CN107882943A - 一种直线式电动作动器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于作动器设计技术，涉及一种适用于有限空间的直线式电动作动器。它包括前端盖(1)、外壳体(2)、密封圈(2a)、轴承组件(5)、减速器(6)、终点开关组件(9)、后端盖(14)、电动机组件(17)、驱动轴(19)和前端盖螺钉(22)；其特征在于：还包括连接键(3)、垫圈(4)、限位组件(7)、防转环(10)、防转环螺钉(15)、电机固定螺钉(16)、螺杆套(18)、滚轮组件(20)、锁紧螺钉(21)和内壳体(24)。本发明提出了一种适用于有限空间的直线式电动作动器，大大缩小了体积和重量，增大了输出大行程和作用力，满足了新型飞机部件的驱动要求。

Description

一种直线式电动作动器
技术领域
本发明属于作动器设计技术，涉及一种适用于有限空间的直线式电动作动器。
背景技术
传统的直线式电动作动器普遍应用梯形丝杆结构，实现作动器输出轴的轴向运动，这种直线式电动作动器的体积和重量大。当电动作动器的安装空间受限时，传统的直线式电动作动器的外形尺寸就很难满足工程需要。并且，某些新型飞机部件的驱动要求直线式电动作动器既要外形尺寸小、又要输出大行程和大作用力，传统的直线式电动作动器不能满足上述要求。
发明内容
本发明的目的是：提出一种适用于有限空间的直线式电动作动器，以便缩小体积和重量，增大输出大行程和作用力，满足新型飞机部件的驱动要求。
本发明的技术方案是：一种直线式电动作动器，包括前端盖1、外壳体2、密封圈2a、轴承组件5、减速器6、终点开关组件9、后端盖14、电动机组件17、驱动轴19和前端盖螺钉22；外壳体2的后端与后端盖14连接为整体，在后端盖14的后端面中心有后端盖接头12，在外壳体2的前端口内有环形密封槽，密封圈2a位于上述环形密封槽内；其特征在于：还包括连接键3、垫圈4、限位组件7、防转环10、防转环螺钉15、电机固定螺钉16、螺杆套18、滚轮组件20、锁紧螺钉21和内壳体24；
内壳体24是一个圆筒，内壳体24位于外壳体2内并与外壳体2保持同轴，内壳体24的后端与后端盖14连接为整体，在内壳体24和外壳体2之间形成一个环形空腔，在内壳体24的后部有沿圆周均布的3个至8个减重孔13，在内壳体24的外圆柱面上有一条与内壳体轴线平行的、贯通两端的防转槽8，防转槽8沿一个减重孔13的直径方向穿过，在防转槽8内固定着一个限位组件7，限位组件7位于内壳体24的中部；在内壳体24的内圆柱面上有一个截面为矩形的环形凸台24a，在内壳体24的内腔中、环形凸台24a的后方依次安装着电动机组件17和终点开关组件9，终点开关组件9固定在电动机组件17的后端面上，通过电机固定螺钉16将电动机组件17与内壳体24连接为整体；电动机组件17的输出轴与内壳体24的轴线同轴，终点开关组件9的终点开关触头11伸进防转槽8穿过的那个减重孔13内，终点开关触头11的位置与防转槽8的方向对应；在内壳体24的内腔中、环形凸台24a的前方依次安装着减速器6和轴承组件5，电动机组件17的输出轴与减速器6的输入轴连接，减速器6的输出轴与驱动轴19的后端连接，驱动轴19通过轴承组件5支撑在内壳体24的前部，驱动轴19的前端伸出轴承组件5的前端面；在驱动轴19的前端面上有中心螺纹孔，在驱动轴19的外圆柱面上有沿轴向伸展的半圆形的驱动轴键槽，半圆形的连接键3的部分圆弧边位于上述驱动轴键槽内；
所述的螺杆套18是一个带有螺旋槽式内滚道的圆筒，内滚道的旋转方向为右旋或者左旋，内滚道的截面形状为半椭圆形，在螺杆套18的前端口处有一个前内止口，前端盖1的外止口插入上述前内止口中，通过前端盖螺钉22将前端盖1与螺杆套18的前端口连接为整体，在前端盖1的前端面中心有螺纹盲孔23；螺杆套18位于内壳体24和外壳体2之间的环形空腔内，螺杆套18的外径和外壳体2的内径间隙配合，螺杆套18内滚道的最小内径大于内壳体24的外径，在螺杆套18的后端口处有一个后内止口，横截面为矩形的防转环10位于上述后内止口中，通过防转环螺钉15将防转环10固定在后内止口中，在防转环10的内圆柱面上有一个防转凸台，该防转凸台插入防转槽8中并保持滑动间隙；
