專利名稱：一種儲藏裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于儲藏裝置，尤其涉及一種電動的可升降物品的儲藏裝置。
背景技術：
日常生活中，人們每天都在與各種物品打交道，每個家庭都會積累很多物品。除了每天都要使用的諸如餐飲洗漱用具、沙發椅子等常用物品之外，更多的是不經常使用甚至很少使用的物品。雖然不經常使用，卻由于具有在需要時能提供使用價值或者具有收藏價值而不能被拋棄。人們當然愿意擁有多而全的各種有價值的家用物品。既然是家用物品，當然應該存放于家中，然而，現實生活中，一個不太寬敞的普通家庭居室空間中卻只能容納數量很有限的物品。“東西往哪放？”——是每個家庭主婦都會經常遇到的難題。頻繁購物的結果往往就是使家里越發變得像個儲藏室。
顯然，家庭空間首先應該是供家人起居生活的空間，而不是儲藏室。并不太寬敞的幾室幾廳中的每個平方米往往都是主人用多年的積蓄換來的，非常寶貴。讓這些寸土寸金的使用面積能夠盡可能多地用于家人的日常起居活動，而不是大量地被物品和用來儲藏物品的家具所占用，是人們的共同希望。即便這些物品本身具有價值，需要放在家里，人們也都是要求其盡可能少地占用寶貴的居室面積。
都市中越來越貴的商品房，使人們難以擁有寬敞的儲藏室。而只能把物品放在壁櫥和各種家具中。這些柜櫥、儲物箱、儲物架等家具，是人們日常生活中經常使用的儲藏物品的工具。這些家具都不同程度地占用了住宅的使用面積。為了提高空間利用率，普遍采用的方式是多層格架式的家具。有敞開式的層架或帶門的櫥柜。顯然，層架的層數越多，空間利用率也就越高，相對占用的地面面積也就越少。然而，從人體工程學角度來看，最適合普通身高的人查看、拿取或者存放物品的高度范圍大致僅限于1.2米至1.6米之間。對于過高的層架，人只能登高操作。過低的層架，則需要彎腰弓背。所以，過高和過低的層架上的物品的查找和取放都不方便。每層貨架的深度也不能過大，否則，放在里面的物品的查找和拿取都很困難。由于層架的開口處不宜采用擋板，放置在層架上的物品只能依靠自身形狀來穩定，容易滑落到外面。所以，除了書架之外，層架上的物品往往不能放置的很緊湊，許多空間被浪費了。
相比之下，用箱子儲藏物品時，可以塞得滿滿的，儲藏空間利用率很高。不過，較深的儲藏箱內過高的儲藏密度也反過來明顯地增加了查找和取放物品的難度。箱子疊在一起時，查找和拿取東西將變得更加困難。
抽屜，是一種結合了箱子和層架的優點的便捷儲藏工具，不僅能夠獲得很高的儲藏密度，而且還便于物品的查找和取放。但是，抽屜同樣只能安排在有限的離地范圍內。否則，就和過高的貨架一樣不方便。而且，由于抽屜在使用時需要用力抽拉，為了避免操作困難，抽屜的空間尺寸一般都很有限。
固定在墻壁高處的吊柜是一種很常用的避免占用居室使用面積的有效方式。顯然，吊柜的矛盾在于，其安裝高度必須高于普通人的身高，而這樣的高度又很不便于使用。所以，在一般人家里，吊柜里面往往都是儲藏一些不常用的東西。存放在吊柜中的東西的查找和拿取，始終是讓人頭痛的差事。
許多人家還有專門的儲藏室。為了充分利用儲藏空間，一般都在儲藏室內放置了許多敞開式的或者帶門的層架。顯然，同樣由于前面所述的原因，在物品的查找和取放方面，仍然不夠方便。雖然儲藏室是專門用于儲藏物品的，但卻為了便于使用，不得不給人留出基本的操作和活動空間。這部分空間一般要占用整個儲藏室空間的將近一半。而這部分空出來的空間只能長期空閑，而不能被充作它用。
綜上所述，現有的儲藏物品的家具都不同程度地存在占用房間使用面積、不便于物品的查找和取放、儲藏空間的利用率較低的缺陷。
發明內容
針對現有的各類儲藏柜、儲藏架等家具的上述缺陷，本發明的目的是提出一種不占用房間使用面積、便于查找和取放物品的儲藏裝置。
本發明是這樣實現的這是一種儲藏裝置，其獨特之處在于a)該裝置的構成包括下端可連接在配套的載物箱周邊的吊扣結構上的多條繩帶，各繩帶上部依靠安裝于屋頂下的與載物箱吊扣結構對應布局的卷輪和/或導輪來定位和吊掛，各繩帶上端固接并卷繞在卷輪上；b)各卷輪可根據用戶通過控制器作出的特定操作，在機電控制系統作用下同步轉動，使卷繞在卷輪上的各繩帶同步收卷或引放，從而帶動載物箱在限定高程內平穩上升或者下降；c)當同步收卷的繩帶提拉載物箱上升至屋頂極限位置時，上述各繩帶可在機電控制系統作用下同步制動，而載物箱則被無需電力維持鎖定狀態的鎖定機構鎖定，保持懸停狀態；d)當同步引放的繩帶引導載物箱下降時，機電控制系統可根據預先由用戶設定的行程位置使繩帶下端引放到相應高度時自動制動，從而使載物箱自動懸停在用戶預先設定的高度位置；e)裝置中包括過載狀態檢測和制動機構，當吊掛載物箱的各繩帶中的任意一根受到的拉力值超過預設的常載拉力值范圍時，該過載狀態檢測和制動機構會中止各繩帶的收卷進程；f)裝置中包括障礙狀態檢測和制動機構，當由同一組繩帶連接的載物箱在下降過程中遇到障礙而導致該組中的任意繩帶受到的拉力降低時，該障礙狀態檢測和制動機構可使這組繩帶同時停止引放并鎖定，從而使載物箱停止下降。
