专利名称：闭门器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制门从打开位置运动到关闭位置的一种闭门器。
背景技术：
闭门器通常被装配到门或门框上，且通常包括具体为弹簧形式的用于储存能量的ー种机构。在门打开的过程中由弹簧储存能量，以及释放该能量来导致门的自动关闭。在一种常规类型的闭门器中，用于耦联到门的转轴随着门的打开运动而旋转。转轴率禹联到传动机构，该传动机构将旋转运动转变成活塞在细长闭门器外壳内在第一方向上 的直线往复运动。弹簧使得活塞在相反的第二方向上偏置，以迫使门到达关闭位置，以及门在打开和关闭位置之间的运动速度受控于从活塞一侧经由适于限制流体流动的通路到另ー侧的液压流体流动。在一个实例中，传动机构是随着转轴一起旋转以及驱动齿条平移的ー个驱动齿轮，齿条被连接到活塞。在其它实例中，凸轮耦联到转轴，并直接或间接作用于活塞的一部分上。所述种类的闭门器需要弹簧施加预定的力，该カ是相对较高以便抵抗门的打开，从而满足消防法规的要求。门的初始打开行程一旦完成，则抵抗力不必如此之高。在打开运动结束时，希望该抵抗力略微增大，以便为用户提供一种制动的感觉。传统的弹簧在如图I所示的压缩过程中具有线性弹簧カ特性。弹簧应力随着门打开而增加，以便传递较高的力量，这会导致弹簧过早失效。诸如凸轮或运动连杆的机构通常被结合到闭门器内以便实现カ的改变，这样力会更紧密接近于所需的力的量变曲线。但是这种机构的引入降低闭门器的整体效率，因此需要更大的弹簧カ来获得所需的输出力。这通常意味着需要结合更大的弹簧和机构，因此闭门器外壳也相应较大。
发明内容
本发明的ー个目的是消除或减轻至少ー个前述缺陷。本发明的另ー目的是提供一种改进或另外类型的闭门器。根据本发明的第一方面，提供ー种用于耦联到门的闭门器，包括外壳和设置于外壳内以便随着门在打开和关闭位置之间的运动而相对于外壳运动的驱动构件、耦联到驱动构件的至少ー个第一磁性装置、耦联到外壳的至少ー个第二磁性装置，其中至少ー个第一和第二磁性装置被设置在外壳内以使得它们的异性磁极相互面对，这样它们之间存在磁性吸引力，由此外壳和驱动构件之间的相对运动导致至少ー个第一和第二磁性装置在近端和远端位置之间的相对运动，至少ー个第一和第二磁性装置通过磁性吸引力被偏置到近端位置，第一和第二磁性装置的至少ー个是永久磁铁。在使用过程中，利用磁性吸引力来提供将门偏置到关闭位置的力。通过使用磁铁，对于门和磁铁的短距离运动而言该カ是相对较高的，当磁铁运动到远端位置时，该カ相对较快地减小。该カ还被操作成提供抵抗门打开的阻力。磁性装置可以是永久磁铁、电磁铁或磁性物质(诸如像铁磁性材料)，其限定用于吸引到异性磁极的极片。因此，闭门器机构是简单且紧凑的，从而允许其可装配到相对受限的空间内，特别是因为不需要较大弹簧来施加较大的力，该较大的カ是用于产生关门所需较大力矩而所需要的。具体的，它可被隐藏于门或门框的合页内。 取决于闭门器、门和门框是如何连接的，驱动构件可在固定的外壳内旋转，或外壳可随门围绕固定的驱动构件旋转。例如，闭门器的外壳可被设置于门内或其上，设置于门框内或其上，或设置于门在其上方通过的地板上。驱动构件可为任何合宜的形式。例如，其可被设置于外壳内以便绕轴旋转。驱动构件可为转轴的形式。驱动构件和外壳的相对运动可由任意合适的机构转变成用于使得至少ー个第一和第二磁性装置分开的运动。类似的，当磁性装置未处于近端位置吋，磁性吸引力将它们朝向近端位置偏置，以及该方向上的任意这种运动通过所述机构转变成驱动构件和外壳的相 对旋转。例如，所述机构是活塞和凸轮配置。至少ー个第一磁性装置可通过活塞和凸轮配置耦联到(直接或间接)驱动构件。活塞可往复地被设置于外壳内。活塞可以以直线路径在外壳内运动。凸轮可被耦联到驱动构件。例如，该凸轮可安装在驱动构件上以便随其旋转。实际上凸轮可与驱动构件一体形成。