CN100425873C - 带有自锁定转轴的线性致动器 - Google Patents

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Abstract

一种线性致动器，优选地用于家具，包括螺旋弹簧形式的制动弹簧(20)，该螺旋弹簧围绕塑料制成的圆柱元件(10)缠绕多圈，该圆柱元件至少在制动过程中可旋转，所述弹簧围绕该圆柱元件被拉紧以制动。由此产生的摩擦热会导致塑料变形，反之影响制动力。可通过为塑料制成的圆柱元件(10)提供金属制成的插入件(12)来解决该问题，该插入件将制动过程中产生的摩擦热带走，优选地将该热量传递到可作为冷却表面的致动器的其它金属部件。为了额外地带走热量，可使第二导热元件(18)与弹簧(20)的外侧紧密接触，所述元件可同样与可作为冷却表面的致动器的其它金属部件连接。

Description

带有自锁定转轴的线性致动器
技术领域
本发明涉及一种致动器，优选地用于家具，该致动器包括螺旋弹簧形式的保持制动弹簧，所述螺旋弹簧围绕至少在制动过程中可转动的塑料圆柱元件缠绕多圈，所述弹簧被围绕所述圆柱元件拉紧以制动。
背景技术
EP662573B1公开了一种上述类型的线性致动器。为了说明本发明的背景，参考该EP文献中如图2所示的实施例。图示的致动器由电动马达驱动，该电动马达通过一蜗杆驱动器驱动一转轴。所述转轴上设置有螺母，延伸杆固定在该螺母上。蜗杆在马达轴的延伸部分中形成，并且是钢制的。在蜗轮侧作为蜗轮的一个整体部分设置有圆柱元件，一制动弹簧围绕该圆柱元件定位，制动弹簧的一端固定于马达壳体上。转轴和蜗轮通过花键联接而互连，该花键联接的一部分设置于圆柱元件的空腔中，而另一部分是转轴端部上的元件。出于低噪声水平、蜗轮上小磨损以及成本的考虑，蜗轮用塑料模制而成。
在制动过程中，转轴的动能转化成弹簧和圆柱元件中的摩擦热。由于有导致塑料材料变形的风险，变形反之影响制动效果，因此热量的产生可能相当不利。于是可能会考虑用金属制造蜗轮，但这会引发不可接受的传动噪声，同时制动的程度和一致性受到妨碍。于是另一种可能性是使用具有更好的耐热特性的塑料材料，诸如玻璃纤维强化塑料，但这在蜗轮上引发不可接受的大的磨损。首先排除了空气和液体冷却的使用，部分原因是成本问题，部分原因是致动器中的空间不足。
发明内容
根据本发明，提供一种线性致动器，包括可在任一方向转动的转轴；转轴螺母，在转轴上可轴向移动且连接到驱动杆；以及可逆电动马达，通过齿轮传动装置驱动转轴，根据转轴的转动方向分别使驱动杆伸出和缩回；还包括螺旋弹簧，该螺旋弹簧围绕塑料制成的可旋转的圆柱元件缠绕多圈，圆柱元件与所述齿轮传动装置连接，所述弹簧在反转运动过程中围绕该圆柱元件被拉紧，还包括一个封闭的壳体，其特征在于，由塑料制成的所述圆柱元件具有金属制成的插入件，用于带走在反转运动过程中产生的摩擦热，所述插入件与转轴的一端相连。
利用本发明，可通过为塑料制成的圆柱元件提供金属制成的、用于带走在制动过程中产生的摩擦热的插入件来解决该问题。因此可以在利用具有该结构所带来的优点的塑料材料的同时，也能以相对简单的方式避免塑料加热问题。金属插入件可位于弹簧的正下方，即精确地位于热量产生处，并且插入件与弹簧之间的塑料层可制得非常薄，从而热量直接传导到插入件。可以将塑料直接模制到金属插入件上，并且可以采用多种工序，例如在插入件表面上滚花、凹进、凸出等，以便确保发生力的传递。
可以通过使插入件与金属冷却表面接触来增强带走热量的效果，优选地使插入件与金属制成的其它致动器部件，诸如金属框架、马达壳体、转轴等接触。
在蜗轮和转轴利用花键连接的线性致动器的一个实施例中，插入件形成有花键，从而使插入件与转轴直接接触。热量因此经由插入件通过转轴被带走。
在本发明的另一改进中，热量通过与弹簧外侧紧密接触的另一元件被带走，所述元件由导热性强于弹簧的材料制成。应该明白，所述元件必须不干涉弹簧的功能。
在最佳带走热量的一实施例中，所述元件覆盖整个弹簧外侧或者基本整个弹簧外侧。
这里也可通过使所述元件与冷却表面接触来增强冷却效果，优选地与由金属制成的其它致动器部件接触。
附图说明
下面将参照附图更全面地说明本发明的实施例，在附图中：
图1示出了穿过线性致动器的纵向剖面图；
图2示出了图1中的线性致动器的分解图；
图3示出了蜗轮的放大透视图。
具体实施方式
附图中示出的线性致动器包括可逆低伏特电动马达(DC)1，该电动马达通过蜗杆驱动器来驱动转轴2。附图标记3指代用于马达的前部件。螺母4设置在所述转轴上，并且具有固定于其上的驱动杆5，该驱动杆5是可伸缩地设置于外管6中的管子的形式，该外管6嵌入致动器的壳体7中。
蜗杆驱动器包括在马达轴的延伸部分中形成的钢制蜗杆8，以及带有在侧面一体形成的圆柱元件10的蜗轮9，该圆柱元件容纳插入件12。蜗轮由塑料(POM)制成，在由轻金属(铝锌)制成的插入件上固定地模制而成。
蜗轮9利用花键联接固定于所述转轴上，其中在花键联接处花键的一部分在插入件12内，另一部分由固定在转轴端部上的元件13形成。转轴安装于在蜗轮的前面的一轴承14中。
在圆柱元件上有一螺旋弹簧20形式的制动弹簧，该螺旋弹簧一端固定。为此，该弹簧的端部15向外弯曲并且被接纳在元件17的孔16内，该元件17借助于一螺钉固定于马达外壳上。铜制的导热元件18设置于弹簧的外面，与该弹簧紧密接触，并且利用孔眼19将一个端部、经由元件17固定到马达壳体上，在此设置有一引出头(pin)，以便钩挂在该元件上。
弹簧的绕圈围绕圆柱元件10延伸，从而当驱动杆5伸出时弹簧在旋转方向上不与转轴对抗，但当旋转方向为了逆转驱动杆而逆转时，弹簧向圆柱元件施加制动力。当驱动杆伸出时，由于来自圆柱元件的摩擦与弹簧的缠绕方向相反作用，转轴的旋转方向导致与圆柱元件紧密接合的弹簧(象征性地说)打开，并且因此弹簧不会或者只在不明显的程度上影响转轴的旋转。另一方面在逆转过程中，弹簧将围绕圆柱元件被拉紧并且施加制动力或者更确切地说是保持力作用在圆柱元件上，进而施加到转轴上。非自锁定转轴可以因此自锁定，同时与EP662572B1相比，自锁定转轴的自锁定能力可以增强。
通过保持转轴而产生的部分摩擦热被传递到插入件，并且经由花键联接部分传递到转轴，同时该部分热量被传递到护罩，并从该处传递到马达壳体。插入件和转轴、以及导热元件和马达壳体由此作为保持制动的冷却表面，从而防止塑料过热，进而避免塑料热变形。
利用所述的手段，已经示出在制动中可以从大约160℃至大约80℃降低温度，这足以防止塑料材料(POM)热变形。
因为是公知技术，因此没有描述带有终点挡板、控制电子操纵面板和电源的电气设备。
这里描述的是受到压缩负荷作用的线性致动器。在线性致动器受拉伸负荷影响的情况下，制动弹簧的缠绕方向当然必须是相反的。
应该明白，本发明也可应用于致动器没有直接安装在马达与致动元件的传动装置上而被侧向放置的情况。