本文中所稱的“繩帶”，是指具有良好的抗拉強度和可繞性的適合吊掛重物的繩狀或帶狀物，如線繩、繩索、鏈繩、織帶、皮帶、尼龍帶、鋼絲繩等等。本文中所稱的“載物箱”，是指可用于承載某些物品的具有箱狀、盆狀、層架狀、板狀或容器狀等多種可選形狀的為所述裝置配套制作的載物用具。本文中所稱的“卷輪”是指用來卷繞上述繩帶的可旋轉的輪狀物。本文所稱的“導輪”，是指可用于支撐和引導上述繩帶彎繞轉向的安裝在支座上的可旋轉的輪狀物。本文所稱的“控制器”是指具有操控按鈕的控制裝置，也指具有可接受特定遙控指令的遙控裝置，如聲控裝置。本文所稱的“鎖定機構”既可以采用配制的電控鎖具方式，也可以采用在電機輸出軸與載物箱之間的傳動機構中加入具有自鎖功能的蝸輪蝸桿方式來實現。
根據以上的描述，可以看出，本發明提出的儲藏裝置就是一種可安裝于屋頂下的可以根據用戶需求自動升降的吸頂式的載物箱。當箱體的總高度為30厘米時，對于2.7米凈高的普通居室來說，在箱體下方可以留出凈高2.4米左右的空間。由于箱體在不用時，完全吸附在屋頂，所以，不會占用居室的任何地面使用面積，也不會擠占箱體下方的人的活動空間。箱體的總高度的設定，可以根據用戶的要求和具體安裝的房間的層高情況來個別確定。相對于深度在15厘米左右的普通抽屜來說，25-30厘米深的載物箱已經能夠滿足絕大部分零散家用物品的儲藏要求了。
如采用周邊有圍板的載物箱，則載物箱中的物品可以充滿箱體空間，以達到儲藏空間的充分利用。
當用戶使用時，可通過控制器使吸附在屋頂的載物箱自動下降到合適的高度。比如箱體上沿離地1米左右。顯然，普通成人在這個高度上查找、取放和整理箱內的物品時，不必彎腰或登高，是非常符合人體工學要求的。甚至可以調整到更低一些，使用戶可以坐在椅子上整理載物箱。必要時，還可以使箱體降落并放置到地面上。
在25-30厘米的深度內的物品即便相互疊放，也比較容易翻找、整理和取放。
作為一種民用電器設備，用戶操作安全性和設備的可靠性當然是第一位的。因此，本發明中的必要特征中包含了“過載狀態檢測和制動機構”以及“障礙狀態檢測和制動機構”。
過載狀態檢測和制動機構的作用是當用戶在載物箱內放置的物品的總重量太重，或者嚴重偏重，超過了預先設定的載荷指標時，該機構將自動禁止箱體的提升，從而提醒用戶減輕箱內物品的重量，避免發生危險。另外，當符合重量要求的箱體在上升過程中，如果遇到突發的阻力，比如受到人手的攀抓或阻擋，使箱體的總重量突然超過額定值，該機構還會自動緊急制動。這種功能對于家庭環境中的兒童的安全是至關重要的。同時，該功能也容許用戶在載物箱上升時隨時可以通過用手直接牽扯箱體的適當部位來使其停立刻下來。
障礙狀態檢測和制動機構的作用是在載物箱下降過程中，如果箱體底部接觸到不明障礙的阻擋時，為了避免箱體傾斜側翻，該裝置會自動緊急制動，使箱體停穩。
顯然，上述過載狀態檢測和制動機構以及障礙狀態檢測和制動機構都可以通過多種現有的傳感技術和自動控制技術來實現。比如在裝置中的繩帶端部安裝某種電子傳感器來檢測繩帶的拉力變化，從而起到過載制動功能。又比如在載物箱底面安裝整面的觸摸開關，并以此起到障礙檢測功能。當然，還可以借用其他多種電子傳感和檢測技術。比如利用光、波、磁原理的障礙檢測技術。但是，這些電子傳感方式可能存在可靠性較差、成本較高的問題。一旦出現故障并導致檢測錯誤，就有可能發生危險后果。所以，在本發明中，還進一步提出了一種相對來說可靠性更高、結構更簡單、成本更低的機電式的原理來實現過載狀態檢測和制動機構以及障礙狀態檢測和制動機構的功能。其具體方式如下面所述這是一種前面所述的儲藏裝置，其進一步的特征在于a)所述的卷輪套在卷輪軸筒上；b)卷輪軸筒緊固在動力輸入軸上；c)在卷輪側面安裝了軟彈簧、硬彈簧；d)當卷輪因受繩帶拉力而繞卷輪軸筒偏轉時，會先后迫使軟彈簧和硬彈簧發生彈性變形；e)設置了根據卷輪與卷輪軸筒的相對偏轉角度決定開合狀態的載荷檢測開關；當該載荷檢測開關處于開斷狀態時，會切斷動力輸入軸的旋轉動力源；f)繩帶上承受的常載拉力導致的卷輪扭力大于軟彈簧的初始彈力，但小于硬彈簧的初始彈力，卷輪在常載拉力作用下克服軟彈簧的彈力，并沿繩帶的拉力方向繞卷輪軸筒偏轉至常載位置，此時，卷輪與卷輪軸筒之間由硬彈簧支撐并相互保持固定的位置關系，即處于常載狀態；在常載狀態下，載荷檢測開關閉合；g)繩帶上承受的過載拉力導致的卷輪扭力大于軟、硬彈簧的初始彈力，卷輪在過載拉力作用下沿繩帶的拉力方向繞卷輪軸筒偏轉至過載位置，此時，支撐卷輪與卷輪軸筒的硬彈簧的兩個彈性端同時受到卷輪和卷輪軸筒的相反方向的作用力而產生彈性變形，卷輪與卷輪軸筒之間的位置關系屬于過載狀態；在過載狀態下，設置在卷輪與上述載荷檢測開關之間的凸輪傳動機構促使載荷檢測開關處于開斷狀態；h)當繩帶上承受的拉力減小，并導致卷輪扭力小于軟彈簧的初始彈力時，卷輪在軟彈簧的彈力作用下沿繩帶的拉力方向的相反方向繞卷輪軸筒偏轉至障礙位置，此時，卷輪與卷輪軸筒之間由軟彈簧支撐，卷輪與卷輪軸筒之間的位置關系屬于障礙狀態；在障礙狀態下，設置在卷輪與上述載荷檢測開關之間的凸輪傳動機構促使載荷檢測開關處于開斷狀態。
