CN105374602B - 一种新式的自锁机构 - Google Patents

Abstract

本发明的一种新式的自锁机构，包括套筒、推杆、锁针和复位件，所述推杆滑动连接于所述套筒内壁，所述套筒和所述推杆之间设置有复位件，其特征在于：所述锁针设置于所述推杆上，所述推杆限制所述锁针的轴向位移，且所述推杆可引导所述锁针进行周向位移，所述套筒内壁上设置有沟槽；所述锁针随着所述推杆在所述套筒内滑动，在所述沟槽内运动，实现所述锁针的锁定和释放。具有自锁可靠，操作顺畅，机械寿命长，且机构简单，安装方便的优点。

Description

一种新式的自锁机构

技术领域

本发明涉及自锁按钮开关领域，具体涉及自锁按钮开关的自锁机构。

背景技术

自锁按钮开关是指开关自带机械锁定功能的一种开关，广泛使用在指令信号设备中。这种指令信号设备用在机器或电设备中，用于控制机器及设备的运行。大多数按钮开关都用于按下时接通或断开电路，释放后状态即复原。为了达到能保持“已被按下”状态，在开关上增加自锁机构。通过自锁机构控制动触点与静触点一直保持接通或断开状态，实现电路切换的开关，从而达到使用性能上的要求。

自锁机构有多种，其中应用较多的是利用一锁针进入一沟槽，依次经过沟槽内设置的锁定凸台和释放凸台，从而实现锁针的锁定和释放，进而实现自锁按钮开关的开合。

依据上述原理，有专利公开了如下技术方案：该自锁机构由设在推杆上部一侧壁的机芯和与该机芯连接且联动的锁杆组成；机芯设在推杆上部外壁上，由在推杆上部外壁上设置的一圈框边及在该框边内设有的几何造型自锁运动轨迹的沟槽构成，轨迹沟槽上部设有锁定点凸台，在该轨迹沟槽下部设有释放点凸台；锁杆一端呈直角，该呈直角形的一端设置在机芯的几何造型自锁运动轨迹沟槽中，其另一端呈弯钩形，钩在外壳下部的端边上；机芯框边内设有的几何造型自锁运动轨迹沟槽的深度按顺时针运动方向逐渐加深。通过上述结构，一方面，当按钮第一次按下时，使锁杆转动到锁定点凸台位置，实现按钮锁定，当按钮第二次按下，使锁杆转动到释放点凸台位置，实现按钮释放，在上述过程中锁杆头部(锁杆呈直角一端)按顺时钟方向转动，即沿周向发生位移；另一方便，由于几何造型自锁运动轨迹沟槽的深度按顺时针运动方向逐渐加深，会导致在上述过程中锁杆头部(锁杆呈直角一端)始终紧贴沟槽壁进行运动，即沿径向发生位移。而锁杆的一端抵在沟槽中，另一端挂钩在外壳的端边上，所以锁杆发生的位移主要是依靠其自身的形变产生的。又因为锁杆仅仅是两端被限定，中间的很长一段没有任何限制，会导致锁杆的形变有很大的不确定性，由于锁杆在沟槽内滑动存在一定的摩擦力，这种形变的不确定性可能会导致锁杆发生跳针，尤其是锁杆轴向的跳针，即锁杆沿轴向发生位移，从而导致按钮自锁不可靠，操作时发生卡滞，以及操作手感不顺畅等，影响按钮机械寿命和产品质量。

因此，如何针对上述问题，对自锁机构结构进行改进，使其克服上述缺点是本领域技术人员亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自锁可靠，操作顺畅，机械寿命长，且机构简单，安装方便的新式的自锁机构。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种新式的自锁机构，包括套筒、推杆、锁针和复位件，所述推杆滑动连接于所述套筒内壁，所述套筒和所述推杆之间设置有复位件，其特征在于：所述锁针设置于所述推杆上，所述推杆限制所述锁针的轴向位移，且所述推杆可引导所述锁针进行周向位移，所述套筒内壁上设置有沟槽；所述锁针随着所述推杆在所述套筒内滑动，在所述沟槽内运动，实现所述锁针的锁定和释放。

