CN110307314A - 一种线性致动器的自锁装置和线性致动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性致动器的自锁装置，属于线性致动器领域，设置于驱动电机与线性致动器的传动螺杆之间，所述自锁装置包括轨道外圈和转动设置在轨道外圈内的转动内圈，所述转动内圈的外侧壁设有棘轮槽，所述棘轮槽内容置有滚珠，所述转动内圈连接有行星拨叉，所述行星拨叉主动朝正向转动时，顶触所述转动内圈朝正向转动，所述行星拨叉主动朝反向转动时，所述行星拨叉顶触到所述滚珠，滚珠顶触所述转动内圈朝反向转动，所述转动内圈主动朝反向转动时，滚珠挤压在棘轮槽和轨道外圈之间，形成单向自锁。本发明还公开了采用上述自锁装置的线性致动器，本发明的优点在于提高线性致动器的自锁力，同时也不影响正常的传动运动。

Description

一种线性致动器的自锁装置和线性致动器

【技术领域】

本发明涉及一种线性致动器的自锁装置和线性致动器，属于线性致动器领域。

【背景技术】

线性致动器目前被广泛应用在各个领域，包括电动升降桌、电动床、电动沙发等等，这种线性致动器其结构通常包括驱动电机、传动螺杆、传动螺母，驱动电机带动传动螺杆转动，传动螺杆转动时带动传动螺母轴向移动，传动螺母可以连接驱动对象，从而实现驱动目的。

以电动升降桌为例，目前电动升降桌中包括升降立柱，其中升降立柱中就包括驱动电机、传动螺杆、传动螺母，传动螺母带动管件上升或下降，这类电动升降桌，是需要有自锁功能的，即当电机没有运行的状态下，升降立柱应该具备自锁功能，从而防止升降桌自动下降。目前市面上这类升降立柱，其自锁功能大部分是依靠制动扭簧来实现，利用传动螺杆反向转动时带动制动扭簧来抱紧以产生制动力，依靠的是制动扭簧内收缩后与传动螺杆之间的摩擦力来实现自锁，这种制动结构实质上属于一种柔性自锁，存在的问题是自锁力不足，如果受到下压力很大时，制动扭簧和传动螺杆之间的摩擦力不足以克服下压力，自锁有可能会失败，造成不必要的事故。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种线性致动器的自锁装置，提高线性致动器的自锁力，同时也不影响正常的传动运动。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种线性致动器的自锁装置，设置于线性致动器的驱动电机与传动螺杆之间，所述自锁装置包括轨道外圈和转动设置在轨道外圈内的转动内圈，所述转动内圈的外侧壁设有棘轮槽，所述棘轮槽内容置有滚珠，所述转动内圈连接有行星拨叉，所述行星拨叉主动朝正向转动时，顶触所述转动内圈朝正向转动，所述行星拨叉主动朝反向转动时，所述行星拨叉顶触到所述滚珠，滚珠顶触所述转动内圈朝反向转动，所述转动内圈主动朝反向转动时，滚珠挤压在棘轮槽和轨道外圈之间，形成单向自锁。

采用本发明的有益效果：

本发明中，当行星拨叉作为主动驱动力时，在正向转动时，行星拨叉直接拨动转动内圈进行转动，而反向转动时，行星拨叉拨动滚珠，让滚珠间接拨动转动内圈进行转动，故当行星拨叉作为主动驱动力时，无论是正向转动，还是反向转动，行星拨叉可以正常驱动转动内圈相对于轨道外圈转动，故正常工作状态下，借助滚珠的滚动特性，本发明自锁装置可当做一个双向转动的滚动轴承来使用。

而当行星拨叉失去驱动力、转动内圈作为主动驱动时，当转动内圈产生反向转动趋势时，滚珠会被挤压在棘轮槽和轨道内圈之间，从而使得转动内圈无法与轨道外圈形成相对转动，从而就形成一个自锁状态，由于本发明中的自锁力，是依靠滚珠被挤压在棘轮槽和轨道内圈之间来实现，是一种刚性自锁，除非轨道外圈或棘轮槽发生磨损或破坏，不然自锁功能不会失效，显然这种结构的自锁力会比现有制动扭簧式的自锁力有大幅度的提升。

而且本发明的结构，整个自锁装置结构上相对简单，仅仅是依靠转动内圈、轨道外圈、滚珠这几部分组成，整体体积占用小，尤其是轴向方向的体积小，对安装空间要求小，另外本发明的自锁装置本身也可以是一个整体模块化设计，安装到线性致动器上是非常方便的。