依據相同的原理，在具體的實現方式中，上述的軟硬彈簧可以采用拉簧、壓簧、扭簧等方式。
從上面所述的技術特征的描述中可以看出，硬彈簧的受力狀態被用來作為檢測載物箱內載荷變化的依據。硬彈簧的初始彈力值決定了載物箱最大的容許負載重量值。如果某個硬彈簧受力變形，就意味著相應繩帶上的負載重量超過了設定值。硬彈簧的變化通過凸輪機構傳遞給電路開關后，會直接切斷載物箱的提升動力，從而使載物箱無法上升。這種原理的可靠性基本上在于彈簧的可靠性。而作為單一機械元件的彈簧，顯然要比結構精密的電子傳感器更不容易出現故障，可靠性更高。
當載物箱下降時，如果箱體遇到阻力，并且這種阻力已經迫使至少一根繩帶上的負載急劇下降到不足以抵消軟彈簧的初始彈力時，會導致軟彈簧的形體恢復，并經由卷輪、凸輪機構使載荷檢測開關斷開，從而使載物箱的下降動力被切斷。
本發明提出的裝置可以在同一間屋子內同時緊密安裝多臺，使屋頂空間得到最大限度的利用。如果每個裝置都使用獨立的電機驅動，那么，一間屋子內就可能需要許多電機，這顯然有些不太經濟。
為了減少電機的使用數量，簡化裝置的結構，降低成本，在前述發明特征的基礎上，本發明還進一步提出了如下發明特征，從而讓一組儲藏裝置共享一個電機來作為動力來源a)該裝置具有多個升降單元；b)各升降單元由同一機電控制系統控制并且并排安裝在同一屋頂區域下；c)各升降單元的升降運行均依靠同一共享電機通過一公共傳動體提供動力；d)每個升降單元包括一組共同吊掛一個載物箱的繩帶；e)同一升降單元中的繩帶所卷繞的卷輪由同一個動力輸入軸驅動；f)任意升降單元的動力輸入軸均可通過該升降單元中的離合機構從上述公共傳動體引入動力，并帶動該升降單元的卷輪上的繩帶同步收放，從而帶動該升降單元的載物箱升降運行；g)機電控制系統可根據用戶的操作來控制各升降單元的離合機構的工作狀態；h)任意升降單元的處于分離狀態的離合機構均可避免其所在升降單元的卷輪受共享電機動力的驅動。
上述的離合機構，可以根據具體實施中所采用的公共傳動體的不同方式來選擇現有離合傳動技術中的適當方式來實現。
在具體實施方案中，上述的公共傳動體可以有多種選擇方式，下面所述的就是采用了一種傳動帶方式的公共傳動體的發明特征a)所述的公共傳動體是安裝在輪系上的可正反向循環運轉的閉合繩帶圈；b)各個升降單元的的動力輸入軸上固定安裝了動力導入輪；c)所述的離合機構中具有可與動力導入輪組成摩擦副的摩擦輪；d)閉合繩帶圈穿過每個升降單元的動力導入輪輪面和離合機構的摩擦輪輪面之間；e)離合機構可在機電控制系統的控制下，驅使摩擦輪向動力導入輪方向移動，將閉合繩帶圈壓向動力導入輪輪面，使其相互產生足夠的磨擦力，從而使動力導入輪運轉。
上述的閉合繩帶圈就一種依靠電機帶動的循環運轉的傳動帶。
除了傳動帶方式之外，公共傳動體還可以采用其他方式，比如長軸狀旋轉體。其特征可以是a)所述的公共傳動體是長軸狀旋轉體；b)各個升降單元的的動力輸入軸上固定安裝了動力導入輪；c)在長軸狀旋轉體的位于每個升降單元的動力導入輪處均分別固定安裝了動力輸出輪；d)所述的離合機構中具有可同時與上述動力導入輪和動力輸出輪組成聯動摩擦副的摩擦輪；e)離合機構可在機電控制系統的控制下，驅使摩擦輪與上述的動力輸入輪和/或動力輸出輪之間作離合動作，從而使動力輸出輪的旋轉動力傳遞或不傳遞給動力輸入輪。
所謂長軸狀旋轉體可以采用單根長軸方式，也可以是通過連軸器串聯起來的多段同心軸方式。它通過電機傳動系統帶動旋轉。在具體實施中，可能會需要采用圓錐齒輪組來調整傳動方向。
在具體實施過程中，對于一般的家庭來說，最好選擇一個完整的房間，并將整個頂棚都布滿這種儲藏裝置。比如，在一個有12平方米使用面積、凈高2.7米的典型房間內，可以在整個頂棚下全部安裝高度30厘米的儲藏裝置。這樣，在這間小屋的頂棚下，可以提供大約3個立方米的高密度儲藏空間。顯然，對于一般家庭來說，用這3個立方米的高密度儲藏空間來容納除沙發床具桌椅板凳之外的其他幾乎所有零碎用品，是綽綽有余的。
另外，一般的標準住宅中或多或少都有一點走廊空間，由于這些地方裝潢后的頂棚下凈高度可以低于2.1米，所以，在這些地方的頂棚下安裝的吸頂式儲藏裝置的載物箱深度可以達到50厘米以上，適合儲藏一些高度尺寸更大的物品。
從以上對發明特征的描述來看，本發明提出的這種可以自動升降的吸頂式儲藏裝置具有如下優點1、本發明的儲藏裝置的吸頂安裝方式使上升就位后的載物箱箱體不會占用下方的人體活動空間，也完全不會占用居室的地面面積；2、載物箱內的空間利用率很高，物品可以很緊密地充滿箱體；3、在使用時，用戶可以很方便地通過操控控制器讓所選擇的載物箱自動降低到最適合其操作的高度位置，使其不需要彎腰或者登高就能直接取放、查找和整理載物箱內的物品，完成目的之后，同樣可以通過操控控制器來使載物箱自動上升歸位。整個使用過程非常便捷，節省了使用者的體力；4、載物箱在使用過程中，如果發生超載情況，或者在上升時遇到意外阻力，或者被使用者用手在中途用力拉住，箱體都可以自動制動；另外，箱體在下降過程中，如果遇到某些意外障礙(比如接觸到人體、家具等)時，也會自動制動，從而避免發生危險；