作为优选，所述推杆外壁上设置有环形槽，所述锁针为具有锁头和锁环的开环结构，所述锁环卡设于所述环形槽内，所述锁头位于所述沟槽内。

作为改进，所述锁环上设置有向外侧延伸的凸圆，当所述凸圆位移时，所述凸圆与所述套筒内壁接触挤压。

进一步优选，所述沟槽包括依次设置的第一运动沟槽、锁定沟槽、释放沟槽和第二运动沟槽，以及滑动导向凸台、释放凸台和锁定凸台；所述锁针沿所述第一运动沟槽运动至所述滑动导向凸台，经过所述滑动导向凸台作用进入所述锁定沟槽，再沿所述锁定沟槽运动至所述锁定凸台，完成锁定；所述锁针沿所述锁定沟槽运动至所述释放凸台，经过所述释放凸台作用进入所述释放沟槽，再沿所述释放沟槽进入所述第二运动沟槽，最后沿所述第二运动沟槽运动至所述第一运动沟槽，完成释放。

作为改进，所述第一运动沟槽沿所述锁定沟槽到所述释放沟槽的沟槽深度逐渐递减，所述释放沟槽到所述第二运动沟槽的沟槽深度递增。

作为前述改进的优选，所述第一运动沟槽与所述锁定沟槽之间设置为不连续台阶，所述锁定沟槽与所述释放沟槽之间设置为不连续台阶，所述释放沟槽与所述第二运动沟槽之间设置为连续弧面，所述第二运动沟槽与所述第一运动沟槽保持连续。

作为进一步改进，所述锁环靠近所述锁头处，与所述环形槽内侧之间存在径向间隙。

作为改进，所述锁环与所述锁头之间设置有向内侧延伸的弯角，所述环形槽内侧开设有容纳所述锁头和所述弯角的凹槽。

作为最优选，所述凸圆位于所述锁头的正方向面。

作为优选，所述复位件为复位弹簧，所述锁针为金属丝，所述套筒为塑胶件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本技术方案中锁针与推杆的结构设置，一方面推杆对锁针的轴向位移进行限制，避免了锁针在轴向发生形变的；另一方面锁针可以围绕推杆进行转动(即进行周向位移)，通过该运动使锁针能在沟槽内进行周向位移，避免了锁针因周向位移而发生过大的形变。通过上述两方面，避免了因锁针过大形变发生的跳针，进而使该自锁机构自锁可靠，操作流畅。

2、本技术方案中锁针上凸圆的设置，一方面在锁针沿第一运动沟槽向下运动时，锁针活动空间逐渐减小，锁头受挤压，在锁针弹力的作用下往里收缩进行径向位移，同时凸圆与套筒内壁接触挤压，发生弹性形变，整个锁针处于动态平衡状态，不会因为滑动造成锁定动作不可靠；另一方面在锁针从第一运动沟槽运动至锁定沟槽时，由于锁针活动空间突然增大，在锁针自身弹力的作用下，锁头会突然滑向锁定沟槽，与其接触碰撞，同时凸圆发生弹性释放，释放出一个“柔和”的弹力，保证锁头得以可靠的与套筒内壁接触。由于整个活动空间的变化值设计在一个较小的范围内，因此锁针的变形量会很小，根据“胡克定律”，变形量与力的大小成正比。所以，通过上述两个过程，凸圆的设置可以使锁针始终受到或释放的是一个“柔和”的弹力，保证锁头得以可靠的与套筒内壁接触，也不会因为力过大而损坏锁针、套筒内壁以及沟槽，从而可以顺畅的完成整个锁定和释放动作，增加自锁机构的机械寿命。

