CN102308122A - 线性致动器 - Google Patents

Abstract

一种线性致动器，包括导螺杆(20)和驱动杆(30)，驱动杆(30)与导螺杆(20)螺纹配合，使得当导螺杆(20)转动时，驱动杆(30)可沿着它的轴线纵向运动。在驱动杆(30)周围提供了护套(40)。齿轮柱(50)被布置为与导螺杆(20)的轴线大致同轴，该齿轮柱包括齿轮(55)，可应用驱动机(60)通过齿轮(55)使齿轮柱(50)转动。齿轮柱(50)连接至导螺杆(30)，使得齿轮柱(50)的转动引起导螺杆(20)相对于驱动杆(30)的转动，使得该驱动杆伸出和/或缩回。

Description

线性致动器

发明背景

本发明涉及一种线性致动器，该线性致动器中的驱动杆可自致动器壳体伸出，并且可朝向致动器壳体缩回或缩回到致动器壳体之中。

通常，这类线性致动器包括带有外螺纹的导螺杆，该导螺杆可被收纳在细长的驱动杆的带有内螺纹的孔之中，且与该驱动杆的带内螺纹的孔进行螺纹配合。以一种方式保持该驱动杆，防止其转动，同时允许纵向运动以允许驱动杆从致动器壳体中伸出和收纳在致动器壳体中。导螺杆不在驱动杆之中的端部通过一系列的齿轮与例如马达的驱动机相连，该驱动机一般与驱动杆的轴线成90°且超出导螺杆的端部。致动器、马达和导螺杆之间的齿轮装置、导螺杆以及驱动杆一般都包含在单个外壳之中，从而限定了一个整体的组件。

在现有技术的布置中，线性致动器的总体尺寸也因此大于导螺杆和驱动杆的长度。同样，由于需要多个齿轮来连接马达的输出部与导螺杆，因而这种传动装置易于磨损或损坏，从而影响线性致动器的工作，且这种传动装置价格昂贵、复杂且笨重。而当出现诸如磨损或者失效，又或者该传动装置的特性需要变更等情况时，要更换齿轮装置也很困难，因此这种布置的工作范围较窄，减小了该线性致动器的适应性和应用范围。

发明内容

根据本发明，一种线性致动器包括：

导螺杆，该导螺杆被安装为可绕它的纵向轴线旋转且包括带有螺纹的部分；

驱动杆，该驱动杆包括带有螺纹的部分，与该导螺杆的所述带有螺纹的部分螺纹配合，该驱动杆具有与该导螺杆的纵向轴线大致重合或平行的轴线，且被安装为可沿它的轴线纵向运动以及允许在该导螺杆和该驱动杆间的相对转动；

护套，该护套提供在该驱动杆的周围；以及，

齿轮柱，该齿轮柱被布置为与该导螺杆的所述轴线大致上是同轴的，该齿轮柱包括齿轮，可应用驱动机通过该齿轮来转动该齿轮柱，该齿轮柱连接至该导螺杆，使得该齿轮柱的转动引起该导螺杆相对该驱动杆的转动，从而使得该驱动杆伸出或缩回。

在本发明的布置中，提供齿轮柱，从而将来自致动器或其它驱动装置的驱动力施加到导螺杆之上，引起该导螺杆相对于驱动杆的相对转动，从而使得该驱动杆伸出或缩回，实现了紧凑且有多用途的布置。特别地，这种致动器与该驱动柱之间的简单连接以及因此而形成的致动器与导螺杆之间的简单连接赋予了安放该致动器的灵活性，能使该致动器与导螺杆的之间的传动机构具有最少的部件，这可以例如减小总体尺寸、重量，复杂性和/或降低成本，还可以使部件易于更换。

优选使该齿轮柱包围该护套。这种配置的独特优势在于：可以相对于导螺杆和驱动杆横向安放例如为马达的驱动机。这样可使得当该驱动杆缩回时，该线性致动器的全长与该导螺杆和驱动杆的长度大致相仿。而相较之下，在现有技术的部置中，驱动马达则位于该导螺杆和驱动杆的纵向上。该致动器可与该导螺杆的轴线大致平行地延伸，大致垂直地延伸，或者以任何希望的角度延伸。此外，将驱动机和相关的齿轮装置布置在导螺杆和驱动杆的横向上可以使该致动器和相关部件易于够及，从而易于去除和/或更换它们，以及/或者易于增加额外的驱动装置。将线性致动器提供在包括可移除的部分的外壳内，以使得可以够及该驱动机，这也是有帮助的。