5、上升歸位后的箱體底部成為居室的天花板的一部分，箱體內的物品在下面看不見，即使箱體內的物品并沒有整齊放置，也不會產生視覺上的零亂感覺。可以通過選擇合適的箱體底部材料和適當的形狀尺寸以及色彩紋理來美化箱體底部的視覺效果。也就是說，這種儲藏裝置的箱體底部可以成為美化居室環境的一個重要的裝潢內容，其使用狀態具有良好的外觀特征。
在后面介紹的具體實施方式
中，將結合附圖對本發明的其他具體技術特征作進一步的詳細描述。
圖1是根據本發明的基本原理設計的具有兩組升降單元的吸頂式電動載物箱的運行狀態立體圖；圖2是圖1所示實施例的一個升降單元的完整構造圖，為了便于展示完整構造，該升降單元的周邊叁個升降單元的載物箱箱體被摘除；圖3是圖1所示實施例的一個單元的安裝在箱體側方的完整的單元傳動系統的立體圖；圖4是圖3所示的單元傳動系統中安裝在動力輸入軸一端的兩個組合在一起的帶過載/障礙狀態檢測和制動機構的卷輪組件的立體圖；圖5是圖4所示卷輪組件的組裝關系立體示意圖；圖6是圖4所示卷輪組件的另一側視角的立體圖；圖7是圖5所示卷輪組件的組裝關系立體示意圖的另一側視角的立體示意圖；圖8、圖9是圖5中的凸輪傳動叉零件的正反側立體圖；圖10、圖11是圖5中的卷輪軸筒擋圈零件的正反側立體圖；圖12、圖13是圖5中的卷輪軸筒零件的正反側立體圖；圖14、圖15是圖5中的卷輪零件的正反側立體圖；圖16、圖17是圖5中的兩個卷輪軸筒、兩個凸輪傳動叉、兩個卷輪軸筒擋圈相互組裝后的正反兩側立體圖；圖18是圖3所示的單元傳動系統中的離合機構在組裝狀態中的立體圖，其上蓋省略；圖19、圖20是圖18所示離合機構中的可組合成單一滑桿的互為鏡像的左半滑桿和右半滑桿零件立體圖；圖21是圖18所示離合機構中的摩擦輪零件立體圖；圖22是圖18所示離合機構中的下蓋零件立體圖；圖23是圖18所示離合機構中的擺桿零件立體圖；圖24是圖18所示離合機構中的電磁傳動滑塊零件立體圖；圖25是圖18所示離合機構中的上蓋零件立體圖；圖26、圖27是圖1所示實施例的一個單元中的載物箱的左右兩側視角的立體圖。
具體實施例方式
參見附圖，本發明的一個實施例是如圖1所示的安裝在屋頂下的具有兩組升降單元的吸頂式電動載物箱。它的兩排形狀結構相同的長方形載物箱箱體(1)相互緊密排列。每排載物箱(1)由一個共享電機帶動。電機組件安裝在每排載物箱箱體的最外端墻角處(圖略)。當各箱體(1)全部升到屋頂后，所有箱體(1)的底部形成一個平頂，在外觀上，該平頂成為這間屋子的天花板。
各箱體(1)由四根尼龍吊帶(2)吊掛，每個箱體(1)的側面圍板邊緣對稱設置了4套吊帶掛鉤(3)，尼龍吊帶(2)的下端牢固地掛接在對應的吊帶掛鉤(3)上。
如圖2、圖3所示，在一個升降單元中，吊掛箱體的四根尼龍吊帶中兩根尼龍吊帶(2)的上部直接向上延伸并轉繞在安裝在屋頂下的單元傳動系統中的兩個對應位置的卷輪(4)上。而另外兩根尼龍吊帶(2)則先向上繞過安裝在屋頂的導輪(5)后再延伸至另外兩個卷輪(4)上。
本實施例中的單元傳動系統的完整構造如圖3所示。它的構造包括1、安裝在支架(6)上的動力輸入軸(7)；2、對稱安裝在動力輸入軸(7)兩端的兩對卷輪(4)組件；3、緊固在動力輸入軸(7)上的蝸輪(8)；4、安裝在支架(6)上的蝸桿(9)；5、與蝸桿(9)同軸結合的動力導入輪(10)；6、安裝在支架上的離合機構(11)；該離合機構(11)的構件參見圖18，其中包括安裝在下蓋(12)[上蓋(13)在圖18中省略]內的摩擦輪(14)、滑桿(15)、擺桿(16)、電磁鐵(17)、電磁鐵傳動滑塊(18)、裝在電磁鐵傳動滑塊一端的永磁鐵(19)、電磁鐵傳動滑塊的回位彈簧(20)。
安裝在動力輸入軸(7)兩端的兩對卷輪(4)組件的內部構造具備本發明所要求的“過載狀態檢測和制動機構”和“障礙狀態檢測和制動機構”功能。其每對卷輪(4)組件可相互組裝在一起，其組裝后的整體形態如圖4和圖6所示。圖5和圖7從兩個視角展示了圖4和圖6所示的一對卷輪(4)組件的各個零件的相互組裝關系。如圖所示，這對卷輪(4)組件中包括五種塑料零件和兩種彈簧。即兩個卷輪(4)、兩個卷輪軸筒(21)、兩個卷輪軸筒擋圈(22)、兩個凸輪傳動叉(23)、兩個帶尼龍端帽(24)的硬彈簧(25)和兩個軟彈簧(26)。
其中四種塑料零件的更詳細的構造如圖8至圖15所示。
參見圖5、圖7、圖14和圖15，在卷輪(4)的輪槽底面設有缺口(27)，缺口(27)下方有通槽(28)。尼龍吊帶(2)的一個端部可從缺口(27)插入，并在通槽(28)內折疊，并卷繞一個硬桿后卡牢。卷輪(4)的一側帶有兩對對稱布局的彈簧凹槽，其中一對是硬彈簧凹槽(29)，用于安裝硬彈簧(25)。另一對是軟彈簧凹槽(30)，用于安裝軟彈簧。各彈簧凹槽的端部兩側壁面有彈簧擋托(31)結構。根據尼龍吊帶(2)的不同卷繞方向，在相應一側的硬彈簧凹槽(29)和軟彈簧凹槽(30)內分別安裝一個硬彈簧(25)和一個軟彈簧(26)。