3、本技术方案中深度不一的沟槽设置以及径向间隙、弯角和凹槽的增加，一方面使得锁针在周向只能沿一个方向运动，而不能逆向运动；另一方面不连续台阶的增加使自锁机构在锁定和释放时发出清脆的“滴答”声，以此可判断自锁机构是否达到锁定和释放状态；又有一方面由于沟槽的深度不一和不连续性，使锁针在锁定和释放过程中会发生径向位移，而这部分位移主要发生在锁头部位，径向间隙的设置可以保证锁针在靠近锁头处发生径向形变，从而使锁头发生径向位移；再有一方面弯角的设置使锁头和锁环的连接连续平滑，减小其内部应力，提高其径向形变的可靠性，而凹槽的设置使锁定和释放动作时锁头和弯角在此区域左右滑动，并由上所述，在整个运动过程中锁针受活动空间的变化，锁针受不同程度的挤压，凹槽提供了一个向里收缩的空间防止锁针没有因无收缩空间而变形以及无法锁定。通过上述四方面，可以实现操作者对于自锁机构是否锁定和释放的判断，同时也给操作者创造了一个舒适的使用手感。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的“复原”状态(即释放状态)立体结构示意图；

图2是根据本发明的一个优选实施例的“按下”状态(即锁定状态)立体结构示意图；

图3是根据本发明的一个优选实施例的分解状态立体结构示意图；

图4是根据本发明的一个优选实施例的半剖视图；

图5是根据本发明的一个优选实施例的截面俯视图；

图6是根据本发明的一个优选实施例中套筒的内部结构示意图；

图7是根据本发明的一个优选实施例图6中A处的局部放大视图；

图8是根据本发明的一个优选实施例中推杆的结构示意图；

图9是根据本发明的一个优选实施例中锁针的结构示意图；

图10是根据本发明的一个优选实施例中锁针第一状态(即锁针沿所述第一运动沟槽运动至滑动导向凸台过程)示意图；

图11是根据本发明的一个优选实施例中锁针第二状态(即锁针经过滑动导向凸台作用进入锁定沟槽过程)示意图；

图12是根据本发明的一个优选实施例中锁针第三状态(即锁针沿锁定沟槽运动至所述锁定凸台过程)示意图；

图13是根据本发明的一个优选实施例中锁针第四状态(即锁针沿锁定沟槽运动至释放凸台过程)示意图；

图14是根据本发明的一个优选实施例中锁针第五状态(即锁针经过释放凸台作用进述第二运动沟槽过程)示意图；

图15是根据本发明的一个优选实施例中锁针第六状态(即锁针沿第二运动沟槽运动至第一运动沟槽过程)示意图；

图16是根据本发明的一个优选实施例中锁针在沟槽内的运动轨迹示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1～9所示，本发明的一个实施例包括套筒1、推杆2、锁针3和复位件4，推杆2滑动连接于套筒1内壁，套筒1和推杆2之间设置有复位件4。具体的，复位件4为复位弹簧，锁针3为金属丝，套筒1为塑胶件。

其中，套筒1内壁上设置有沟槽11，锁针3随着推杆2在套筒1内滑动，在沟槽11内运动，实现锁针3的锁定和释放。推杆2外壁上设置有环形槽21，锁针3为具有锁头31和锁环32的开环结构，锁环32卡设于环形槽21内，锁头31位于沟槽11内，实现推杆2限制锁针3的轴向位移，且推杆2可引导锁针3进行周向位移。

可选的，沟槽11包括依次设置的第一运动沟槽111、锁定沟槽112、释放沟槽113和第二运动沟槽114，以及滑动导向凸台115、释放凸台116和锁定凸台117，且第一运动沟槽111沿锁定沟槽112到释放沟槽113的沟槽深度逐渐递减，释放沟槽113到第二运动沟槽114的沟槽深度递增，同时第一运动沟槽111与锁定沟槽112之间设置为不连续台阶，锁定沟槽112与释放沟槽113之间设置为不连续台阶，释放沟槽113与第二运动沟槽114之间设置为连续弧面，第二运动沟槽114与第一运动沟槽111保持连续。为了不连续和深度不一的沟槽11，锁环32靠近锁头31处，与环形槽21内侧之间存在径向间隙212。再进一步改进，锁环32与锁头31之间设置有向内侧延伸的弯角34，环形槽21内侧开设有容纳锁头31和弯角34的凹槽211。

