一种小型离合器及使用了此离合器的电机、电动窗帘.pdf

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

本发明所述的小型离合器是一种纯机械式的小型离合器，不需要外加任何能源即可非常便捷的实现离合，轻便、简单、无功耗，特别适用于由电机带动的电动窗帘。下面以应用在电动窗帘的电机中的小型离合器为例进行说明，所述的电动窗帘包括电机及与电机的输出端传动连接的带动帘布运动的小车，小型离合器设置在电机与小车之间。

作为本发明的一种实施例的小型离合器主要包括三部分：卡块、作为主动轮的凸轮、及作为被动轮的凹口壳；所述的凸轮设置在凹口壳内，凸轮向凹口壳内壁的方向凸出并邻接；所述的凹口壳的内壁上设有可部分容纳卡块的凹口；所述的卡块可在凸轮未向凹口壳内壁凸出的部分与凹口壳之间的间隙内移动；其中，凸轮向凹口壳内壁的方向凸出并邻接的部分可称之为邻接部分；凸轮的邻接部分靠近凹口壳内壁的位置处与凹口壳内壁邻接的外壁可称之为邻接外壁，邻接外壁的两侧分别与凹口壳的内壁及邻接外壁呈一定夹角的两边可称之为斜边外壁。所述凸轮靠近凹口壳内壁的位置处的斜边外壁与凹口壳的内壁之间的夹角为锐角。

当作为主动轮的凸轮转动时，凸轮凸出的邻接部分将卡块推向凹口壳的方向，由于离心力及斜边外壁的作用，卡块一边受到凸轮转动的推力，一边受到沿轴心向外的离心力；当卡块滑到凹口壳内壁上的凹口处时，卡块会部分陷入凹口壳上的凹口中，由于凸轮与凹口壳的内壁邻接，未陷入的部分会卡住凸轮；又由于凸轮靠近凹口壳内壁的位置处的斜边外壁与凹口壳的内壁之间的夹角为锐角，使得作为主动轮的凸轮的斜边外壁会一直给卡块一个沿轴心向外的压力，使得卡块卡紧在凹口壳的凹口中；作为主动轮的凸轮通过卡块带动作为被动轮的凹口壳一起转动，实现离合器合的过程。而当凸轮停止转动，凹口壳受到外力，可先沿凸轮转动的方向微转一些，凹口壳的凹口中的卡块受到凹口的向心方向的外力，就会从凹口中弹出，进入到凹口壳与凸轮未向凹口壳内壁凸出的部分之间的间隙中，此时凹口壳即可自由转动，实现离合器离的过程。

在将上述小型离合器安装到电机，应用在电动窗帘中时，离合器作为主动轮的凸轮与电机的输出轴固定，作为被动轮的凹口壳与电动窗帘带动帘布运动的小车固定；当电机启动转动时，电机的输出轴带动凸轮转动，凸轮通过卡块卡住凹口壳，凹口壳带动小车在电动窗帘的帘布运动，实现离合器合的过程；当电机停转时，可手动拉拽帘布，促使凹口壳先沿凸轮转动的方向微转一些，使得卡块先从凹口壳的凹口中脱离进入到凹口壳与凸轮未向凹口壳内壁凸出的部分之间的间隙中，实现离合器离的过程，此时就可以手动拉动帘布自由移动了。

对于可以进行正反转的电机，需要小型离合器也能同时进行正反两个方向上的离合；对于这种情况，可将离合器的凸轮靠近凹口壳内壁的位置处的两侧的斜边外壁与凹口壳的内壁之间的夹角皆设为锐角，实现离合器的双向离合。为了使双向离合步调一致，凸轮两侧的斜边外壁可呈轴对称设置。

作为本发明的另一种具体的实施例的小型离合器的结构如图1-图3及图6所示，所述的离合器包括卡块32、凸轮31、及凹口壳33；所述的凸轮31作为主动轮，通过圆心处的扁孔311与与此扁孔配合的电机2的输出轴20固定；所述的凹口壳33则作为被动轮与电动窗帘的小车22固定。