參見圖5、圖7、圖12和圖13，在卷輪軸筒(21)的一側法蘭端面內側的對應于卷輪(4)側面的彈簧凹槽的位置設置了一個硬彈簧頂舌(32)和一個軟彈簧頂舌(33)。當卷輪軸筒(21)在特定角度插入卷輪軸孔(34)內之后，卷輪軸筒(21)的硬彈簧頂舌(32)會插入卷輪(4)側面的那對硬彈簧凹槽(29)之間的硬彈簧頂舌滑槽(35)內，而軟彈簧頂舌(33)則插入卷輪(4)側面的那對軟彈簧凹槽(30)之間，并抵住軟彈簧(26)的一端。卷輪軸筒的軸孔(37)內插入動力輸入軸(7)，并用開口銷[圖略]在銷孔(21-1)處使卷輪軸筒(21)與動力輸入軸(7)相互固定結合。
參見圖5、圖7、圖10和圖11，安裝在卷輪(4)另一側的卷輪軸筒擋圈(22)的作用是為了避免卷輪(4)在運轉中沿著卷輪軸筒(21)的軸向移位。該卷輪軸筒擋圈(22)也通過開口銷固定在卷輪軸筒(21)上。
參見圖5、圖7、圖8和圖9，凸輪傳動叉(23)可從一側套在卷輪軸筒(21)上。凸輪傳動叉(23)的兩條長臂(38)內側的兩條平行的凸條(39)可以在卷輪軸筒(21)的軸面上設置的專用限位凹槽(40)內，從而使凸輪傳動叉(23)僅能沿著卷輪軸筒(21)的軸向作短距離(5毫米左右)的滑動，而不能與卷輪軸筒(21)之間作相對轉動。位于凸輪傳動叉(23)側端圓盤狀構造的內側有兩段對稱布置的V形凸輪輪段(41)，在卷輪(4)的對應側面的相應位置有相匹配的A形驅動凸舌(42)。
圖16、圖17展示了兩套相互組合后的卷輪軸筒(21)、凸輪傳動叉(23)、卷輪軸筒擋圈(22)的正反兩側視角的狀態，圖中沒有安裝卷輪(4)。
上述兩對卷輪(4)組件的“過載狀態檢測和制動機構”和“障礙狀態檢測和制動機構”功能的實現原理是這樣的1、當一對相互串聯組合的卷輪(4)中的外側[也就是靠近動力輸入軸(7)端部一側]的卷輪(4)上的尼龍吊帶(2)承受由載物箱(1)負荷產生的拉力超過該卷輪(4)側面的硬彈簧(25)的初始彈力時，該卷輪(4)的硬彈簧頂舌(32)會壓縮硬彈簧(25)，并沿著尼龍吊帶(2)的卷繞方向繞卷輪軸筒(21)轉動一個角度。該偏轉角度大于安裝在該卷輪(4)另一側的凸輪傳動叉(23)上的V形凸輪輪段(41)的二分之一。由于凸輪傳動叉(23)不能繞卷輪軸筒(21)轉動，而只能沿卷輪軸筒(21)的軸向滑動，所以，產生相對偏轉的卷輪(4)和卷輪軸筒(21)會促使卷輪(4)上的凸舌(42)擠壓該凸輪傳動叉(23)的V形凸輪輪段(41)，使該凸輪傳動叉(23)沿動力輸入軸(7)的軸向向動力輸入軸(7)的中部方向滑動一小段距離(約5毫米)，并同步頂壓內側卷輪組件中的另一個凸輪傳動叉(23)的兩個長臂(38)的外端，使那個凸輪傳動叉(23)也一同移動。在內側的凸輪傳動叉(23)的側端圓盤狀構造的外側表面(43)會擠壓安裝在支架(6)上的載荷檢測開關(44)[載荷檢測開關(44)位置參見圖18]。該載荷檢測開關(44)會通過離合機構(11)中止動力輸入軸(7)的轉動(具體過程在后面有專門描述)。同理，當其他任意一個卷輪(4)上的尼龍吊帶(2)承受的拉力超過對應的硬彈簧(25)的初始彈力時，都會通過載荷檢測開關(44)中止動力輸入軸(7)的轉動，從而實現了“過載狀態檢測和制動機構”的功能。
2、當一個升降單元內的所有卷輪(4)上的尼龍吊帶(2)承受由載物箱(1)負荷產生的拉力均低于各自對應的硬彈簧(25)的初始彈力，但足以壓縮各自對應的軟彈簧(26)時，各卷輪(4)的軟彈簧頂舌(33)會壓縮軟彈簧(26)，而硬彈簧頂舌(32)會抵住硬彈簧(25)的球形尼龍端帽(24)。此時，各卷輪(4)與其對應的卷輪軸筒(21)之間都以相對不變的姿態進行同步運轉，相當于各卷輪(4)與相對應的卷輪軸筒(21)之間都暫時相互結合成整體。此時，該升降單元內的兩個載荷檢測開關(44)均處于閉合狀態，動力輸入軸(7)可以正常運轉。
3、當一對相互串聯組合的卷輪(4)中的外側(也就是靠近動力輸入軸(7)端部一側)的卷輪(4)上的尼龍吊帶(2)承受由載物箱(1)負荷產生的拉力低于該卷輪(4)側面的軟彈簧(26)的初始彈力時，該卷輪(4)的軟彈簧頂舌(33)會被軟彈簧(26)頂壓驅動到極限位置，使卷輪(4)沿著與尼龍吊帶(2)的卷繞方向相反的方向繞卷輪軸筒(21)轉動一個角度。該偏轉角度大于安裝在該卷輪(4)另一側的凸輪傳動叉(23)上的V形凸輪輪段(41)的二分之一。