更进一步的，锁环32上设置有向外侧延伸的凸圆33，凸圆33与套筒1内壁接触挤压。凸圆33位于锁头31的正方向面。

上述结构的具体工作原理及有益效果如下：

一、该结构的锁针3与推杆2，一方面推杆2对锁针3的轴向位移进行限制，避免了锁针3在轴向发生形变的；另一方面锁针3可以在推杆2引导下进行周向位移，通过该位移使锁针3能在沟槽11内进行周向位移，避免了锁针3因周向位移而发生过大的形变。从而减少跳针，使自锁可靠、操作流畅。

二、该结构的沟槽是一种“立体式”桃芯机构的几何造型自锁运动轨迹沟槽，体现在整个沟槽11上为自上而下呈现阶梯的结构，使得锁针3在运动过程中只能朝一个方向运动，即逆时针方向运动，而且使得锁针3在自上向下运动过程中活动空间也在不断变化，可以清楚的感觉的锁针3的锁定和释放。更加有利的是连续台阶的增加使自锁机构在锁定和释放时发出清脆的“滴答”声，还可以以此判断自锁机构是否达到锁定和释放状态。径向间隙212的设置可以保证锁针3在靠近锁头31处发生径向形变，从而使锁头31发生径向位移。而弯角34的设置使锁头31和锁环32的连接连续平滑，减小其内部应力，提高其径向形变的可靠性，而凹槽211的设置使锁定和释放动作时锁头31和弯角34在此区域左右滑动，并由上所述，在整个运动过程中锁针3受活动空间的变化，锁针3受不同程度的挤压，凹槽211提供了一个向里收缩的空间防止锁针3没有因无收缩空间而变形以及无法锁定。从而实现操作者对于自锁机构是否锁定和释放的判断，同时也给操作者创造了一个舒适的使用手感。

三、该结构的凸圆33可以实现，一方面在锁针3沿第一运动沟槽111向下运动时，锁针3活动空间逐渐减小，锁头31受挤压，在锁针3弹力的作用下往里收缩进行径向位移，同时凸圆33与套筒1内壁接触挤压，发生弹性形变，整个锁针3处于动态平衡状态，不会因为滑动造成锁定动作不可靠；另一方面在锁针3从第一运动沟槽111运动至锁定沟槽112时，由于锁针3活动空间突然增大，在锁针3自身弹力的作用下，锁头31会突然滑向锁定沟槽112，与其接触碰撞，同时凸圆33发生弹性释放，释放出一个“柔和”的弹力，保证锁头31得以可靠的与套筒1内壁接触。由于整个活动空间的变化值设计在一个较小的范围内，因此锁针3的变形量会很小，根据“胡克定律”，变形量与力的大小成正比，所以凸圆33的设置可以使锁针3始终受到或释放的是一个“柔和”的弹力，不会因为力过大而损坏锁针3、套筒1内壁以及沟槽11。从而可以顺畅的完成整个锁定和释放动作，增加自锁机构的机械寿命。