其中，卡块32可采用磁性件；对应的，所述凸轮31设置在一个由导磁件制成的盘片312上，凸轮31本体则为非导磁件；凹口壳33等其他构件也皆为非导磁件；其中，盘片312的直径不大于凹口壳33的最小直径；凸轮31设置在凹口壳33与盘片312之间。这样的设计使得当卡块32处于凹口壳33的凹口331中时，只要凸轮31不再对卡块32挤压，卡块32就会受到向心方向的磁力，更自动迅速的从凹口331中回到凹口外的盘片312上。而且，导磁件制成的盘片可以给磁性件制成的卡块以稳定的磁力吸引，减少了卡块受到的重力对卡块的运动状态的影响，使得此离合器以什么方位安装都可以很好的工作。

为了更好的实现离合，卡块32可为圆柱卡块，对应的，凹口壳33上的凹口331为弧形凹口，圆柱卡块与弧形凹口的直径一致，弧形凹口的深度小于圆柱卡块的半径。使得在凸轮主动转动时，圆柱卡块进入弧形凹口的行程最小，能更加顺利地卡住凹口壳，使三者同步转动。

进一步的，如图2、图3所示，凸轮两侧的斜边外壁315上靠近凹口壳33的位置处分别设有第一接触面316，第一接触面316与凹口壳的内壁之间的夹角为锐角，第一接触面316距离凹口壳33的距离与弧形凹口331的深度的距离之和小于圆柱卡块32的直径。在凸轮31主动转动时，第一接触面316可以将圆柱卡块32更好的卡在凹口壳33的弧形凹口331内，圆柱卡块32能更加稳固地卡住凹口壳33，使三者同步转动。而凸轮的斜边外壁315上离凹口壳33较远的一端还可以再设有与第一接触面316邻接的第二接触面317；第二接触面317与凹口壳33的内壁之间的夹角小于第一接触面316与凹口壳33的内壁之间的夹角，且大于斜边外壁315其他位置处与凹口壳33的内壁之间的夹角。在圆柱卡块32还没有进入到凹口壳33的弧形凹口331中，圆柱卡块32也没有接触到夹角更小的第一接触面316时，受到第二接触面317所给的较大的离心的分力，更加迅速的进入到弧形凹口331中去，并由第一接触面316卡紧。其中，第一接触面可以设计为弧形，以贴合圆柱卡块的外形，使得第一接触面与卡块之间为面接触，减少磨损，延长离合器的使用寿命。

为了能使圆柱卡块32可以最短距离地进入到凹口壳33的弧形凹口331中，可以使凸轮31与凹口壳33内壁之间间隙的最大距离与圆柱卡块32的直径相适应，即凸轮31与凹口壳33内壁之间形成的间隙仅略宽于圆柱卡块32的直径，使得在保证圆柱卡块32可以在凸轮31与凹口壳33内壁之间的间隙自如的移动的前提下，尽可能的减小此间隙的宽度，圆柱卡块32虽然可以在间隙中自如的移动，但其几乎是贴着凹口壳33的内壁进行移动的，因而能以最短距离地进入到凹口壳33的弧形凹口331中，以最快的速度实现离合器合的过程。

为了使卡块32可以以一个更短的行程进入到凹口壳33内壁的凹口331中，加快离合的速度，凹口壳33内壁中可以设置两个以上的凹口331。当然，凹口壳33中仅仅设置一个凹口也是完全可以实施本发明的。

为了能对电动窗帘进行自动限位停止，需要能对电动窗帘帘布的位置进行监控，可通过对离合器连接电动窗帘帘布的小车22的离合器的凹口壳33的转数进行计数。可以在离合器3中设置与凹口壳33连接的同步转动的信号磁体(图中未示出，可设置在凹口壳内未容纳凸轮的一侧)，这样，就可以通过霍尔元件(图中未示出)等器件对凹口壳33的转数进行计数，以便于对使用了此离合器的电机进行限位设置。信号磁体最好成对出现，凹口壳转动时可以更好的保证其同心度，信号磁体的个数越多，其转数计数的精度就越高。经过多次实践，在凹口壳内均置八块信号磁体，可达到计数精度与成本考量的最佳效果。