由于凸輪傳動叉(23)不能繞卷輪軸筒(21)轉動，而只能沿卷輪軸筒(21)的軸向滑動，所以，產生相對偏轉的卷輪(4)和卷輪軸筒(21)會促使卷輪(4)上的凸舌(42)擠壓該凸輪傳動叉(23)的V形凸輪輪段(41)，使該凸輪傳動叉(23)沿動力輸入軸(7)的軸向向動力輸入軸(7)的中部方向滑動一小段距離(約5毫米)，并同步頂壓內側卷輪組件中的另一個凸輪傳動叉(23)的兩個長臂(38)的外端，使那個凸輪傳動叉(23)也一同移動。在內側的凸輪傳動叉(23)的側端圓盤狀構造的外側表面(43)會擠壓安裝在支架(6)上的載荷檢測開關(44)[參見圖18]。該載荷檢測開關(44)會通過離合機構(11)中止動力輸入軸(7)的轉動(具體過程另段描述)。同理，當其他任意一個卷輪(4)上的尼龍吊帶(2)承受的拉力低于對應的軟彈簧(26)的初始彈力時，都會通過載荷檢測開關(44)中止動力輸入軸(7)的轉動，從而實現了“障礙狀態檢測和制動機構”的功能。這樣，當載物箱(1)下降過程中，如果遇到了意外阻力，比如箱體壓在下方的人體或者物體上，那么，會導致對應位置的至少一根尼龍吊帶(2)承受的拉力突然大幅度減小，那么，就會通過上述過程導致載物箱(1)緊急制動，從而避免出現危險和損失，也避免了懸空的載物箱(1)因失去平衡而傾覆。當然，對于一些質地輕軟單薄的障礙物(比如花盆的枝葉)來說，還難以阻止載物箱(1)下降，所以，也可以考慮另外設置一套利用某種現有技術中的更靈敏的電子傳感器方式的障礙自動監測和制動系統。不過，從可靠性和安全性方面來說，上述的利用彈簧原理的純機械方式可能更可靠、更耐用。
不同的升降單元可以根據實際載荷需要而采用不同的初始彈力的硬彈簧(25)。硬彈簧(25)的初始彈力越大，其對應的尼龍吊帶(2)可以承受的額定負載也越大。
由同組升降單元的共享電機(圖略)帶動的閉合繩帶圈(45)的上下繩帶分別從該組升降單元的離合機構(11)的上下方穿過，其上方繩帶并剛好穿過離合機構(11)的摩擦輪(14)和與蝸桿結合的動力導入輪(10)之間。
參見圖18，每個升降單元內的離合機構(11)的運行原理是這樣的當用戶按著規定的方法操作控制面板，使某個升降單元中的離合機構(11)的電磁鐵(17)通電后，會立即產生與裝在電磁鐵傳動滑塊(18)一端的永磁鐵(19)相吸的吸引力，該吸引力遠大于回位彈簧(20)的彈力。這樣，電磁鐵傳動滑塊(18)被迫克服回位彈簧(20)的阻力而向電磁鐵(17)方向滑動，并通過抓套(46)結構[參見圖24]拉動滑桿(15)下側的滑柄(47)結構[參見圖19、圖20]，并同時帶動擺桿(16)向電磁鐵(17)方向擺動，從而帶動滑桿(15)上端的摩擦輪(14)向上移動，將閉合繩帶圈(45)擠向動力導入輪(10)。這樣，當夾在摩擦輪(14)和動力導入輪(10)之間的閉合繩帶圈(45)向一側運行時，會帶動動力導入輪(10)、蝸桿(9)、蝸輪(8)、動力輸入軸(7)、各卷輪(4)一起同步旋轉，進而收卷或者引放相應的尼龍吊帶(2)，促使相應的載物箱(1)上升或者下降。
當該離合機構的電磁鐵(17)斷電后，永磁鐵(19)失去了電磁鐵(17)的引力，電磁鐵傳動滑塊(18)在回位彈簧(20)的作用下通過抓套(46)結構頂壓滑桿下側的滑柄(47)，使滑桿(15)上端的摩擦輪(14)向下移動。這樣，由于下移的摩擦輪(14)不再對閉合繩帶圈(45)產生頂壓力，使閉合繩帶圈(45)與上方的動力導入輪(10)不能接觸，無法向動力導入輪(10)傳遞動力，從而使動力導入輪(10)停止轉動。顯然，由于蝸輪(8)蝸桿(9)的自鎖原理，載物箱(1)箱體的重力是不能反過來驅動動力輸入軸(7)旋轉的。也就是說，只要電磁鐵(17)不通電，并且沒有其他額外作用力驅動的情況下，載物箱(1)箱體會始終處于懸停狀態。
離合機構(11)的各個塑料零部件的構造形狀參見圖19至圖25。其中的滑桿(15)由互為鏡像的左半邊(15-1)和右半邊(15-2)結構組成，其上端外側的滑塊構造(15-3)可在上蓋(13)和下蓋(12)的對應位置的滑槽構造(48)中滑動。滑桿(15)上軸(15-4)插入摩擦輪(14)軸孔內，滑桿(15)下軸(15-5)插入擺桿(16)的上端軸孔(16-1)內。擺桿(16)的下端軸孔(16-2)套在上蓋(13)、下蓋(12)的固定軸(49)上。位于電磁鐵傳動滑塊(18)中部通道(18-1)內的回位彈簧(20)的左端抵住上蓋(13)和下蓋(12)的彈簧支撐結構(50)上，另一端抵住電磁鐵傳動滑塊中部通道(18-1)的右壁。
本實施例中采用的載物箱(1)的外形如圖26、圖27所示。這是一種長方形的箱體。建議的長寬高尺寸為長1500mm，寬800mm，高300mm。當然，在具體應用中，可以根據實際需要而靈活變化，并相應選取適當長度的動力輸入軸(7)。對于凈層高2.7米的普通住宅來說，載物箱(1)深度的比較理想的選擇范圍是250mm至300mm之間。也就是為下方留出2.4米至2.45米的凈高度。當然，整個房間的不同位置可以分別選擇不同的箱體深度。甚至同一個載物箱(1)箱體的底面也可以采用階梯式的形狀，從而在箱體內產生不同深度的儲藏空間。顯然，較深的儲藏空間應當靠近墻體。