所述的滚轮组件20包括滚轮架20a和安装在滚轮架20a上的3个滚轮单元，3个滚轮单元沿滚轮架20a的圆周均布，3个滚轮单元沿滚轮架20a的轴线方向从前到后依次分布，相邻两个滚轮单元滚轮中心线的间距等于螺杆套18内滚道的螺旋传动的导程d；滚轮架20a是一个圆环，在滚轮架20a的内孔中有一个沿轴向贯通的滚轮架键槽20j，滚轮架20a的内孔套在驱动轴19的外面并保持间隙配合，连接键3的直线边的部分位于上述滚轮架键槽20j内，使滚轮架20a与驱动轴19形成键连接；在滚轮架20a的外圆柱面上有沿圆周均布的3个圆形凹槽20k，在滚轮架20a的前后端面上有3个沿圆周均布的、贯通的滚轮轴孔，每个滚轮轴孔的轴线与一个圆形凹槽20k的轴线共线；在每个圆形凹槽20k安装着一个滚轮单元，每个滚轮单元包括滚轮20b、衬套20c、滚轮轴组件20d、钢球20e、微调垫圈20f、微调垫圈20g和调整垫圈20h；滚轮20b两端面有用于装钢球20e的圆形凹槽，沿滚轮20b两侧圆形凹槽放置32颗钢球20e，将衬套20c穿过滚轮20b，经连接轴20d将垫圈20f、微调垫圈20g、调整垫圈20h和滚轮20b串接安装在滚轮架20a上，通过垫圈20f、微调垫圈20g、调整垫圈20h调整每个滚轮单元在螺杆套18螺旋槽内旋转灵活；滚轮20b随滚轮组件20按螺旋啮合形式在螺杆套18内滚道上螺旋传动，并自转。垫圈4套在驱动轴19上，位于轴承组件5和滚轮组件20之间，垫圈4的后端面与轴承组件5中轴承内圈的前端面贴合，垫圈4的前端面与滚轮架20a的后端面贴合；锁紧螺钉21拧进驱动轴19前端面上的中心螺纹孔内，将滚轮架20a锁紧；
电动机组件17驱动滚轮组件20转动，当滚轮组件20的转动方向与内滚道的螺旋方向一致时，滚轮组件20驱动螺杆套18向后运动，当终点开关触头11未被防转环10触发时，终点开关组件9处于通电工作状态，螺杆套18继续向后运动。当限位组件7推动使得终点开关触头11被防转环10触发后，终点开关组件9断开电动机组件17电源，电动机停止工作，螺杆套18停止向后运动；当滚轮组件20的转动方向与内滚道的螺旋方向相反时，滚轮组件20驱动螺杆套18向前运动，当防转环10的防转凸台被限位组件7阻挡时，限位组件7拉动使得终点开关触头11被防转环10触发，终点开关组件9断开电动机组件17电源，电动机停止工作，螺杆套18停止运动。
本发明的优点是：提出了一种适用于有限空间的直线式电动作动器，大大缩小了体积和重量，增大了输出大行程和作用力，满足了新型飞机部件的驱动要求。本发明的一个实施例，其轴向长度比现有的产品增加了60％以上。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。图中左方为前方，右方为后方。
图2是本发明的滚轮组件20的滚轮20b和螺杆套18的内滚道啮合的示意图。
图3是本发明的滚轮组件20的左视图。
图4是本发明的滚轮组件20三个剖面的组合视图，左图是图3中A-A剖面的剖视图，中图是图3中B-B剖面的剖视图，右图是图3中C-C剖面的剖视图。将三个剖面的剖视图组合是为了显示三个滚轮组件20的轴向位置关系。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1至图4，一种直线式电动作动器，包括前端盖1、外壳体2、密封圈2a、轴承组件5、减速器6、终点开关组件9、后端盖14、电动机组件17、驱动轴19和前端盖螺钉22；外壳体2的后端与后端盖14连接为整体，在后端盖14的后端面中心有后端盖接头12，在外壳体2的前端口内有环形密封槽，密封圈2a位于上述环形密封槽内；其特征在于：还包括连接键3、垫圈4、限位组件7、防转环10、防转环螺钉15、电机固定螺钉16、螺杆套18、滚轮组件20、锁紧螺钉21和内壳体24；
内壳体24是一个圆筒，内壳体24位于外壳体2内并与外壳体2保持同轴，内壳体24的后端与后端盖14连接为整体，在内壳体24和外壳体2之间形成一个环形空腔，在内壳体24的后部有沿圆周均布的3个至8个减重孔13，在内壳体24的外圆柱面上有一条与内壳体轴线平行的、贯通两端的防转槽8，防转槽8沿一个减重孔13的直径方向穿过，在防转槽8内固定着一个限位组件7，限位组件7位于内壳体24的中部；在内壳体24的内圆柱面上有一个截面为矩形的环形凸台24a，在内壳体24的内腔中、环形凸台24a的后方依次安装着电动机组件17和终点开关组件9，终点开关组件9固定在电动机组件17的后端面上，通过电机固定螺钉16将电动机组