作为优选，所述转动内圈设有与所述棘轮槽相连通的容纳槽，所述行星拨叉包括拨块，所述拨块容置在所述容纳槽中。

作为优选，所述棘轮槽包括沿径向设置的径向侧壁和沿切向设置的切向侧壁，所述转动内圈主动朝反向转动时，所述切向侧壁产生偏转，以将所述滚珠挤压在切向侧壁和轨道外圈内壁之间。

作为优选，所述拨块与所述容纳槽之间，或者所述拨块与滚珠之间，在周向方向上存在活动间隙。

作为优选，所述转动内圈上周向间隔设有多个棘轮槽，每个棘轮槽对应设有容纳槽，所述行星拨叉包括与容纳槽数量对应的拨块，每个拨块对应容纳在容纳槽中。

作为优选，所述行星拨叉用于与驱动电机传动连接，所述转动内圈用于与传动螺杆传动连接。

另外，本发明还公开了一种线性致动器，包括驱动电机、传动螺杆，传动螺杆上设有传动螺母，所述驱动电机带动传动螺杆转动，传动螺母在传动螺杆上实现轴向相对运动，所述驱动电机和传动螺杆之间设有上述任意方案之一所述的自锁装置。

作为优选，所述驱动电机与行星拨叉连接，所述传动螺杆与所述转动内圈连接。

作为优选，所述行星拨叉包括基座和设在基座上的拨块，所述驱动电机连接有蜗轮蜗杆减速机构，所述基座与蜗轮实现轴连接；和/或，所述转动内圈设有安装孔，所述传动螺杆安装在安装孔内与转动内圈实现轴连接。

作为优选，所述线性致动器还包括齿轮箱，所述轨道外圈固定在所述齿轮箱上，驱动电机、自锁装置、齿轮箱组成一个整体模块。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例一自锁装置的***示意图；

图2为本发明实施例一自锁装置安装在驱动电机齿轮箱内的示意图；

图3为图1中A处的放大示意图；

图4为本发明实施例一中自锁装置的平面示意图；

图5为本发明实施例一自锁装置在行星拨叉主动正向转动时的状态图；

图6为本发明实施例一自锁装置在行星拨叉主动反向转动时的状态图；

图7为本发明实施例一自锁装置在转动内圈主动反向转动时的状态图；

图8为本发明实施例二线性致动器的结构示意图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

如图1至图7所示，展示了本发明自锁装置20实施例一的具体优选结构。

如图1所示，本实施例的自锁装置20是设置于驱动电机10与线性致动器的传动螺杆之间，自锁装置20一方面与驱动电机10传动连接，另一方面与传动螺杆连接，具体而言，本实施例的自锁装置20包括轨道外圈5和转动设置在轨道外圈5内的转动内圈4，所述转动内圈4的外侧壁设有棘轮槽41，所述棘轮槽41内容置有滚珠3，在棘轮槽41内设置一个滚珠3，当转动内圈4朝正向转动时，转动内圈4可以推着滚动正常滚动，而当转动内圈4反向转动时，滚珠3会被挤压在棘轮槽41和轨道外圈5之间，形成单向自锁，这个棘轮槽41和滚珠3的原理，类似于单向轴承中的斜坡和滚子的设计原理。

本实施例中，自锁装置20中的转动内圈4连接有行星拨叉2，所述行星拨叉2主动朝正向转动时，顶触所述转动内圈4朝正向转动，所述行星拨叉2主动朝反向转动时，所述行星拨叉2顶触到所述滚珠3，滚珠3顶触所述转动内圈4朝反向转动。加入行星拨叉2后，使得当行星拨叉2作为主动驱动时，不管是正向转动、反向转动，行星拨叉2均能带动转动内圈4实现相对转动。所以本实施例整体的运作效果：当行星拨叉2作为主动驱动时，本实施例的自锁装置20相当于一个能够双向转动的滚动轴承，而当转动内圈4作为主动驱动、行星拨叉2是被动时，本实施例中的自锁装置20便相当于一个单向轴承，只能实现单向传动，反向传动时会产生自锁。