Claims (6)

1、一种线性致动器，包括可在任一方向转动的转轴(2)；转轴螺母(4)，在转轴(2)上可轴向移动且连接到驱动杆(5)；以及可逆马达(1)，通过齿轮传动装置(8、9)驱动转轴(2)，根据转轴(2)的转动方向分别使驱动杆(5)伸出和缩回；还包括螺旋弹簧(20)，该螺旋弹簧围绕塑料制成的可旋转的圆柱元件(10)缠绕多圈，圆柱元件(10)与所述齿轮传动装置连接，所述弹簧(20)在反转运动过程中围绕该圆柱元件被拉紧，还包括一个封闭的壳体，其特征在于，由塑料制成的所述圆柱元件具有金属制成的插入件(12)，用于带走在反转运动过程中产生的摩擦热，所述插入件(12)与转轴(2)的一端相连。
2、如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述插入件(12)与金属冷却表面连接。
3、如权利要求2所述的线性致动器，其特征在于，包括蜗轮(9)和转轴(2)，其中蜗轮与转轴之间的连接通过花键实现，蜗轮的花键在插入件(12)中形成，从而插入件(12)与转轴(2)直接接触。
4、如权利要求1、2或3所述的线性致动器，其特征在于，该线性致动器包括一与弹簧(20)外侧紧密接触以带走热量的元件(18)，所述元件由导热性强于所述弹簧的材料制成。
5、如权利要求4所述的线性致动器，其特征在于，所述元件(18)基本覆盖整个弹簧外侧。
6、如权利要求5所述的线性致动器，其特征在于，所述元件(18)与冷却表面连接。
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