CN110778673B - 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，属于线性致动设备领域，包括单向轴承和摩擦套环，所述单向轴承包括内圈和外圈，所述内圈用于套装至线性致动器的转动丝杆，所述摩擦套环与所述外圈连接，所述自锁装置还包括用于与所述摩擦套环配合的摩擦件，转动丝杆沿正向转动时，所述外圈不转动，所述转动丝杆沿反向转动时，外圈、内圈、摩擦套环同步转动，摩擦套环与摩擦件之间接触以产生摩擦力。本发明还公开了一种采用上述自锁装置的线性致动器。本发明的优点在于可以增加线性致动器的自锁能力。

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，属于线性致动设备领域。

【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、转动丝杆、传动螺母，驱动电机带动转动丝杆转动，转动丝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、转动丝杆、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，利用转动丝杆反向转动时带动制动扭簧来抱紧以产生制动力，然而目前这种结构的自锁结构，其自锁力相对不足。

【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和线性致动器，可以增加线性致动器的自锁能力。

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，包括单向轴承和摩擦套环，所述单向轴承包括内圈和外圈，所述内圈用于套装至线性致动器的转动丝杆，所述摩擦套环与所述外圈连接，所述自锁装置还包括用于与所述摩擦套环配合的摩擦件，转动丝杆沿正向转动时，所述外圈不转动，所述转动丝杆沿反向转动时，外圈、内圈、摩擦套环同步转动，摩擦套环与摩擦件之间接触以产生摩擦力。

采用本发明的有益效果：

本发明中，自锁装置采用了单向轴承和摩擦套环的配合结构，利用单向轴承只有单向可转动的特性，在转动丝杆正向转动时，单向轴承中的内圈和外圈是相互分离的，相当于一个正常的滚动轴承，即内圈转动时不会带动外圈转动，在这种状态下，外圈上的摩擦套环不会与摩擦件产生相对运动，也就不会产生摩擦力，转动丝杆可以正常运转。

而当转动丝杆反向转动时，单向轴承上的内圈和外圈之间会产生自锁，从而使得内圈和外圈之间同步转动，而外圈转动的同时就会带动摩擦套环也转动，摩擦套环转动时会与摩擦件之间产生相对运动，从而产生摩擦力，从反向作用来说，该摩擦力会对转动丝杆产生阻力，相当于对转动丝杆产生一个自锁力。

基于这种结构，当驱动电机驱动转动丝杆进行转动时，由于驱动电机的扭力足以克服该自锁力使得转动丝杆进行反向转动，故当驱动电机作为主动驱动时，该自锁装置并不影响线性致动器的正常伸缩；但是当驱动电机不工作，转动丝杆作为主动方进行反向转动时，转动丝杆产生一个反向转动的运动趋势，该运动趋势会导致摩擦套环和摩擦件之间也产生一个相对运动趋势，但是两者之间的摩擦力会阻止该运动趋势，从而完成自锁。

而且本发明这种自锁装置，相对于原有的依靠扭簧这种柔性自锁方式而言，本发明依靠的是摩擦环套和摩擦件两个相对较为刚性的自锁方式，其自锁力会更稳定，同时也能够提供更大的自锁力，在使用寿命上也更有保障。

作为优选，所述摩擦套环和摩擦件在沿所述转动丝杆的轴向方向上存在浮动间隙。

作为优选，所述摩擦套环的周向侧部与摩擦件产生摩擦力；和/或，所述摩擦套环的轴向端部与摩擦件产生摩擦力。

本发明还公开了一种线性致动器，包括第一套管、第二套管、转动丝杆、传动螺母、驱动电机，驱动电机驱动转动丝杆转动，转动丝杆转动时带动传动螺母轴向移动，传动螺母移动以带动第一套管和第二套管发生相对伸缩，所述转动丝杆上安装有上述方案中任意一种的自锁装置。

作为优选，所述摩擦套环套装在外圈上，所述转动丝杆上还安装有平面轴承，所述平面轴承和摩擦件位于摩擦环套的两个不同的轴向侧。

作为优选，所述线性致动器还包括支撑基座，所述支撑基座轴向方向远离所述平面轴承，所述摩擦件包括安装在支撑基座内的摩擦外圈，所述摩擦外圈套装在所述摩擦环套外，所述摩擦外圈和摩擦环套的周向侧部接触产生摩擦力。

作为优选，所述摩擦环套的周向侧壁呈外锥面，所述锥面朝远离平面轴承一侧渐缩，所述摩擦外圈的内侧壁为与所述外锥面适配的内锥面；或者，所述摩擦环套的周向侧面为台阶面，所述摩擦外圈的内侧壁与所述台阶面所适配。