在一个替代实施例中，该齿轮柱可自该导螺杆纵向地提供。在这种情况下，优选在该齿轮柱之内提供该驱动机和相关齿轮装置。这样可以易于够及该驱动机和任何相关的齿轮装置，例如可有助于去除和/或更换该驱动机、相关齿轮装置和/或其他诸如弹簧、动力供应部件、电子设备或类似部件，同时由于该齿轮柱和驱动机占用了相同的纵向空间，因而还可减小该线性致动器的总体尺寸。

进一步优选包括额外的致动装置的线性致动器，该额外的致动装置可以与该齿轮柱联接以向该导螺杆提供额外的驱动力，且这种额外的致动作用可以在该线性致动器之内或之外提供。

进一步优选提供能量存储装置，该能量存储装置联接至该齿轮柱，如此则该齿轮柱的转动可用于存储和/或转化能量以用于该线性致动器之内或者之外。

附图说明

本发明的实施例将仅通过附图，举例描述，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的线性致动器的剖视图；

图2示出了根据本发明的实施例的可替代的线性致动器的剖视图；

图3示出了根据本发明的实施例的一对线性致动器的剖视图；

图4示出了根据本发明的实施例的线性致动器的剖视图；

图5示出了包括如图1中所示的线性致动器的装置的剖视图；以及

图6示出了根据本发明的实施例的线性致动器的剖视图。

具体实施方式

图1中所示的线性致动器包括带有外螺纹的导螺杆20，导螺杆20被可转动地安装为用于绕其纵向轴线转动。导螺杆20被收纳于驱动杆30的大致沿轴向的孔中。驱动杆30的孔具有内螺纹，该内螺纹用螺纹的方式接收导螺杆20的外螺纹。在使用中，导螺杆20相对驱动杆30的相对转动导致了导螺杆20和驱动杆30间的相对纵向运动，以伸出和缩回该线性致动器。

护套40包围和支撑着驱动杆30。该护套紧密配合在该驱动杆的外侧周围，从而阻止了该驱动杆在该线性致动器内的横向运动。然而，驱动杆30可以在护套40内轴向运动。护套40可以包含低摩擦的表面或涂层以帮助驱动杆30在护套40中平滑而流畅的运动。密封部件和/或轴承46显示为接近护套40的出口点，以在确保驱动杆30在护套40内平滑运动的同时，阻止污染物进出该线性致动器。

如图1所示，驱动杆30包括至少一个自驱动杆30的外表面延伸的凸起部35。该凸起部被收纳于提供在护套40上的细长的通道45内。可以理解的是，通道45可以是穿过该护套而形成的缝，可以是部分路径穿过该护套的侧壁而提供的槽，或者也可能是由在限定的通道的任一侧上的凸起部所界定。凸起部35在细长的通道45内的接合关系阻止了导螺杆20在护套40内的转动，同时通过允许凸起部35沿通道45滑动而使得驱动杆30可以在护套40内轴向运动。可被理解的是，可提供任意数目的凸起部35以及相应的通道45，且该细长的通道也可反过来提供在驱动杆30上，而将该凸起部提供在护套40上。驱动杆30一般具有圆形截面，但也可具有其他任何希望的形状。

将理解的是，由于导螺杆20绕其纵向轴线转动，而驱动杆30不能转动，将使得导螺杆20和驱动杆30之间发生相对转动，从而引起导螺杆20与驱动杆30间的相对纵向运动，使得驱动杆30自该线性致动器内伸出或缩回到该线性致动器之中。

如图1所示，护套40可以延伸超出处于缩回位置的驱动杆30的端部，还可以包括与导螺杆20的端部接合的凸起部47，以帮助避免导螺杆20的内端部的横向运动。可理解的是，凸起部47可直接承靠在导螺杆20上，或者可以包括额外的轴承部件以确保导螺杆20的平滑转动。

示出了提供在护套40周围的大致为管状的齿轮柱50。齿轮柱50的内端部通过例如连接销或臂70连接至导螺杆20。将理解的是，导螺杆20可与齿轮柱50一体地形成。齿轮柱50绕其纵向轴线的转动也因此会通过连接件70使得导螺杆20能够转动。可在齿轮柱50和/或导螺杆20的端部提供合适的轴承80，以使齿轮柱50和导螺杆20可以低摩擦地平滑地转动。该轴承可以夹在齿轮柱50和导螺杆20的内端部(例如在导螺杆20的该端部的环状部)和包含该线性致动器的外壳10的后部12之间。