本实施例运用在线性致动器上后，当驱动电机10正常驱动传动螺杆转动时，传动完全不受影响，而当驱动电机10不运行的状态下，自锁装置20可以对传动螺杆实现自锁的功能，而且由于本发明中的自锁力，是依靠滚珠3被挤压在棘轮槽41和轨道外圈5之间来实现，是一种刚性自锁，除非轨道外圈5或棘轮槽41发生磨损或破坏，不然自锁功能不会失效，显然这种结构的自锁力会比现有线性致动器中制动扭簧式的自锁力有大幅度的提升。

而且本发明的结构，整个自锁装置20结构上相对简单，仅仅是依靠转动内圈4、轨道外圈5、滚珠3这几部分组成，整体体积占用小，尤其是轴向方向的体积小，对安装空间要求小，可参见图2中所展示的，安装在驱动电机10的齿轮箱13内后，与正常的齿轮箱13的体积几乎一致。

另外本发明的自锁装置20本身也是一个整体模块化设计，转动内圈4、滚珠3、轨道外圈5三个部件可以实现预安装，传动螺杆只需要插装到转动内圈4即可，非常方便，自锁装置20也可以整体与驱动电机10实现预安装，比如安装成图2中的示意图，在组装整个线性致动器时，只需要将传动螺杆插装到转动内圈4上即可。

具体的结构如图3至图4所示，在本实施例中，所述行星拨叉2用于与驱动电机10传动连接，驱动电机10连接有蜗轮蜗杆机构，行星拨叉2包括基座21和设在基座21上的拨块22，其中基座21上还凸设有齿状的花键结构23，刚好可以与驱动电机10所传动的蜗轮12中的花键槽去匹配连接，而所述转动内圈4用于与传动螺杆传动连接，传动螺杆的端部优选是非圆形，例如六角柱，则本实施例中刚好在转动内圈4中设置一个安装孔42，安装孔42的形状优选为六角孔，刚好与六角柱插装。

所述转动内圈4设有与所述棘轮槽41相连通的容纳槽43，所述行星拨叉2包括拨块22，所述拨块22容置在所述容纳槽43中。在本实施例中，棘轮槽41其实是楔形槽，而容纳槽43则优选是弧形槽，相应的拨块22也是呈弧形，这样拨块22在容纳槽43内相对转动时平顺性更好。

如上文所述，本实施例中所述棘轮槽41为楔形槽，其包括沿径向设置的径向侧壁41a和沿切向设置的切向侧壁41b，而滚珠3则容置在径向侧壁41a、切向侧壁41b以及轨道外圈5的内壁之间。

具体的工作原理，可参照图5至图7，本实施例中假定逆时针转动为正向转动：

如图5所示，当驱动电机10正向转动时，即行星拨叉2为主动朝逆时针转动，此时行星拨叉2中拨块22的左端顶触到转动内圈4中容纳槽43的侧壁，从而推动转动内圈4朝逆时针转动，此时的滚珠3，与棘轮槽41的径向侧壁41a是紧贴的，这种状态下，滚珠3在棘轮槽41的切向侧壁41b和轨道外圈5的内壁之间是有一定的径向空间的，是自由状态，故这种状态下的滚珠3可以正常滚动或滑动。

反之，如图6所示，当驱动电机10反向转动时，即行星拨叉2为主动朝顺时针转动时，行星拨叉2中拨块22的右端顶触到滚珠3，此时的滚珠3依旧是与棘轮槽41的径向侧壁41a是紧贴的，故这种状态下，滚珠3依旧是自由状态，故驱动电机10主动顺时针转动时，依然可以驱动转动内圈4顺时针转动。

如图7所示，当驱动电机10停止运行时，行星拨叉2也相应处于停止状态，此时行星拨叉2处于被动状态，如果此时转动内圈4受到反向驱动时，即转动内圈4受到顺时针转动的驱动力时，由于滚珠3没有被行星拨叉2所拨动，滚珠3的位置不动，转动内圈4发生顺时针转动时，相当于棘轮槽41的切向侧壁41b产生偏转，图7中虚线展示的是未发生偏转前的棘轮槽41，而实线展示的为偏转后棘轮槽41，可看出棘轮槽41已经发生偏转角度α，而偏转后的径向侧壁41a会与滚珠3分离，而切向侧壁41b会将滚珠3挤压在切向侧壁41b和轨道外圈5内壁之间，此时的滚珠3同时受到图中F1和F2的两个作用力，此时的转动内圈4无法继续朝顺时针方向转动，故实现了锁定。