作为优选，所述线性致动器还包括支撑基座，所述支撑基座轴向方向远离所述平面轴承，所述摩擦件包括安装在支撑基座内的摩擦垫片，所述摩擦垫片与摩擦环套的轴向端部抵触产生摩擦力。

作为优选，所述转动丝杆上设有台阶部，所述平面轴承轴向定位在所述台阶部上。

作为优选，所述支撑基座设有基座内腔，所述摩擦件安装在基座内腔中，所述摩擦环套至少部分内置在基座内腔中，所述摩擦环套与基座内腔壁之间设有径向支撑件，所述径向支撑件为轴承或支撑环。

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为本发明实施例一中线性致动器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一中线性致动器的***示意图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为本发明实施例一中线性致动器的剖视示意图；

图5为图4中B处的放大示意图；

图6为本发明实施例二中自锁装置的***示意图；

图7为本发明实施例二中自锁装置的剖视示意图。

【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，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5所示，展示的自锁装置在线性致动器内的应用，线性致动器的种类有多种，比如升降立柱、比如电动推杆等，本实施例的自锁装置具体是应用在一升降立柱上，该升降立柱通常用于电动升降桌，故通常也称为升降桌腿，该升降立柱可以在驱动电机11的驱动下实现上升和下降，从而实现桌面的上升和下降，对于这类电动升降桌而言，正常情况都是由驱动电机11来驱动上下升降，但是一旦驱动电机11不工作，或者处于异常断电情况时，则需要升降立柱自身也具备一定的自锁功能，以防桌面承受较大载荷时发生自动下降的问题，故现有的电动升降桌的升降立柱通常都需要具备自锁装置，而现有的升降立柱的自锁装置通常为扭簧制动。

而本实施例中，如图2和图3所示，自锁装置包括单向轴承21和摩擦套环22，所述单向轴承21包括内圈211和外圈212，单向轴承21是机械领域中比较常见的产品，本文不作过多阐述，所述单向轴承21的内圈211用于套装至线性致动器的转动丝杆10，所述摩擦套环22与所述外圈212连接，所述自锁装置还包括用于与所述摩擦套环22配合的摩擦件23，转动丝杆10沿正向转动时，所述外圈212不转动，所述转动丝杆10沿反向转动时，外圈212、内圈211、摩擦套环22同步转动，摩擦套环22与摩擦件23之间接触以产生摩擦力。

本实施例中，自锁装置采用了单向轴承21和摩擦套环22的配合结构，利用单向轴承21只有单向可转动的特性，在转动丝杆10正向转动时，单向轴承21中的内圈211和外圈212是相互分离的，相当于一个正常的滚动轴承，即内圈211转动时不会带动外圈212转动，在这种状态下，外圈212上的摩擦套环22不会与摩擦件23产生相对运动，也就不会产生摩擦力，转动丝杆10可以正常运转。

而当转动丝杆10反向转动时，单向轴承21上的内圈211和外圈212之间会产生自锁，从而使得内圈211和外圈212之间同步转动，而外圈212转动的同时就会带动摩擦套环22也转动，摩擦套环22转动时会与摩擦件23之间产生相对运动，从而产生摩擦力，从反向作用来说，该摩擦力会对转动丝杆10产生阻力，相当于对转动丝杆10产生一个自锁力。

基于这种结构，当驱动电机11驱动转动丝杆10进行转动时，由于驱动电机11的扭力足以克服该自锁力使得转动丝杆10进行反向转动，故当驱动电机11作为主动驱动时，该自锁装置并不影响线性致动器的正常伸缩；但是当驱动电机11不工作，转动丝杆10作为主动方进行反向转动时，转动丝杆10产生一个反向转动的运动趋势，该运动趋势会导致摩擦套环22和摩擦件23之间也产生一个相对运动趋势，但是两者之间的摩擦力会阻止该运动趋势，从而完成自锁。结合到升降立柱上，当驱动电机11正常驱动时，升降立柱可以实现正常升降，而当驱动电机11不工作时，在该自锁装置的自锁力下，电动升降桌上的载荷不足以驱动升降立柱下降。

而且本实施例这种自锁装置，相对于原有的依靠扭簧的柔性自锁方式而言，本发明依靠的是摩擦套环22和摩擦件23两个相对较为刚性的自锁方式，其自锁力会更稳定，同时也能够提供更大的自锁力，在使用寿命上也更有保障。