齿轮柱50还包括与驱动齿轮65啮合的齿轮55，而驱动齿轮65又由例如电动马达的驱动机60来驱动。这样，驱动机60的致动作用将驱动该驱动齿轮65，而驱动齿轮65的驱动力将通过齿轮55传送至齿轮柱50，通过齿轮柱50借由连接件70与导螺杆20的连接，转而引起了导螺杆20的转动。如上所述，这种转动会使驱动杆30从该线性致动器内伸出或缩回到该线性致动器内。可理解的是，可以在驱动齿轮65和齿轮柱50上的齿轮55间提供多个中间齿轮。同样将理解的是，虽然示出的齿轮55和致动器60位于齿轮柱50的外部，但若该齿轮柱具有足够大的内径，可以将齿轮55和致动器60提供在齿轮柱50内，位于齿轮柱50的内部和护套40之间。

虽然图1中示出的齿轮柱50上的齿轮55位于线性致动器的底部，将理解的是，可以将齿轮55提供在沿着该线性致动器的长度的任何位置上，以与驱动齿轮65啮合。将齿轮55提供在图1中所示位置的优势在于齿轮柱50可沿该致动器的长度延伸，从而帮助支撑和定位上部的部件。此外，因为将齿轮55提供在该线性致动器的端部提供了在该线性致动器旁边的贯穿该线性致动器的全长的区域，用于包含例如驱动机60的驱动部件，因此这有助于使该线性致动器的设计紧凑。特别地，可以通过不复杂且空间效率高的方式实现输入和输出的力与运动之间或大或小的比例。

虽然图1示出了将该线性致动器的部件提供在专用的壳体10内，将理解的是，可将该线性致动器的部件提供在另一个装置或机器中，在这种情况下，该些组件可被收容在那个装置的外壳内。

在图1中所示的实施例中，导螺杆20带有外螺纹，且被收纳在驱动杆30的带有内螺纹的孔中。然而，将理解的是，这种定向可以被反转，即导螺杆包括带有内螺纹的孔，来收纳具有带外螺纹的表面的驱动杆。在这种情况下，可理解的是，可将用来阻止驱动杆转动的装置提供在朝向驱动杆自致动器离开并超出导螺杆的位置上。在这种情况下，用来阻止驱动杆转动的装置包括来自护套或外壳的凸起部，该凸起部被收纳在驱动杆上的细长的通道之中。可替代地，该驱动杆可以具有轴向延伸的环形开口，从而限定了由该驱动杆的外侧所包围的位于中央的杆，该位于中央的杆带有外螺纹以与导螺杆上的内螺纹相啮合。在这种情况下，用来阻止该驱动杆转动的装置可以如先前所述地带有凸起部，该凸起部可以位于沿着该驱动杆或护套的长度上的任何合适位置，从而与该护套和驱动杆中的另一个上的细长的通道接合。

在将致动器提供在外壳10内的实施例中，该外壳的一部分可以为可拆卸的，以易于更换、去除或者增加驱动机10。

图1中的线性致动器的变型如图2所示，其中同样的部件被赋予了相同的标记。在本实施例中，与驱动机60相联的驱动齿轮165以及齿轮柱150上的齿轮155分别包括了轴承116、118，轴承116、118作用于齿轮的表面与外壳110的横向构件114之间。该横向构件不但提供了支撑驱动齿轮165和齿轮柱150的齿轮155的表面，还能提供对该线性致动器的部件的额外支撑，以及为该外壳提供了更大的结构完整性，该外壳包括带有结构部分170的外壳的顶部，结构部件170可以进一步使力转移到外壳的基部之上。特别地，这种支撑可以帮助阻止该外壳内的线性致动器的部件以及外壳自身的不希望有的纵向扭曲或者其他运动。

在图2所示的实施例中，该线性致动器安装在例如底座的支撑件180上，以帮助安装在其他部件之上。

虽然图1和2示出的线性致动器具有单一的驱动机60，驱动机60通过单一的驱动齿轮65、165驱动齿轮柱50、150的齿轮55、155，但将理解的是，可以提供多个致动器。在这种情况下，多个致动器可通过均与该齿轮柱的齿轮相啮合的不同的驱动齿轮来工作，或者通过齿轮柱上的分开的齿轮来作动。这些致动器可位于包含有该线性致动器的部件的外壳的内部或者外部。这些致动器可以以相同的或不同的方位安装。

