CN106246003B - 一种用于锁定装置的电动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锁定装置，更具体地说，涉及用于具有电子控制的锁定装置的电动机构，其包括：一个马达，一个设在马达轴上的传动轴，一个设置于传动轴的螺旋弹簧，还包括：一个可在螺旋弹簧内沿轴向位移的随动轴，一个设在随动轴上的可旋进螺旋弹簧的柱销，所述随动轴伸进螺旋弹簧内与该螺旋弹簧滑动配合。本发明与现有技术方案相比，本发明的随动轴在圆柱弹簧旋转和随动柱轴向位移过程中始终保持对圆柱弹簧径向约束的状态，有效地克服弹簧因旋转引起的振动问题。

Description

一种用于锁定装置的电动机构

技术领域

本发明涉及锁定装置，更具体地说，涉及用于具有电子控制的锁定装置的电动机构。

背景技术

现有的具有电子控制的锁定装置普遍了采用微型直流马达驱动的锁定机构。其中的技术方案之一是采用套在转轴上的螺旋弹簧和固定在转轴上的柱销，将马达的旋转运动转化为弹簧与柱销之间的直线运动，进而推动或拉动一个阻挡元件以控制锁舌收回。

对于采用柱销旋转的方案来说，当柱销沿弹簧螺线作相对运动时，因弹簧受柱销压力而压缩，由此产生较大的摩擦，该摩擦又产生使弹簧跟轴转动的力，容易造成弹簧跟轴转动和径向跳动，使弹簧不能平稳的轴向位移，不仅造成弹簧和滑块之间的磨损，还会产生柱销不能顺利进入弹簧螺旋轨迹的故障。此外，柱销与弹簧之间的接触摩擦会造成柱销和弹簧的磨损。中国发明专利CN201110244325.0公开了一种柱销旋转推动弹簧轴向位移，进而推动一个阻挡元件伸出和收回的技术方案，并针对弹簧跟转抖动和跳动提出了设置弹簧第三绕组以吸收缓冲马达起动和转向时柱销销对弹簧产生的振动和冲击，防止弹簧扭变或跳动的技术措施。

也可以采用将螺旋弹簧固定在马达传动轴上随马达旋转，将柱销固定在一个可轴向滑动的阻挡元件上的方式，同样可以实现推动或拉动阻挡元件伸出于锁定位置或收回于开启位置。比如，申请人Schlage Lock Company 获得授权的美国专利 US5,628,216揭示了一种锁定装置，该锁定装置设在门锁内，包括马达，与马达连接的齿轮组，与齿轮组连接的导向轴，一个自由端固定在导向轴上的圆柱螺旋弹簧，该螺旋弹簧可部分地伸进一个同轴线设置的柱塞套管内，柱销垂直地插装在柱塞套管上，同时从进入柱塞套管的弹簧相邻两圈中通过。随马达带动螺旋弹簧旋转，柱销在螺旋弹簧相邻两圈中旋进，使柱塞套管沿马达轴线在锁定位置和开启位置之间滑动，由此实现对门锁的锁定和开启控制。

该专利还揭示了另一种门锁的锁定装置，该装置与上述技术方案的区别在于，该方案中柱销设在一个锁定板端部凸起的框架上，螺旋弹簧从框架内通过，柱销插在弹簧相邻的两圈之间，该锁定板在弹簧与柱销旋进的作用下，从锁定位置和开启位置之间轴向地位移。

上述专利揭示的技术方案，其优点是，由于弹簧与传动轴固定，转动惯量小，也不存在弹簧跟转和径向跳动问题。但也存在令人不满意的地方，比如，由于负载（柱塞套管和锁定板）体积和重量都较大，弹簧旋进柱销时由于被拉伸使弹簧与柱销接触的位置摩擦力增大，容易造成弹簧和柱销的磨损。

此外，在某些电动机构中需要一端固定，而另一端不固定的较长弹簧，在这种情况下，离传动轴较远部分在旋转时由于没有径向约束，会产生偏离轴心的甩动而引起弹簧振动。

由此可见，针对“柱销与螺旋弹簧相互作用，将马达的旋转运动转化为螺旋弹簧与柱销之间的直线运动，进而推动或拉动一个阻挡元件以控制锁定装置”这一技术主题，对于用于锁定装置的电动机构而言，还存在进一步改进需求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可以防止因旋转引起弹簧振动，以及减小柱销与弹簧之间摩擦力的用于锁定装置的电动机构。

本发明的内容包括：

一种用于锁定装置的电动机构，包括：一个马达，一个设在马达轴上的传动轴，一个设置于传动轴的螺旋弹簧，其特征在于：还包括：一个可在螺旋弹簧内沿轴向位移的随动轴，一个设在随动轴上的可旋进螺旋弹簧的柱销，所述随动轴伸进螺旋弹簧内与该螺旋弹簧滑动配合。