如图10～16所示，整个自锁机构的实施方式如下：(一)下压推杆2，锁针3的锁头31沿着第一运动沟槽111向下运动，锁头31往里进行径向位移，接触滑动导向凸台115后，锁头31开始沿逆时针进行周向位移；(二)直到锁头31进入锁定沟槽112，由于第一运动沟槽111与锁定沟槽112之间台阶的存在，锁头31突然往外进行径向位移，同时发出“滴答”声；(三)随后在复位弹簧4弹力的作用下，锁头31沿锁定沟槽112向上运动，至锁头31接触锁定凸台117，并沿锁定凸台117的斜面进行周向位移，直到滑动到锁定位置，完成自锁；(四)再次下压推杆2，锁头31沿着锁定沟槽112向下运动，至锁头31接触释放凸台116，并沿释放凸台116的斜面进行周向位移；(五)直到锁头31进入释放沟槽113，由于锁定沟槽112与释放沟槽113之间台阶的存在，锁头31突然往外进行径向位移，同时发出“滴答”声；(六)随后在复位弹簧4弹力的作用下，锁头31沿释放沟槽113向上运动，再进入第二运动沟槽114，锁头31进行径向位移以及沿顺时针进行周向位移，直到锁头31滑动第一运动沟槽111，即初始位置，完成释放。

另外，本实施例仅揭示了实现本技术方案的结构较简单的一种方案，不排除在本实施例的基础上增加本领域技术人员常用的用于自锁机构上的零部件(例如钮片、符号片、前环、密封圈、压圈、面板密封圈、螺母等)的实施例。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种新式的自锁机构，包括套筒、推杆、锁针和复位件，所述推杆滑动连接于所述套筒内壁，所述套筒和所述推杆之间设置有复位件，其特征在于：所述锁针设置于所述推杆上，所述推杆限制所述锁针的轴向位移，且所述推杆可引导所述锁针进行周向位移，所述套筒内壁上设置有沟槽；所述锁针随着所述推杆在所述套筒内滑动，在所述沟槽内运动，实现所述锁针的锁定和释放；所述推杆外壁上设置有环形槽，所述锁针为具有锁头和锁环的开环结构，所述锁环卡设于所述环形槽内，所述锁头位于所述沟槽内；所述锁环上设置有向外侧延伸的凸圆，当所述锁针位移时，所述凸圆与所述套筒内壁接触挤压。

2.根据权利要求1所述的新式的自锁机构，其特征在于：所述沟槽包括依次设置的第一运动沟槽、锁定沟槽、释放沟槽和第二运动沟槽，以及滑动导向凸台、释放凸台和锁定凸台；所述锁针沿所述第一运动沟槽运动至所述滑动导向凸台，经过所述滑动导向凸台作用进入所述锁定沟槽，再沿所述锁定沟槽运动至所述锁定凸台，完成锁定；所述锁针沿所述锁定沟槽运动至所述释放凸台，经过所述释放凸台作用进入所述释放沟槽，再沿所述释放沟槽进入所述第二运动沟槽，最后沿所述第二运动沟槽运动至所述第一运动沟槽，完成释放。

3.根据权利要求2所述的新式的自锁机构，其特征在于：所述第一运动沟槽沿所述锁定沟槽到所述释放沟槽的沟槽深度逐渐递减，所述释放沟槽到所述第二运动沟槽的沟槽深度递增。

4.根据权利要求3所述的新式的自锁机构，其特征在于：所述第一运动沟槽与所述锁定沟槽之间设置为不连续台阶，所述锁定沟槽与所述释放沟槽之间设置为不连续台阶，所述释放沟槽与所述第二运动沟槽之间设置为连续弧面，所述第二运动沟槽与所述第一运动沟槽保持连续。

5.根据权利要求4所述的新式的自锁机构，其特征在于：所述锁环靠近所述锁头处，与所述环形槽内侧之间存在径向间隙。

6.根据权利要求5所述的新式的自锁机构，其特征在于：所述锁环与所述锁头之间设置有向内侧延伸的弯角，所述环形槽内侧开设有容纳所述锁头和所述弯角的凹槽。

7.根据权利要求1所述的新式的自锁机构，其特征在于：所述凸圆位于所述锁头的正方向面。

8.根据权利要求1所述的新式的自锁机构，其特征在于：所述复位件为复位弹簧，所述锁针为金属丝，所述套筒为塑胶件。