在图3中，示出的两个线性致动器被同轴地布置，这样各自的驱动杆在相反的方向上延伸，线性致动器均包括与驱动齿轮柱50上的齿轮55的驱动齿轮65相关联的第一驱动机60，以及驱动第二驱动齿轮265以作用于齿轮柱50的齿轮55的第二致动器260。在此实施例中，还可以看到，齿轮柱50并未沿该线性致动器的全部的长度延伸，而只是沿着该线性致动器的部分的长度延伸，这样齿轮柱50上的齿轮55与该线性致动器的端部相互间隔开来。在本实施例中，这些线性致动器是同样的，然而将理解的是，如有需要的话，这些线性致动器可以具有不同的特征。

图4示出了线性致动器的另一实施例。在此实施例中，下列布置与图1中所描述的是相同的：导螺杆20、驱动杆30、护套40、齿轮柱50、齿轮柱50上的齿轮55、齿轮柱50通过连接件70与导螺杆20的连接、以及包括了驱动该驱动齿轮65以使齿轮柱50转动的驱动机60。然而，还示出了连接至驱动机60的额外的部件410、412、414。还示出了进一步的部件420、422、424，部件420、422、424连接至与齿轮柱50上的齿轮55相啮合的第二齿轮426。这些部件410、412、414、420、422、424可包括任意数目的不同类型的部件，例如，可包括用来补充驱动力以驱动齿轮柱的额外的致动器、用来将来自齿轮柱50的转动的能量转化成电能或其他可储存的能源的发电机、储存来自齿轮柱50的转动的能量的弹簧，和/或提供额外能量以帮助驱动该线性致动器的电池。特别地，有时提供额外的动力是有利的，例如在该线性致动器的初始运动和最终运动期间。在这种情况下，任何额外的能量输入，例如至驱动机60或者额外的致动器的额外的动力，可被用来提供这种额外动力。而在其他情况下，可能只需较少的能量，或者可将来自外部源头的能量输入该***。例如，当进行降下操作时，即该线性致动器正在降下一物质时，可通过例如随齿轮柱50的转动而转动的发电机来转化和存储的可获得的能量。这种可被转化为电能的能量可被用于该线性致动器之外，或者被存储于例如弹簧之中，以用于该线性致动器的随后的驱动中。当提供有发电机时，其可包括提供施加在该运动之上的阻力的齿轮装置和/或弹簧类型元件，使得该发电机和其他例如弹簧的能量存储装置仅在该线性致动器的部分运动中起作用，例如，在该运动的启动和终止阶段。其可***作来减缓该运动，且当负荷被减速时，能有效地起到能量中断/恢复元件的作用。由此，其能提供软停能力和/或有助于高负荷启动。

图5示出了如图1中所示的线性致动器的一个具体应用。在图中，下部与图1中所示的线性致动器相对应，且使用了相似的标记。示出的驱动杆30的远侧端部连接至部件510，当线性致动器分别地伸出或缩回时，部件510将被移动至如图中所示的左方和右方。

在示出的实施例中，部件510同时还连接到第二细长构件520，构件520与驱动杆30大致平行地延伸，且可沿其与驱动杆30的轴线大致平行的轴线滑动。构件520可以为可伸缩的构件，使其可自由伸出。通过提供这种可与驱动杆大致平行地运动的第二细长构件，可帮助确保部件510的横向运动没有任何不希望的扭曲或其他运动。