為了使載物箱(1)在上升過程中能夠具備一定的抗擺動能力，可以像圖2所示的那樣，使安裝在頂棚上的導輪(5)與卷輪(4)之間的距離大于載物箱(1)對應位置的吊帶掛鉤(3)之間的距離，這樣，吊掛載物箱(1)的兩對尼龍吊帶(2)之間便呈現倒梯形姿態，這種姿態能夠迅速吸收載物箱(1)上升過程中的一部分晃動能量，從而有助于迅速消除載物箱(1)在使用過程中不可避免的擺動。
由于吊掛載物箱(1)的尼龍吊帶(2)本身是柔軟的，對載物箱(1)的定位能力不高。而定位不確定的缺陷會導致相鄰箱體的底部接縫寬度不均勻，相互有一定的不良擠壓。影響了美觀。所以，為了使載物箱(1)能夠更準確地在頂棚下方定位，本實施例在載物箱(1)兩側設置了定位凹盆(51)，并且在其正上方的頂棚下對應位置準確安裝了定位凸舌(52)。當載物箱(1)上升至頂棚極限位置時，定位凹盆(51)和定位凸舌(52)會使載物箱(1)準確定位。
在定位凸舌(52)的中央安裝了行程開關(圖略)。當定位凹盆(51)扣在定位凸舌(52)上時，該行程開關被定位凹盆(51)的盆底觸發，從而切斷該升降單元的驅動力，使載物箱(1)在蝸輪(8)蝸桿(9)的自鎖功能作用下鎖定懸停在頂棚下方。顯然，這種鎖定懸停狀態不會受到斷電的影響。當然，行程開關也可以安裝在箱體和頂棚的其他適當的位置。
如圖2所示，為了簡化現場施工難度，四個前后左右相鄰的升降單元的安裝在頂棚上的導輪(5)可以共享一個支架。
本實施例中采用了同組升降單元共享一個驅動電機的技術特征。其優點是能夠減少電機的使用數量。然而，在一些家用環境下，由于單個載物箱內的物品的重量并不太大，所需的電機功率比較小，因此，在小功率電機的成本較低的情況下，即便每個升降單元都單獨使用一個電機，也不會顯著提高整個房間內的吸頂式載物箱的總成本。也就是說，在不同的應用場合，應當根據具體情況來確定是否采用共享電機方式。在本實施例中，如果采用獨立電機，那么，只需將離合機構(11)取消，并在同一位置安裝電機和附屬機構，讓電機通過皮帶輪或者齒輪來驅動蝸桿轉動。
本實施例中，可控制一個房間內的所有載物箱升降的總控制器是依靠現有的自動控制技術制成的電子控制裝置。其構成可包含操作面板、按鍵、液晶顯示屏等構件，其核心是單片機。它可以對整套裝置中的電機、電磁鐵和所有開關的狀態進行檢測和控制。操作面板上的按鍵可包括0-9數字鍵，用來預先選擇載物箱的數字代號，該數字代號會顯示在液晶屏上。還有用戶設置鍵和相應的程序菜單，以供用戶按著自己的需要來預先設定和修改任意載物箱的預設下降高度。還可以提供設定和修改任意載物箱的開箱密碼、設定任意載物箱內物品種類提示等高級選項。當用戶選好載物箱代號之后，再按下一個“下降鍵”，立刻，該代號指定的載物箱便會在系統控制下平穩下降，直到下降到用戶事先通過該控制器設定好的該箱體最下端的高度位置后停下來。當用戶完成了物品的取放整理操作之后，再次按下操作面板上的“提升鍵”，該載物箱便會立即平穩上升至屋頂。
為了更加便于操作，當然可以為用戶添加手持式遙控器。這在現有技術中是很容易實現的。
參見圖1、圖2，為了安排室內的屋頂照明，可以在儲藏箱之間的空隙中安裝燈具(53)，并且在儲藏箱邊緣預留透明窗口(54)。或者，還可以考慮在箱體角部之間預留空隙，用于安裝圓形嵌入式燈具。
甚至可以考慮在箱體下面直接安裝吸頂式燈具，并且通過下垂式導線引入電源。或者，也可以考慮通過安裝在頂棚的特制插座以及安裝在箱體上的對應的插頭方式向燈具提供電源。當箱體下降時，插頭與插座分離，燈具斷電。當箱體上升歸位后，插頭插入插座，電源電路接通，使燈具可以通過另外的開關開啟。
權利要求
1.一種儲藏裝置，其特征是a)該裝置的構成包括下端可連接在配套的載物箱(1)周邊的吊扣結構(3)上的多條繩帶(2)，各繩帶(2)上部依靠安裝于屋頂下的與載物箱吊扣結構(3)對應布局的卷輪(4)和/或導輪(5)來定位和吊掛，各繩帶(2)上端固接并卷繞在卷輪(4)上；b)各卷輪(4)可根據用戶通過控制器作出的特定操作，在機電控制系統作用下同步轉動，使卷繞在卷輪(4)上的各繩帶(2)同步收卷或引放，從而帶動載物箱(1)在限定高程內平穩上升或者下降；c)當同步收卷的繩帶(2)提拉載物箱(1)上升至屋頂極限位置時，上述各繩帶(2)可在機電控制系統作用下同步制動，而載物箱(1)則被無需電力維持鎖定狀態的鎖定機構鎖定，保持懸停狀態；d)當同步引放的繩帶(2)引導載物箱(1)下降時，機電控制系統可根據預先由用戶設定的行程位置使繩帶(2)下端引放到相應高度時自動制動，從而使載物箱(1)自動懸停在用戶預先設定的高度位置；e)裝置中包括過載狀態檢測和制動機構，當吊掛載物箱(1)的各繩帶(2)中的任意一根受到的拉力值超過預設的常載拉力值范圍時，該過載狀態檢測和制動機構會中止各繩帶(2)的收卷進程；f)裝置中包括障礙狀態檢測和制動機構，當由同一組繩帶(2)連接的載物箱(1)在下降過程中遇到障礙而導致該組中的任意繩帶(2)受到的拉力降低時，該障礙狀態檢測和制動機構可使這組繩帶(2)同時停止引放并鎖定，從而使載物箱(1)停止下降。