该凸轮优选地限定用于与活塞直接或间接啮合的ー凸轮表面，以便使得当凸轮表面绕轴旋转吋，导致活塞的往复运动。凸轮可被连接到驱动构件，这样凸轮绕轴随驱动构件进行旋转。活塞可为凸轮从动件，且可具有用干与凸轮表面相互作用的凸轮表面。凸轮可偏心安装到驱动构件的旋转轴上。至少ー个第一磁性装置可以由活塞支撑，这样它随着活塞往复运动。具体地，至少ー个第一磁性装置可被容纳在活塞的凹穴或其它腔内。活塞可限定其内容纳至少ー个第二磁性装置的开ロ。活塞可被配置成往复运动，这样开ロ相对于至少ー个第二磁性装置(其相对于外壳是固定的)相对运动。可提供至少ー个第一偏置构件，诸如像压缩弹簧，以便进ー步将至少ー个第一和第二磁性装置朝向近端位置偏置。一旦磁性吸引力由于至少ー个和第二磁性装置朝向远端位置运动而减小时，则至少ー个第一偏置构件提供占优势的一个偏置力。至少ー个第一偏置构件可被配置成将活塞朝向凸轮偏置。其可被设置于外壳的固定壁和活塞之间。固定壁可被形成为外壳的一部分，该外壳内容纳至少ー个第二磁性装置。至少ー个第二磁性装置可被纳在相对于闭门器的外壳固定的磁铁外壳内。可提供至少ー个第二偏置构件，当至少ー个第一和第二磁性装置接近远端位置时其将偏置力施加到活塞上。该第二偏置构件可被置于外壳的端壁和活塞之间。第一和第二磁性装置都可为永久磁铁。
现在将參照附图仅仅通过实例的方式对本发明的具体实施例进行描述，其中图I示出传统压缩弹簧的カ的图；图2是通过根据本发明闭门器的剖面图，示出第一构造；图3是沿图2的线A-A的剖面图4是相应于图2的剖面图，但是示出第二构造；图5是沿图4的线B-B的剖面图；图6是示出适于利用本发明的闭门器打开和关闭门的示例性的力的量变曲线图；以及图7是连接到臂和导轨的图2至图5的闭门器的透视图。
具体实施例方式现在參照图2至图5，示例性的闭门器具有支撑在外壳11内以便围绕其中央纵向轴线20旋转的驱动转轴10。在使用过程中，外壳11通常固定到门，以及转轴10以下述方式固定到门框转轴10随着门在打开和关闭位置之间运动而在外壳11内旋转。备选的，夕卜壳11可固定到门框，以及转轴10可耦联到门。
外壳11是细长的，具有平行的侧壁13、上部壁14和下部壁15，以及端壁16、17，上述壁结合而定外部腔室18。驱动转轴10在邻近端壁16的一端处可旋转地安装在外壳11内，且具有从外壳11伸出以便耦联到门或门框的第一端19。驱动转轴10绕其纵向中心轴线20旋转，且具有一体的偏心凸轮21，该偏心凸轮21抵靠支撑滑动设置的凸轮从动件22，便在垂直于转轴10轴线20的方向上在外壳11的外部腔室18内平移。凸轮从动件22具有一对侧壁23以及端壁24、25，侧壁23被置成大体于外壳11的侧壁13。第一端壁24邻近偏心凸轮21，且具有限定于其上的以便与凸轮21的表面相互作用的凸轮表面26。与第一端壁24相対的第二端壁25限定ー对凹进处27，凹进处27内容纳了垂直阵列的ー对第一磁铁28。壁23，24和25结合以限定内部腔室29，内部腔室29内容纳了固定的磁铁外壳30，该磁铁外壳30具有ー对与第二端壁25中的那些凹进处27相对的凹进处31以便容纳ー对第二磁铁32。固定的磁铁外壳30具有一对侧壁33和ー个端壁34，该对侧壁33在凸轮从动件22的内侧壁23且与其大体平行，端壁34整体连接到外壳11的下部壁15。该配置使得凸轮从动件22以活塞方式的直线运动在外壳11内平移。凸轮从动件22以及因此第一对磁铁28的运动与固定的磁铁外壳30相対。第一和第二对磁铁28，32被配置成使得它们的异性磁极相互面对，以及磁性吸引力将它们吸引到一起从而将凸轮从动件22在图2和3所示的取向上向右偏置。因此凸轮从动件22被偏置成与凸轮21啮合。凸轮从动件22还通过ー对压缩弹簧36被偏置成与凸轮21啮合，该对压缩弹簧36以垂直阵列设置于在从动件22的第二端壁25和磁铁外壳30的固定端壁34之间的内部腔室29内。