其中，所述螺旋弹簧为圆柱弹簧，所述圆柱弹簧包括旋进部和缓冲部，所述柱销在旋进部范围内轴向位移。

其中，所述缓冲部的节距为零，所述旋进部的节距大于柱销直径。

其中，所述随动轴外径与所述圆柱弹簧内径的单边间隙为0.15mm-0.30mm，所述旋进部的节距是柱销直径的1.1-1.3倍。

其中，所述圆柱弹簧的两个自由端分别设有第一固定圈和第二固定圈、与第一固定圈相连的第一U形弯、以及与第二固定圈相连的第二U形弯；所述传动轴上设有环形凸条，环形凸条包括与第一U形弯相吻合的凸条头部，第一U形弯套设于凸条头部，第一固定圈装于环形凸条外侧。

其中，所述随动轴的端部设置有突出于随动轴外圆表面的椭圆柱。

其中，所述传动轴包括第一轴肩和第二轴肩，包括设于传动轴与马达外壳之间的固定架，所述固定架包括固定在马达外壳底部的两个固定杆和一个垂直于固定杆的第三U形弯，所述第三U形弯位于第一轴肩与第二轴肩之间以限定传动轴的轴向位移。

其中，所述固定架是用一根钢丝弯折成，所述第三U形弯直径小于第一轴肩并大于二轴肩。

其中，所述马达轴是扁轴，所述传动轴包括与扁轴相配的扁轴孔。

其中，所述随动轴包括柱销孔，所述柱销包括位于螺旋弹簧相邻两圈之间的头部和固定于柱销孔的尾部。

采用本发明的技术方案，可以取得以下有益技术效果：

1.与现有技术方案相比，本发明的随动轴在圆柱弹簧旋转和随动柱轴向位移过程中始终保持对圆柱弹簧径向约束的状态，有效地克服弹簧因旋转引起的振动问题。

2.本发明所采用的在圆柱弹簧上设置缓冲部的结构，在柱销柱相对于圆柱弹簧轴向位移时，缓冲部也被拉伸，使弹簧的旋进部受到的拉伸和压缩减小，可有效地降低柱销与弹簧之间的摩擦力，从而减少零件的磨损。

3.本发明的技术方案所用零件少，结构简单，易于加工和安装。

附图说明

图1是本发明实施例的立体结构示意图。

图2是本发明实施例的立体结构的分解示意图。

图3是本发明实施例的圆柱弹簧立体结构示意图。

图4是本发明实施例传动轴立体结构示意图。

图5是本发明实施例传动轴另一个视角的的立体结构示意图。

图6是本发明实施例的随动轴的立体结构示意图。

图7是本发明实施例的拨杆在面板装置中处于锁定位置的装配结构示意图。

图8是本发明实施例的拨杆在面板装置中处于开启位置的装配结构示意图。

具体实施方式

为了让本领域的技术人员能够进一步了解本发明，以下结合附图和实施例对本发明予以详细说明。

图1和图2示出了本发明优选的实施例结构，如图1和图2所示，电动机构包括马达10，传动轴30，圆柱弹簧20，随动轴40，柱销60。马达10是普通的直流电机，传动轴30与马达轴11采用扁轴配合传递扭矩，马达轴11与传动轴的轴孔35采用过盈配合固定。圆柱弹簧20的两个自由端设置成并绕1-2圈的第一固定圈21和第二固定圈22，分别与第一固定圈21和第二固定圈22连接的是两个方向相反形状而尺寸相同的的第一U形弯23和第二U形弯24。在传动轴30上设有不封闭的环形凸条31，该环形凸条31包括两个凸条头部32，其中一个凸条头部与第一U形弯23吻合，第一U形弯23正好可以嵌在一个凸条头部32，第一固定圈21套在凸条头部32外侧，圆柱弹簧20的轴向位移被环形凸条31限定，圆柱弹簧20相对于传动轴30的径向位移被第一U形弯23和凸条头部32限定。柱销60设在随动柱40上的方式可以是两个柱销头部对称地伸出于随动轴40外圆，也可以单方向的伸出一个柱销头部，采用哪种方式取决于电动机构驱动的对象，在本实施例中，本发明驱动的对象是位于随动柱40之下的一个可旋转的拨杆50，因此只需要柱销60的一个柱销头部61装入拨杆50的滑槽55内，没有必要设置两个柱销头部。当柱销60直线位移时，柱销头部61作用于滑槽55，推动拨杆50转动。柱销尾部62的直径比柱销头部61的直径要大一些，它与柱销孔41采用过盈配合，因此在柱销尾部62的外圆设置了滚花。当马达10带动圆柱弹簧20转动时，柱销60被滑槽55限定，不能随圆柱弹簧20转动，只能沿圆柱弹簧20轴线方向位移（参见图6和图7）。