为了减少当驱动电机11作为主动驱动时自锁装置对转动丝杆10的阻力，所述摩擦套环22和摩擦件23在沿所述转动丝杆10的轴向方向上存在浮动间隙。本文所指的轴向方向，均是以转动丝杆10的轴向方向为参考。由于摩擦套环22和摩擦件23之间在轴向方向上存在浮动间隙，该浮动间隙的存在，使得摩擦套环22和摩擦件23之间的摩擦力会受轴向力的影响而变化，当两者轴向方向受力较大时，摩擦套环22和摩擦件23之间的浮动间隙变小，接触更紧密，从而使得摩擦力更大，而当两者之间的轴向方向受力较小时，摩擦力较小，如此便可根据升降桌的实际承载大小来自我控制自锁力大小。具体也可以参见图5，由于转动丝杆10在实际装配时会有轴向的运动间隙的，故当升降桌产生上下升降运动时，转动丝杆10会有轴向方向的细微窜动，转动丝杆10的轴向窜动会带动摩擦套环22轴向靠近摩擦件23，或者轴向远离摩擦件23，如此来调整摩擦套环22和摩擦件23之间浮动间隙。

对于摩擦套环22和摩擦件23之间的摩擦力，可以是由很多种实施方式来实现，本实施例优选了在所述摩擦套环22的轴向端部与摩擦件23产生摩擦力，结合图3至图5所示，本实施例摩擦件23为一个摩擦垫片，摩擦套环22套装在转动丝杆10上，摩擦垫片在摩擦套环22的上方，摩擦套环22的顶面与摩擦垫片的底面接触，从而产生摩擦力。

此外，本实施例中作为优选还设置了一平面轴承24，平面轴承24也套装在转动丝杆10上，且套装在摩擦套环22的轴向下方，即所述平面轴承24和摩擦件23位于摩擦套环22的两个不同的轴向侧，如此转动丝杆10相对于摩擦套环22在相对转动时，摩擦力更小，即当转动丝杆10在驱动电机11驱动下正向转动时，摩擦套环22与平面轴承24的上圈241均保持不动，而转动丝杆10和平面轴承24的下圈242一起转动。

为了组装便利，本实施例中设置了一个支撑基座25，所述支撑基座25轴向方向远离所述平面轴承24，所述摩擦垫片就安装在支撑基座25内，另外，所述转动丝杆10上设有台阶部101，所述平面轴承24轴向定位在所述台阶部101上，如此本实施例中的平面轴承24、摩擦套环22、单向轴承21、摩擦垫片这些部件，均被安装在台阶部101和支撑基座25之间，完成轴向定位，当转动丝杆10受到轴向力时，由台阶部101将轴向力传递到平面轴承24，再由平面轴承24传递到摩擦套环22，最终摩擦套环22与摩擦垫片相抵，产生摩擦力。

为了本实施例的自锁装置的稳定性更好，所述支撑基座25设有基座内腔251，所述摩擦件23安装在基座内腔251中，所述摩擦套环22至少部分内置在基座内腔251中，所述摩擦套环22与基座内腔251壁之间设有径向支撑件26，所述径向支撑件26为轴承或支撑环，在本实施例中径向支撑件26优选为轴承，如此单向轴承21、摩擦套环22、摩擦垫片与支撑基座25基本形成一个整体，无论是径向还是轴向都完成很好的定位效果，稳定性更好。

实施例二

如图6和图7所示，本实施例与实施例一的区别在于，实施例一中，摩擦件23与摩擦套环22之间是通过端部接触的方式来产生摩擦力，而本实施例中，摩擦件23与摩擦套环22之间是通过所述摩擦套环22的周向侧部与摩擦件23产生摩擦力。

本实施例中，所述摩擦件23包括安装在支撑基座25内的摩擦外圈，本实施例中由于支撑基座25包括一个基座内腔251，故摩擦外圈可以采用与基座内腔251壁过盈配合的方式进行安装，当然在其他实施方式中，可以采用其他固定连接的方式，所述摩擦外圈套装在所述摩擦套环22外，所述摩擦外圈和摩擦套环22的周向侧部接触产生摩擦力。

作为本实施例的优选，所述摩擦套环22的周向侧壁呈外锥面221，所述锥面朝远离平面轴承24一侧渐缩，所述摩擦外圈的内侧壁为与所述外锥面适配的内锥面，具体可参见图7。和实施例一一样，转动丝杆10是具有轴向窜动空间的，将摩擦套环22的周向侧壁设置成外锥面221，当转动丝杆10将轴向力作用到摩擦套环22上时，摩擦套环22的周向侧壁与摩擦外圈的内侧壁会形成越压越紧的效果，即轴向力越大，摩擦力也越大，轴向力小或者，所述摩擦环套的周向侧面为台阶面，所述摩擦外圈的内侧壁与所述台阶面所适配，则摩擦力也相对较小。