在闭门器的该位置中，如图2和图3中所示，门将由闭门器偏置到关闭位置。偏心凸轮21具有一对细长凹进处40，该对凹进处40大体平行于旋转轴20延伸且被设计成容纳限定于第一端壁24的面对表面上的互补肋41。凸轮21从图2和图3所示位置的旋转使得凹进处和肋运动成不对准形式，以及凸轮21的偏心形式将凸轮从动件22运动到左侧，如图4和图5所示。为了使该运动能够发生，必须通过将足够的カ矩施加到驱动转轴10来克服成对磁铁28，32的磁性吸引力。这通过将足够的力量施加到门上使其从关闭位置运动而实现。一旦该カ被去除，闭门器就将偏置回到图2和图3所示的位置，如将在下面进行更详细解释说明的那样。应该意识到，凸轮21和端壁24的接界表面可具有低摩擦涂层或可结合有轴承特征，诸如像滚轮。
图6是绘制在门铰链处的カ矩(y轴)对开门角度(X轴)的图，并示出利用图2至图5的闭门器大致模拟的所需カ的量变曲线图。使得门从其关闭位置运动所需的初始カ相对较高，因为必须要克服磁性吸引力来使得成对磁铁28、32分开以及允许凸轮从动件22运动。当上述发生时，弹簧36被压缩，并提供一个起初明显低于磁性吸引力的阻力。当门已经打开ー个小的角度(在图6的实例中约9度左右)以及凸轮从动件22行进了足以将成对磁铁28、32分开的短距离吋，吸引カ显著减小而使得驱动转轴10旋转所需的カ进ー步占优势，驱动转轴10旋转所需的カ需要通过使得凸轮从动件22进ー步运动到左侧来进一步压缩弹簧36。在图4和图5中示出该位置，可以看出凸轮从动件22相对于固定的磁铁外壳30运动到成对磁铁28、32已经分开以及弹簧36被压缩的位置。转轴10的进ー步旋转以及凸轮21的进ー步旋转，导致凸轮从动件22进ー步运动到使其与设置于外壳11的端壁17和凸轮从动件22的第一端壁25之间的辅助弹簧45相遇的ー个位置。弹簧17提供一个相对较低的力量，以便抵制凸轮从动件22朝向门打开运动末的运动(在图6提供的实例中在80度到90度的范围内力増加)。这给门的使用者提供一种制动感觉。当打开门的力量被释放时，如果门已被完全打开，辅助压缩弹簧45首先将凸轮从 动件22偏置到右侧，然后主弹簧36接着将凸轮从动件在同一方向上进ー步偏置，直到成对磁铁28，32之间的间距减小到磁性吸引力占优势的距离。凸轮从动件22的运动迫使偏心凸轮22以及由此迫使转轴10在相反方向上旋转，因此在其旋转行程末尾时利用高的关闭力矩来关闭门。弹簧36的偏置力占优势的区域中的力矩在图6的图中被表示为常量，而图I中所示的弹簧カ増加。通过选择合适的紧密缠绕的压缩弹簧和偏心凸轮的轮廓，可近似获得图6的恒定カ矩量变曲线图。图7示出了通过臂61连接到轨道60的闭门器DC。臂的第一端连接到驱动转轴10的第一端19，以及相対的一端通过合适的滚轮轴承等被啮合在轨道内，以便沿着由轨道60限定的通道滑动。闭门器DC可装配到门中或其内，而轨道60安装到门框上。随着门相对于门框旋转，转轴10和臂61也转动，以及臂的相对端在轨道内滑动。闭门器机构通常被浸入到油中，以缓冲门的打开和关闭运动。在本发明中可利用上述。如在现有闭门器设计中的那样，在凸轮从动件(模仿活塞的动作)运动的同时，油可从ー个腔室传送到另ー腔室。在腔室之间的可变尺寸的节流器可用于控制流动速率，因此控制凸轮从动件的活塞和门的行进速度。应该意识到，磁铁可都为永久磁铁，或者相互吸引的成对磁铁可包括永久磁铁和磁性材料，所述磁性材料限定用于吸引到永久磁铁的极片，这种材料例如可为软铁或软钢。应该意识到，在不脱离本发明范围的情况下可对上述设计做出各种改变，本发明的范围由所附权利要求限定。例如，取决于所需的环境和力，可改变磁铁的精确数目、定位和形状。此外，由弹簧45施加的阻力也可利用磁铁来获得，以便抵制凸轮从动件22在其行程末的运动。