图3示出了圆柱弹簧20的结构，从图3中可以看到，圆柱弹簧20包括一段可旋进柱销60的节距较大的旋进部25和一段节距接近零的缓冲部26，旋进部约15-17圈，节距是柱销60的直径的1.1-1.3倍，缓冲部26这一段是紧绕了7-9圈。紧绕的这段所起的作用是缓冲旋进部25所受到的柱销60的推力，该推力会使旋进部25拉伸。设置紧绕的缓冲部26这一段后，在旋进部25受到拉伸力同时，缓冲部26也被拉伸，相当于增加了被拉伸的弹簧圈数，在相同的弹簧总拉伸量不变的条件下，弹簧每圈所受拉伸力减小，由此旋进部25所受拉伸力减小，而减少旋进部25的拉伸力意味着圆柱弹簧20与柱销60的摩擦力减小，从而可以降低圆柱弹簧20与柱销60的磨损。

图4、图5及图6分别示出了传动轴30和随动轴40的结构。传动轴30包括靠近马达10的第一轴肩34、与第一轴肩34相邻的第二轴肩37、与第二轴肩37相邻的轴颈33、与轴颈33相邻的环形凸条31、以及与环形凸条31相邻的轴伸36。圆柱弹簧20的第一固定圈21套在轴颈33上，第一U形弯23卡设在凸条头部32，紧绕的缓冲部26有几圈套在轴伸上。柱销孔41设在随动柱40靠近马达10的一端，随动轴40装入圆柱弹簧20后，柱销孔41正好位于旋进部25中心的位置。

结合图7和图8可以看到，随动轴40的长度大于圆柱弹簧20的长度，当随动轴40处在滑进位置时，它一直伸到缓冲部26，在随动轴40处在滑出位置时，旋进部25一半仍套在随动柱40上，如此一来，在圆柱弹簧20旋转和随动轴40轴向位移过程中，随动轴40都保持了对圆柱弹簧20的径向约束。随动轴40的直径比圆柱弹簧内圆直径略小，它们之间的单边间隙以即不影响它们之间的轴向滑动配合，又可以将圆柱弹簧旋转时产生的偏离限定到较小的程度为宜。在本实施例中，该单边间隙取值范围为0.15mm-0.30mm。

随动轴40与锁定装置滑动配合的端部设有对称凸出的两个椭圆柱42，与两个椭圆柱42配合的滑轨是由设在面板1上的上滑轨75（参见图7）和底板上的下滑轨（图中未示出）组成，上滑轨75在两条平行的矩形条上设置了两段正好容纳椭圆柱42的凹陷，下滑轨是与两段凹陷相对的凸起的矩形条（图中未示出），面板1和底板装配后，椭圆柱42位于上滑轨75和下滑轨之间，椭圆柱42和滑轨之间存在一个可以保持滑动配合的间隙。传动轴30和随动轴40可以采用金属材料制成，也可以采用其它合成材料，在本实施例中采用尼龙材料，为了减轻重量随动轴40采用空心结构。

图7和图8示出了本发明应用于一种锁定机械按钮的面板装置的实施例，该面板装置包括一个装在箱盖上的面板1，一个与面板1相配的底板（图中未示出），设在面板1上的一个按钮2，拨杆50设在按钮2行程的下方以控制按钮2是否能够按下，本发明所述电动机构设在按钮2的一侧。拨杆50包括一个轮毂51，轮毂51上设有枢轴53，与枢轴相配的枢轴孔（图中未示出）设在面板1和底板之间，拨杆50可绕枢轴孔转动，从轮毂51延伸出臂54，在臂54上设有可装入柱销头部61的滑槽55，在轮毂51上设有三个第一齿56和相邻的三个第一槽57，在按钮2内平面设有可进入第一槽57的第一凸起17。拨杆处在第一角度时，三个第一齿56与三个第一凸起17相对，此时按钮2向下的行程被拨杆50的第一齿56阻挡，不能按下；当拨杆50被柱销头部61推到在第二角度时，第一槽57与第一凸起17相对，按钮2向下的行程没有阻挡，当按钮2被按下时第一凸起17就进入第一槽57。由于柱销60与枢轴53之间具有较长的力臂，使得柱销60可以用很小的力便可推动拨杆50转动，实现对按钮2的锁定和解锁。在面板1上还设了第一位置开关71，臂54端部在预设的角度可以碰触第一位置开关71，将拨杆50所处位置传递至锁定装置的控制单元。