2.一種如權利要求1所述的儲藏裝置，其特征是a)所述的卷輪(4)套在卷輪軸筒(21)上；b)卷輪軸筒(21)緊固在動力輸入軸(7)上；c)在卷輪(4)側面安裝了軟彈簧(26)和硬彈簧(25)；d)當卷輪(4)因受繩帶(2)拉力而繞卷輪軸筒(21)偏轉時，會先后迫使軟彈簧(26)和硬彈簧(25)發生彈性變形；e)設置了根據卷輪(4)與卷輪軸筒(21)的相對偏轉角度決定開合狀態的載荷檢測開關(44)；當該載荷檢測開關(44)處于開斷狀態時，會切斷動力輸入軸(7)的旋轉動力源；f)繩帶(2)上承受的常載拉力導致的卷輪(4)扭力大于軟彈簧(26)的初始彈力，但小于硬彈簧(25)的初始彈力，卷輪(4)在常載拉力作用下克服軟彈簧(26)的彈力，并沿繩帶(2)的拉力方向繞卷輪軸筒(21)偏轉至常載位置，此時，卷輪(4)與卷輪軸筒(21)之間由硬彈簧(25)支撐并相互保持固定的位置關系，即處于常載狀態；在常載狀態下，載荷檢測開關(44)閉合；g)繩帶(2)上承受的過載拉力導致的卷輪(4)扭力大于軟彈簧(26)、硬彈簧(25)的初始彈力，卷輪(4)在過載拉力作用下沿繩帶(2)的拉力方向繞卷輪軸筒(21)偏轉至過載位置，此時，支撐卷輪(4)與卷輪軸筒(21)的硬彈簧(25)的兩個彈性端同時受到卷輪(4)和卷輪軸筒(21)的相反方向的作用力而產生彈性變形，卷輪(4)與卷輪軸筒(21)之間的位置關系屬于過載狀態；在過載狀態下，設置在卷輪(4)與上述載荷檢測開關(44)之間的凸輪傳動機構(23)促使載荷檢測開關(44)處于開斷狀態；h)當繩帶(2)上承受的拉力減小，并導致卷輪(4)扭力小于軟彈簧(26)的初始彈力時，卷輪(4)在軟彈簧(26)的彈力作用下沿繩帶(2)的拉力方向的相反方向繞卷輪軸筒(21)偏轉至障礙位置，此時，卷輪(4)與卷輪軸筒(21)之間由軟彈簧(26)支撐，卷輪(4)與卷輪軸筒(21)之間的位置關系屬于障礙狀態；在障礙狀態下，設置在卷輪(4)與上述載荷檢測開關(44)之間的凸輪傳動機構(23)促使載荷檢測開關(44)處于開斷狀態。
3.如權利要求1或2所述的一種儲藏裝置，其特征在于a)該裝置具有多個升降單元；b)各升降單元由同一機電控制系統控制并且并排安裝在同一屋頂區域下；c)各升降單元的升降運行均依靠同一共享電機通過一公共傳動體(45)提供動力；d)每個升降單元包括一組共同吊掛一個載物箱(1)的繩帶(2)；e)同一升降單元中的繩帶(2)所卷繞的卷輪(4)由同一個動力輸入軸(7)驅動；f)任意升降單元的動力輸入軸(7)均可通過該升降單元中的離合機構從上述公共傳動體(45)引入動力，并帶動該升降單元的卷輪(4)上的繩帶(2)同步收放，從而帶動該升降單元的載物箱(1)升降運行；g)機電控制系統可根據用戶的操作來控制各升降單元的離合機構的工作狀態；h)任意升降單元的處于分離狀態的離合機構均可避免其所在升降單元的卷輪(4)受共享電機動力的驅動。
4.如權利要求3所述的一種儲藏裝置，其特征在于a)所述的公共傳動體是安裝在輪系上的可正反向循環運轉的閉合繩帶圈(45)；b)各個升降單元的的動力輸入軸(7)上固定安裝了動力導入輪(10)；c)所述的離合機構中具有可與動力導入輪(10)組成摩擦副的摩擦輪(14)；d)閉合繩帶圈(45)穿過每個升降單元的動力導入輪(10)輪面和離合機構的摩擦輪(14)輪面之間；e)離合機構可在機電控制系統的控制下，驅使摩擦輪(14)向動力導入輪(10)方向移動，將閉合繩帶圈(45)壓向動力導入輪(10)輪面，使其相互產生足夠的磨擦力，從而使動力導入輪(10)運轉。
5.如權利要求3所述的一種儲藏裝置，其特征在于a)所述的公共傳動體是長軸狀旋轉體；b)各個升降單元的的動力輸入軸上固定安裝了動力導入輪；c)在長軸狀旋轉體的位于每個升降單元的動力導入輪處均分別固定安裝了動力輸出輪；d)所述的離合機構中具有可同時與上述動力導入輪和動力輸出輪組成聯動摩擦副的摩擦輪；e)離合機構可在機電控制系統的控制下，驅使摩擦輪與上述的動力輸入輪和/或動力輸出輪之間作離合動作，從而使動力輸出輪的旋轉動力傳遞或不傳遞給動力輸入輪。
全文摘要
為了解決層架櫥柜等用于儲藏物品的家具存在的占用居室面積和空間、不便于查找和取放物品的缺陷，本發明提出了一種電動升降式儲藏裝置。它包括由繩帶(2)吊掛的載物箱(1)、可收卷或引放繩帶(2)的安裝與屋頂的機電傳動機構構成。且具有過載自動制動功能和下降時遇到障礙自動制動的功能。多個裝置聯合組裝后，可充分利居室的頂棚空間，完全不會占用地面面積，且所有物品的取放都同樣方便快捷，使用時不必登高或彎腰。上升后的箱體底部形成美觀的天花板形態。箱體之間可安排屋頂燈具。
文檔編號A47B97/00GK1969716SQ20051011056
公開日2007年5月30日 申請日期2005年11月21日 優先權日2005年11月21日
發明者于君 申請人:于君