作为优选，所述拨块22与所述容纳槽43之间，在周向方向上存在活动间隙，在本实施例中，该活动间隙，可以是拨块22的左端与容纳槽43的左侧壁之间有活动间隙h1，也可以是拨块22的右端与滚珠3之间有活动间隙h2，有了该活动间隙，可以提供给转动内圈4一定的偏转空间，偏转的角度越大，自锁力越强。

为了让自锁力更加均衡、稳定，所述转动内圈4上周向间隔设有多个棘轮槽41，每个棘轮槽41对应设有容纳槽43，本实施例中优选棘轮槽41有3个，当然在其他实施方式中也可以是2个、4个、5个等等，本实施例中所述行星拨叉2包括3个拨块22，每个拨块22对应容纳在容纳槽43中。

实施例二

如图8所示，本实施例为一种线性致动器，本实施例的线性致动器为升降立柱，主要用在升降桌上，主要包括驱动电机10、传动螺杆、传动螺母。本升降立柱为三节式立柱，传动螺杆包括一级螺杆61、二级螺杆62，传动螺母也包括一级螺母71和二级螺母72，这种三节式的升降立柱的具体结构和原理在现有技术中均有大量公开，本文不作过多阐述，本实施例的改进点，是升降立柱的驱动电机10上安装有如实施例一或与其相等同该方案的自锁装置20。

需要说明的是，本实施例仅仅展示的是其中一种升降立柱，而本发明线性致动器并不不局限于图8中所展示的，升降立柱的内部结构可以有一定变化，同时也可以是两节式的升降立柱。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种线性致动器的自锁装置，设置于线性致动器的驱动电机与传动螺杆之间，其特征在于，所述自锁装置包括轨道外圈和转动设置在轨道外圈内的转动内圈，所述转动内圈的外侧壁设有棘轮槽，所述棘轮槽内容置有滚珠，所述转动内圈连接有行星拨叉，所述行星拨叉主动朝正向转动时，顶触所述转动内圈朝正向转动，所述行星拨叉主动朝反向转动时，所述行星拨叉顶触到所述滚珠，滚珠顶触所述转动内圈朝反向转动，所述转动内圈主动朝反向转动时，滚珠挤压在棘轮槽和轨道外圈之间，形成单向自锁。

2.如权利要求1所述的线性致动器的自锁装置，其特征在于，所述转动内圈设有与所述棘轮槽相连通的容纳槽，所述行星拨叉包括拨块，所述拨块容置在所述容纳槽中。

3.如权利要求2所述的线性致动器的自锁装置，其特征在于，所述棘轮槽包括沿径向设置的径向侧壁和沿切向设置的切向侧壁，所述转动内圈主动朝反向转动时，所述切向侧壁产生偏转，以将所述滚珠挤压在切向侧壁和轨道外圈内壁之间。

4.如权利要求3所述的线性致动器的自锁装置，其特征在于，所述拨块与所述容纳槽侧壁之间或者所述拨块与滚珠之间，在周向方向上存在活动间隙。

5.如权利要求2所述的线性致动器的自锁装置，其特征在于，所述转动内圈上周向间隔设有多个棘轮槽，每个棘轮槽对应设有容纳槽，所述行星拨叉包括与容纳槽数量对应的拨块，每个拨块对应容纳在容纳槽中。

6.如权利要求1所述的线性致动器的自锁装置，其特征在于，所述行星拨叉用于与驱动电机传动连接，所述转动内圈用于与传动螺杆传动连接。

7.一种线性致动器，包括驱动电机、传动螺杆，传动螺杆上设有传动螺母，所述驱动电机带动传动螺杆转动，传动螺母在传动螺杆上实现轴向相对运动，其特征在于，所述驱动电机和传动螺杆之间设有如权利要求1至5之一所述的自锁装置。

8.如权利要求7所述的线性致动器，其特征在于，所述驱动电机与行星拨叉连接，所述传动螺杆与所述转动内圈连接。

9.如权利要求8所述的线性致动器，其特征在于，所述行星拨叉包括基座和设在基座上的拨块，所述驱动电机连接有蜗轮蜗杆减速机构，所述基座与蜗轮实现轴连接；和/或，所述转动内圈设有安装孔，所述传动螺杆安装在安装孔内与转动内圈实现轴连接。

10.如权利要求7所述的线性致动器，其特征在于，所述线性致动器还包括齿轮箱，所述轨道外圈固定在所述齿轮箱上，驱动电机、自锁装置、齿轮箱组成一个整体模块。