此外，本实施例中径向支撑件26优选是支撑环，支撑环可以是塑料套环，如此成本上相对于轴承而言更有优势。

需要说明的是，对于摩擦套环22的周向侧壁的结构和形状并不局限于本实施例中的外锥面221，在其他实施方式中，其形状结构可以有一定变化，比如也可以采用台阶面的形式，在采用台阶面的结构时，其实一定程度上实现了周侧摩擦力和端面摩擦力的结合，同理还可以采用其他不规则的形状，这些实施方式也落入本发明的保护范围内。

实施例三

同样如图1至图5所示，本实施例为一种线性致动器，如上文所述，本实施例的线性致动器优选是一升降立柱，本实施例包括第一套管31、第二套管32、转动丝杆10、传动螺母、驱动电机11，驱动电机11驱动转动丝杆10转动，转动丝杆10转动时带动传动螺母轴向移动，传动螺母移动以带动第一套管31和第二套管32发生相对伸缩。

而本实施例中的升降立柱优选是一种三节式的升降立柱，其中第一套管31、第二套管32、转动丝杆10、传动螺母、驱动电机11等构成一个传动总成，升降立柱还包括内管41、中管42、外管43，传动总成驱动内管41、中管42、外管43产生相对伸缩运动。对于这种三节式的升降立柱的工作原理，在之前的申请中已经有详细公开，本文不作过多阐述。

另外，需要说明的是，对于线性致动器，可以是本实施例展示的升降立柱，也可以是用在电动驱动设备上的电动推杆等。

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 (7)

1.一种线性致动器，包括第一套管、第二套管、转动丝杆、传动螺母、驱动电机，驱动电机驱动转动丝杆转动，转动丝杆转动时带动传动螺母轴向移动，传动螺母移动以带动第一套管和第二套管发生相对伸缩，其特征在于，转动丝杆上安装有自锁装置，所述自锁装置包括单向轴承和摩擦套环，所述单向轴承包括内圈和外圈，所述内圈用于套装至线性致动器的转动丝杆，所述摩擦套环与所述外圈连接，所述自锁装置还包括用于与所述摩擦套环配合的摩擦件，所述摩擦套环的周向侧部与摩擦件产生摩擦力；和/或，所述摩擦套环的轴向端部与摩擦件产生摩擦力，转动丝杆沿正向转动时，所述外圈不转动，所述转动丝杆沿反向转动时，外圈、内圈、摩擦套环同步转动，摩擦套环与摩擦件之间接触以产生摩擦力，所述摩擦套环套装在外圈上，所述转动丝杆上还安装有平面轴承，所述平面轴承和摩擦件位于摩擦环套的两个不同的轴向侧。

2.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述摩擦套环和摩擦件在沿所述转动丝杆的轴向方向上存在浮动间隙。

3.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述线性致动器还包括支撑基座，所述支撑基座轴向方向远离所述平面轴承，所述摩擦件包括安装在支撑基座内的摩擦外圈，所述摩擦外圈套装在所述摩擦环套外，所述摩擦外圈和摩擦环套的周向侧部接触产生摩擦力。

4.如权利要求3所述的线性致动器，其特征在于，所述摩擦环套的周向侧壁呈外锥面，所述锥面朝远离平面轴承一侧渐缩，所述摩擦外圈的内侧壁为与所述外锥面适配的内锥面；或者，所述摩擦环套的周向侧面为台阶面，所述摩擦外圈的内侧壁与所述台阶面所适配。

5.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述线性致动器还包括支撑基座，所述支撑基座轴向方向远离所述平面轴承，所述摩擦件包括安装在支撑基座内的摩擦垫片，所述摩擦垫片与摩擦环套的轴向端部抵触产生摩擦力。

6.如权利要求5所述的线性致动器，其特征在于，所述转动丝杆上设有台阶部，所述平面轴承轴向定位在所述台阶部上。

7.如权利要求3或5所述的线性致动器，其特征在于，所述支撑基座设有基座内腔，所述摩擦件安装在基座内腔中，所述摩擦环套至少部分内置在基座内腔中，所述摩擦环套与基座内腔壁之间设有径向支撑件，所述径向支撑件为轴承或支撑环。

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