如图7所示，此时处于锁定位置，圆柱弹簧的旋进部25和缓冲部26同时受到一定的拉伸，拨杆50上的第一齿56与按钮2上的第一凸起17相抵，阻挡按钮2按下（在图6和图7中，按钮2按下的方向是从纸面出来的方向），在获得开锁授权后，马达10带动圆柱弹簧20旋转，随动轴40受到柱销60旋进圆柱弹簧20所产生的推力从锁定位置轴向地向解锁位置滑动，柱销60作用于滑槽55推动拨杆50转过一个角度，拨杆50的第一齿56脱离与第一凸起17相抵，第一槽57转到与第一凸起17相对的位置，此过程中，柱销60逐圈地向圆柱弹簧20的左边位移，所受拉伸力逐渐减小，与此同时，臂54端部已碰触到第一位置开关71（如图8所示），此时按下按钮2，由于没有阻挡，按钮2按下后便可打开箱锁。按下按钮2的外力撤销后，复位弹簧（图中未示出）将按钮2复位。按钮2复位后，若收到锁定装置的控制单元发出锁定信号，马达10反转，圆柱弹簧20开始逐圈地向柱销60左边位移，同时所受拉伸力逐渐增大，直到柱销60将拨杆3推回锁定位置，恢复对按钮2的阻挡为止。

在图1图2中，可以看到固定架65的结构，为了预防传动轴30从马达轴轴向位移或脱离，造成运行故障，在转动轴30和马达10之间设置一个固定架65.该固定架65用一根稍粗的钢丝弯成，垂直于传动轴30的第三U形弯66直径小于第一轴肩34并大于第二轴肩37，它被置于第二轴肩37内侧，第三U形弯66的两个对称的自由端67与第三U形弯66成直角，形成一对固定杆67压在马达10的壳下，当马达10被面板1和底板固定后，固定架65随之被固定。在正常情况下，第三U形弯66不与第二轴肩37和传动轴40其它任何部分接触，当传动轴30发生向圆柱弹簧20方向的位移，该U形弯与第二轴肩37接触，阻止传动轴30继续轴向位移。为可靠起见，在面板1对应与轴颈33的位置，设置了一对L形凸起77挡在第三U形弯66内侧，当固定架65受到向内侧的推动时，L形凸起77可以起到支撑固定架65的作用。

上述实施例为本发明较佳的实施方案，除此之外本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明技术方案构思的前提下，任何其它显而易见的替换均在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于锁定装置的电动机构，包括：一个马达，一个设在马达轴上的传动轴，一个设置于传动轴的螺旋弹簧，其特征在于：还包括：一个可在螺旋弹簧内沿轴向位移的随动轴，一个设在随动轴上的可旋进螺旋弹簧的柱销，所述随动轴伸进螺旋弹簧内与该螺旋弹簧滑动配合；

所述螺旋弹簧为圆柱弹簧，所述圆柱弹簧包括旋进部和缓冲部，所述柱销在旋进部范围内轴向位移。

2.根据权利要求1所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述缓冲部的节距为零，所述旋进部的节距大于柱销直径。

3.根据权利要求2所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述随动轴外径与所述圆柱弹簧内径的单边间隙为0.15mm-0.30mm，所述旋进部的节距是柱销直径的1.1-1.3倍。

4.根据权利要求1所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述圆柱弹簧的两个自由端分别设有第一固定圈和第二固定圈、与第一固定圈相连的第一U形弯、以及与第二固定圈相连的第二U形弯；所述传动轴上设有环形凸条，环形凸条包括与第一U形弯相吻合的凸条头部，第一U形弯套设于凸条头部，第一固定圈装于环形凸条外侧。

5.根据权利要求1所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述随动轴的端部设置有突出于随动轴外圆表面的椭圆柱。

6.根据权利要求1所述的用于锁定装置的电动机构，其特征是：所述传动轴包括第一轴肩和第二轴肩，包括设于传动轴与马达外壳之间的固定架，所述固定架包括固定在马达外壳底部的两个固定杆和一个垂直于固定杆的第三U形弯，所述第三U形弯位于第一轴肩与第二轴肩之间以限定传动轴的轴向位移。

7.根据权利要求6所述的用于锁定装置的电动机构，其特征是：所述固定架是用一根钢丝弯折成，所述第三U形弯直径小于第一轴肩并大于第二轴肩。

8.根据权利要求1所述的用于锁定装置的电动机构，其特征在于：所述马达轴是扁轴，所述传动轴包括与扁轴相配的扁轴孔。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于锁定装置的电动机构，所述随动轴包括柱销孔，所述柱销包括位于螺旋弹簧相邻两圈之间的头部和固定于柱销孔的尾部。