所述和所示的实施例应该被认为是解释说明性的且并不受到文字的限制，应该理解仅仅示出和描述了优选实施例，且落入如权利要求限定的本发明范围内的所有变化和变型都希望受到保护。应该理解，虽然在说明书中使用的词语(如“可优选”，“优选地”，“优选的”或“更优选的”)表明如此所述的特征是可取的，但是上述不是必要的，没有这种特征的实施例仍预期在如所附权利要求限定的本发明的范围内。关系到权利要求，当在特征前面使用诸如“一”(“a”，“an”)“至少ー个”或“至少一部分”的词语时并不意旨将权利要求限制到仅仅ー个这种特征，除非明确指出与权利要求中相反。当使用语言“至少一部分”和/或“部分”时，物件可包括物件的部分和/或整个物件，除非明确存在相反表示。权利要求
1.一种用于耦联到门的闭门器，包括外壳和设置于外壳内以便随着门在打开和关闭位置之间的运动而相对于外壳运动的驱动构件、耦联到驱动构件的至少一个第一磁性装置、耦联到外壳的至少一个第二磁性装置，其中该至少一个第一和第二磁性装置设置在外壳内以使得它们的异性磁极相互面对，从而使它们之间存在磁性吸引力，由此外壳和驱动构件之间的相对运动导致该至少一个第一和第二磁性装置在近端和远端位置之间的相对运动，该至少一个第一和第二磁性装置通过磁性吸引力被偏置到近端位置，该第一和第二磁性装置的至少一个是永久磁铁。
2.根据权利要求I所述的闭门器，其中所述驱动构件设置于外壳内以便绕轴旋转。
3.根据权利要求2所述的闭门器，其中所述至少一个第一磁性装置通过活塞和凸轮配置耦联到驱动构件，活塞往复地设置于外壳内以及凸轮耦联到驱动构件。
4.根据权利要求3所述的闭门器，其中凸轮连接到驱动构件且随其绕轴旋转，驱动构件和凸轮的旋转导致活塞的往复行进。
5.根据权利要求3或4所述的闭门器，其中所述至少一个第一磁性装置由活塞支撑，这样该至少一个第一磁性装置随活塞往复运动。
6.根据权利要求3、4或5所述的闭门器，其中所述活塞限定其内容纳所述至少一个第二磁性装置的开口，活塞配置成往复运动，这样开口相对于至少一个第二磁性装置进行运动。
7.根据任一前述权利要求所述的闭门器，其中设置至少一个第一偏置构件，以便将所述该至少一个第一和第二磁性装置朝向近端位置进一步偏置。
8.根据权利要求3至6任一项所述的闭门器，进一步包括至少一个第一偏置构件，以便将至少一个第一和第二磁性装置朝向近端位置进一步偏置，偏置构件被配置成将活塞朝向凸轮偏置。
9.根据权利要求8所述的闭门器，所述至少一个偏置构件在外壳的固定壁和活塞之间起作用。
10.根据任一前述权利要求所述的闭门器，其中所述至少一个第二磁性装置被容纳于相对于闭门器的外壳固定的磁铁外壳内。
11.根据权利要求8或从属于权利要求8的任一项权利要求所述的闭门器，还包括至少一个第二偏置构件，当所述至少一个第一和第二磁性装置接近远端位置时，该第二偏置构件将偏置力施加到活塞上。
12.根据任一前述权利要求所述的闭门器，其中所述驱动构件是转轴。
全文摘要
闭门器具有用于连接到门的外壳和耦联到门的驱动转轴(10)。转轴(10)和外壳(11)随着门的运动而相对于彼此旋转。通过活塞和凸轮机构(21，22)将上述相对运动转变成用于将一对磁铁(28)分开的力。一对磁铁(28)的磁性吸引力用作抵制门打开以及将门从开放位置偏置到关闭位置的力。至少一个第一磁铁被耦联到驱动构件以及至少一个第二磁铁(32)耦联到外壳。磁铁在外壳内被配置成使得它们的异性磁极相互面对，这样在它们之间存在磁性吸引力。可提供至少一个另外的偏置弹簧(36)以便在通过磁铁分开而减小磁性吸引力之后提供偏置力。
文档编号E05F1/10GK102667039SQ201080042544
公开日2012年9月12日 申请日期2010年9月23日 优先权日2009年9月24日
发明者大卫·威廉姆斯, 提摩斯·布兰德, 李·梅尔维尔, 詹姆斯·弗罗斯特 申请人:英格索兰安防技术有限公司