根据本发明的线性致动器的另一实施例如图6所示。图1到5中所示的该线性致动器的实施例的很多特征同样可应用于图6中的线性致动器，但为了清晰起见，这些特征在此不再重复。与图1中一样，图6中所示的致动器包括可转动的导螺杆620，导螺杆620带有外螺纹，该外螺纹被收纳在驱动杆630的带有内螺纹的孔中，且与之配合。驱动杆630被护套640包围，驱动杆630的外表面上还提供有凸起部635，凸起部635与护套640上的细长的通道645接合，以使驱动杆630可纵向移动，但阻止驱动杆630的转动。提供了齿轮柱650，齿轮柱650通过连接件670连接至导螺杆620。与图1中描述的实施例不同，齿轮柱650并不是在护套640周围延伸，而是离开护套640延伸。在齿轮柱650之内提供了致动器660，且致动器660可以是该线性致动器的一个结构特征。可提供轴承以利于齿轮柱650的转动。可将致动器650提供在外壳之内，且致动器650直接或间接地承靠着导螺杆620。这样使得该外壳易于移除，包括使得致动器650易于移除，用于致动器650的简单改变，同时也提供了该线性致动器的结构特征。在本实施例中，致动器660连接至驱动齿轮665，驱动齿轮665与齿轮柱650的内齿轮655啮合，这样致动器660的致动作用使驱动齿轮665转动，而驱动齿轮665转而作用在齿轮665上以转动齿轮柱650，且由此转动导螺杆620。驱动齿轮665以轴承672为特征，同齿轮柱650一样，诸如674的齿轮柱轴承在齿轮柱650处可被分配在相关的位置，以使该齿轮柱能以最小摩擦转动，且使该齿轮柱将力传送至其他有需要的部件。如图6中所示，将致动器660提供为与导螺杆620沿轴向偏离，这样驱动机665仅与齿轮柱650的内齿轮655的一部分啮合。然而，将理解的是，可将该致动器提供为与导螺杆620共轴。在这种布置下，在例如需要具有不同动力的致动器，或者需要不同的齿轮装置来改变致动的速度时，可方便地移除和更换提供在齿轮柱650内的该致动器和相关的驱动齿轮。如有需要，额外的致动器也可提供在该空间内。此外，相比现有技术中使用多个齿轮来联接导螺杆，由于该致动器可被提供在该齿轮柱650内，因此可最小化该线性致动器的所占据的总体空间。虽然并未示出，但该空间内还可包括额外的部件，例如，先前已讨论过的弹簧或发电机等能量存储和/或转换装置、电池等动力源以及其他任何希望的部件。

同时如图6中所示，该齿轮柱650可以包括外齿轮656。该外齿轮可以与外部的致动器啮合以向齿轮柱650提供额外的驱动力，或者可连接至如图4中所描述的发电机或能量存储装置，从而在该线性致动器的某些操作期间，转换和/或存储能量。虽然并未示出，但该空间内还可包括额外的部件，例如，先前已讨论过的弹簧或发电机等能量存储和/或转换装置，电池等动力源，以及其他任何希望有的组件。

Claims (13)

1.一种线性致动器，包括：

导螺杆，所述导螺杆被安装为可绕它的纵向轴线转动且包括带有螺纹的部分；

驱动杆，所述驱动杆包括带有螺纹的部分，与所述导螺杆的所述带有螺纹的部分螺纹配合，所述驱动杆具有与所述导螺杆的所述纵向轴线大致重合或平行的轴线，并且被安装为可沿它的轴线纵向运动以及允许所述导螺杆和所述驱动杆之间的相对转动；

护套，所述护套提供在所述驱动杆的周围；以及，

齿轮柱，所述齿轮柱被布置为与所述导螺杆的所述轴线大致上是同轴的，所述齿轮柱包括齿轮，可应用驱动机通过所述齿轮来转动所述齿轮柱，所述齿轮柱连接至所述导螺杆，使得所述齿轮柱的转动引起所述导螺杆相对于所述驱动杆的转动，从而使得所述驱动杆伸出和/或缩回。

2.根据权利要求1所述的线性致动器，还包括驱动所述齿轮柱的驱动装置。

3.根据权利要求2所述的线性致动器，其中所述驱动装置包括马达。

4.根据权利要求3所述的线性致动器，其中所述马达为电动马达。

5.根据权利要求2到4中的任意一个所述的线性致动器，包括可联接至所述齿轮柱以提供额外的驱动力给所述导螺杆的多个驱动装置。

6.根据在前的权利要求中的任意一个所述的线性致动器，其中所述齿轮柱围绕着所述护套。

7.当权利要求6从属于权利要求2到5中的任意一个时，根据权利要求6所述的线性致动器，其中所述驱动装置提供在所述导螺杆和驱动杆的横向上。

8.根据权利要求1到5中的任意一个所述的线性致动器，其中所述齿轮柱自所述导螺杆纵向地提供。

9.当权利要求8从属于权利要求2到5中的任意一个时，根据权利要求8所述的线性致动器，其中所述驱动机提供在所述齿轮柱之内。

10.根据在前的权利要求中的任意一个所述的线性致动器，还包括壳体或外壳以***述导螺杆、驱动杆、护套和齿轮柱。

11.根据权利要求10的线性致动器，其中所述壳体或外壳的部分是可移除的，使得可以够及所述线性致动器的部件。

12.根据权利要求11的线性致动器，其中由移除所述部分而产生的所述壳体或外壳上的开口的尺寸可允许所述线性致动器通过以进行移除或更换。

13.根据在前的权利要求中的任意一个所述的线性致动器，还包括联接到所述齿轮柱的能量存储装置，使得所述齿轮柱的转动可以存储和/或转换来自所述齿轮柱的转动的能量，以在所述线性致动器之内或之外使用。

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