图4、图5则示出了本发明的又一种实施例，与图1-图3中的离合器不同的是，本实施例中的离合器的凸轮与凸轮底部的盘片是分离的，盘片固定不转，而凸轮则同样的通过扁孔由电机的输出轴带动转动。由于盘片需要为导磁件，而凸轮则需要为非导磁件，这样的设计更易制造。

凸轮被设计为梭形，呈轴对称，设有两处向凹口壳内壁的方向凸出并邻接的邻接部分318；对应的，卡块也为两个，分别置于凸轮的两个凸出的邻接部分将凹口壳隔开形成的卡块空间319中。凸轮中设置两个呈轴对称的向凹口壳内壁的方向凸出并邻接的邻接部分，结合两个卡块，使得凸轮和凹口壳在卡紧的时候，两点呈一直线同时受力卡紧，凹口壳转动时的同心效果更好。而为了快速的卡合卡块，凹口壳中的凹口被设计为四个。这种离合器在离合效果、同心度、制作精度及成本控制方面都非常好。

当电机的输出轴20转动，进而带动凸轮31转动时，圆柱卡块32还没有进入到凹口壳33的弧形凹口331中，也没有接触到夹角更小的第一接触面316，圆柱卡块32一边受到凸轮转动的推力，一边受到离心力及第二接触面317给的沿轴心向外的离心分力；圆柱卡块32受到第二接触面317所给的较大的离心的分力，凸出的邻接部分318将卡块推向凹口壳的方向；在到达弧形凹口331处时，由于离心力的作用，磁性的圆柱卡块克服其与导磁件的凸轮下的盘片之间的吸引力，迅速的进入到弧形凹口331，部分陷入凹口壳上的凹口中，由于凸轮与凹口壳的内壁邻接，未陷入的部分会卡住凸轮的第一接触面316，由于第一接触面316与凹口壳的内壁之间的夹角为锐角，使得作为主动轮的凸轮的第一接触面316会一直给卡块一个沿轴心向外的压力，使得卡块卡紧在凹口壳的凹口中；作为主动轮的凸轮通过卡块带动作为被动轮的凹口壳一起转动，实现离合器合的过程。而当凸轮停止转动，凹口壳受到外力，可先沿凸轮转动的方向微转一些，凹口壳的凹口中磁性的圆柱卡块受到其与导磁件的凸轮下的盘片之间的吸引力以及凹口给的向心方向的外力，就会从凹口中弹出，进入到凹口壳与凸轮未向凹口壳内壁凸出的部分之间的间隙中，此时即使电动窗帘的电机停转，带动窗帘帘布一端的凹口壳也可自由转动，实现离合器离的过程，此时就可以手动拉动帘布开合了。

可是上述设计在离合器从合到离的过程中，还需要手动先沿凸轮转动的方向微转一些，才可以让卡块从凹口中脱离，使用较为不便，为了更方便用户使用，还可以在电机的控制部分设置反转控制模块，用于控制电机在停转前反转一定角度。具体角度的设计，可根据凹口壳内部中凹口的数目设计，只要能使得卡块从被凹口壳和凸轮卡紧的状态中脱离出来即可，如凹口数目为2个时，反转圈数需小于半圈；而若凹口数目为4个，则反转圈数则需小于四分之一圈。这样的设计使得电机停转时，离合器都自动处于离的状态，用户可以直接手动拉动窗帘。

本发明所述的离合器尤其适合应用于下面所述的电动窗帘中。如图6所示，所述的电动窗帘的电机驱动系统包括：导轨1、和用于带动窗帘帘布开合在导轨1上滑动的小车22，所述的电机2就设置在小车22上；电机的输出轴20上直接轴向设置有转轮，转轮压在导轨上，通过转轮的转动，由电机自身带动窗帘开合，带动电机在导轨上运行。离合器3就设置在电机的输出轴及小车22之间。为了便于展现本实施例的主要结构，图6的导轨长度是截断的；在实际应用中，导轨的长度可根据具体需要随意设置。

由于上述电机本身就挂在小车上随小车一起移动，电机部分的体积及重量都受到很大程度的限制，而本发明所述的离合器结构简单，且是机械式离合，不需外接电源，尤其适合此种电动窗帘。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。