都有一个齿轮箱100，齿轮箱100内安置一个与轴98键接并与蜗轮104相啮合的蜗杆102，上述蜗轮104也安置在齿轮箱100内并与联轴节108的轴106键接，上述联轴节108构成前面所述机构与挡光件6之间的连接。
值得注意的是，上述的联轴节108比前面所述实施例的图15、16所示的3件式十字联轴节62A、62B、62C简单得多。这种十字联轴节，正如先前所述，对于输出轴与输入轴之间的不对中性是十分宽容的，所以需要注意隔室4之间在塑性挤压中产生的不可避免的距离变化。在本实施例中，这个问题通过在齿轮箱100中安装整体的联轴节108而得到解决，上述的齿轮箱100通过它上面的槽110而使其只有在导轨112上移动的一个自由度，因此可使每个齿轮箱100以及每个联轴节108找到其相对于相应隔室4的正确位置。导轨112是承接整个机构(包括通过托架115安装在铝成型件114上的马达)的铝成型件114的一部分。板体2被紧紧地夹持在铝成型件114与另一个也用作盖板的成型件116之间。
图23～26示出齿轮箱100及其相关零件。涡杆102可沿轴98滑动，并且通过键118(图23)由轴98带动它转动。上述涡杆102与键接在联轴节108的轴106上的蜗轮104相啮合。如图23和26所示，轴106安装在齿轮箱100内的位置和尺寸合适的孔120(图21)内。严格地说，蜗轮104应是螺旋形的，其齿的螺旋角与蜗杆102的螺旋升角相对应。虽然为了获得最大效率和使用寿命，这确实是合适的解决办法，但是，考虑到所需的速度很低且所需的力较小，故设置简单的直齿轮也可。由于所有的传动零件(轴98除外)最好都用塑料模压件，所以，螺旋齿轮件的脱模较为复杂，因为需要有一种附加机构来产生所需的螺旋形脱模运动。
轴106端接一个法兰122，上述法兰122有3/4左右的圆周的厚度减掉一半。作为齿轮箱100的整体部分的环段124伸入上述的高度下降部位，这一高度下降部位起到挡块的作用，并可作为装配板件时的基准点。在图23、24、26尤其是图27的透视图上还示出指状传动件126A、B、C、D，这些指状件是联轴节108的整体部分，其形状可进入由肋37、37′(图21)构成的空间，并可带动挡光件6(见图21)。如果使用图20所示的挡光件6的圆柱形改型，上述的指状传动件126的形状必须加以显著改变。
图28是板体2下端的侧视图，成型件114和116夹紧在板体2上，在成型件114与116之间接纳包括马达8在内的全部机构。通过位于盖板116的槽内并沿板体2全宽度延伸的密封件128保证防水性能。
本实施例也可设置形成极限位置的限位开关，该开关本体固定在上述机构的静止部位上，并由一个移动部件拨动。
显然，通过控制机构8可使挡光件6停止在由限位开关限定的极限位置之间的任何角度位置上。这种操作可以是手工作业或自动作业。通过操作弹簧加载的极性转换按钮可实行人工控制。还需要一个含有稳压器和热熔保险丝以保护马达8的电源。为了进行满意的自动控制，最好采用一种由微机控制的步进马达，上述微机按照一种具有有关嵌板正确操作的全部参数的程序进行工作，所述的参数例如有顺时针和逆时针方向转动的极限(因此就不需要设置限位开关)、挡光件6的开启度与光检测器测出的主光的关系、根据透过嵌板的取决于自然光的人工照明的减弱度、在过载时使马达停止工作等等。
显然，用户可以经常不考虑上述的程序或引入所需要的任何变化，上述程序也可设计成可在周末或休假过程中断开系统的电路。
本发明的嵌板可在水平的、垂直的、倾斜的、甚至稍带弧度的所有位置上工作。
虽然上面所述的传动机构确实是最佳的选择、但是其他类型的传动机构例如链传动或定时皮带传动也可以用。
虽然在上面说明中，术语“人工操作”意味着人工开动齿轮马达8，但是，应当明白，上述的各实施例也可设想其中的本发明的嵌板也可由人工操作，而不是由齿轮马达来带动，或者说除了由齿轮马达带动以外，再加上人工操作。
显然，熟悉本技术的人们都明白，本发明并不局限于上面所述实施例的细节。本发明可以在不违背其精神和基本特征的情况下以其他的形式实施，因此，所示的实施例在所有方面都应视为是示范性的而不是限制性的。本发明的范围应由所附权利要求规定而不是由上述的说明限定。因此，所有的符合与所附权利要求等效的意思和范围的改变都应包括在本发明的范围之内。