件17与内壳体24连接为整体；电动机组件17的输出轴与内壳体24的轴线同轴，终点开关组件9的终点开关触头11伸进防转槽8穿过的那个减重孔13内，终点开关触头11的位置与防转槽8的方向对应；在内壳体24的内腔中、环形凸台24a的前方依次安装着减速器6和轴承组件5，电动机组件17的输出轴与减速器6的输入轴连接，减速器6的输出轴与驱动轴19的后端连接，驱动轴19通过轴承组件5支撑在内壳体24的前部，驱动轴19的前端伸出轴承组件5的前端面；在驱动轴19的前端面上有中心螺纹孔，在驱动轴19的外圆柱面上有沿轴向伸展的半圆形的驱动轴键槽，半圆形的连接键3的部分圆弧边位于上述驱动轴键槽内；
所述的螺杆套18是一个带有螺旋槽式内滚道的圆筒，内滚道的旋转方向为右旋或者左旋，内滚道的截面形状为半椭圆形，在螺杆套18的前端口处有一个前内止口，前端盖1的外止口插入上述前内止口中，通过前端盖螺钉22将前端盖1与螺杆套18的前端口连接为整体，在前端盖1的前端面中心有螺纹盲孔23；螺杆套18位于内壳体24和外壳体2之间的环形空腔内，螺杆套18的外径和外壳体2的内径间隙配合，螺杆套18内滚道的最小内径大于内壳体24的外径，在螺杆套18的后端口处有一个后内止口，横截面为矩形的防转环10位于上述后内止口中，通过防转环螺钉15将防转环10固定在后内止口中，在防转环10的内圆柱面上有一个防转凸台，该防转凸台插入防转槽8中并保持滑动间隙；
所述的滚轮组件20包括滚轮架20a和安装在滚轮架20a上的3个滚轮单元，3个滚轮单元沿滚轮架20a的圆周均布，3个滚轮单元沿滚轮架20a的轴线方向从前到后依次分布，相邻两个滚轮单元滚轮中心线的间距等于螺杆套18内滚道的螺旋传动的导程d；滚轮架20a是一个圆环，在滚轮架20a的内孔中有一个沿轴向贯通的滚轮架键槽20j，滚轮架20a的内孔套在驱动轴19的外面并保持间隙配合，连接键3的直线边的部分位于上述滚轮架键槽20j内，使滚轮架20a与驱动轴19形成键连接；在滚轮架20a的外圆柱面上有沿圆周均布的3个圆形凹槽20k，在滚轮架20a的前后端面上有3个沿圆周均布的、贯通的滚轮轴孔，每个滚轮轴孔的轴线与一个圆形凹槽20k的轴线共线；在每个圆形凹槽20k安装着一个滚轮单元，每个滚轮单元包括滚轮20b、衬套20c、滚轮轴组件20d、钢球20e、微调垫圈20f、微调垫圈20g和调整垫圈20h；滚轮20b两端面有用于装钢球20e的圆形凹槽，沿滚轮20b两侧圆形凹槽放置32颗钢球20e，将衬套20c穿过滚轮20b，经连接轴20d将垫圈20f、微调垫圈20g、调整垫圈20h和滚轮20b串接安装在滚轮架20a上，通过垫圈20f、微调垫圈20g、调整垫圈20h调整每个滚轮单元在螺杆套18螺旋槽内旋转灵活；滚轮20b随滚轮组件20按螺旋啮合形式在螺杆套18内滚道上螺旋传动，并自转；
垫圈4套在驱动轴19上，位于轴承组件5和滚轮组件20之间，垫圈4的后端面与轴承组件5中轴承内圈的前端面贴合，垫圈4的前端面与滚轮架20a的后端面贴合；锁紧螺钉21拧进驱动轴19前端面上的中心螺纹孔内，将滚轮架20a锁紧；
电动机组件17驱动滚轮组件20转动，当滚轮组件20的转动方向与内滚道的螺旋方向一致时，滚轮组件20驱动螺杆套18向后运动，当终点开关触头11未被防转环10触发时，终点开关组件9处于通电工作状态，螺杆套18继续向后运动。当限位组件7推动使得终点开关触头11被防转环10触发后，终点开关组件9断开电动机组件17电源，电动机停止工作，螺杆套18停止向后运动；当滚轮组件20的转动方向与内滚道的螺旋方向相反时，滚轮组件20驱动螺杆套18向前运动，当防转环10的防转凸台被限位组件7阻挡时，限位组件7拉动使得终点开关触头11被防转环10触发，终点开关组件9断开电动机组件17电源，电动机停止工作，螺杆套18停止运动。
本发明的工作原理是：当电动机组件17通电时,电动机带动减速器6旋转,由减速器6带动滚轮组件20转动，滚轮组件20驱动螺杆套18，从而实现了电作动器的往复直线运动。当输出轴(螺杆套18)运动至极限位置时，由限位组件7推动或拉动使得终点开关触头11被防转环10触发，断开电机电源，产品停止工作，从而控制输出轴(螺杆套18)在限定行程内运动。
本发明较同等条件梯形丝杆传动，通过驱动件(滚轮20b)与输出轴(螺杆套18)的设计实现大螺距传动，电动机与输出轴处于同一轴向上，结构紧凑，传动平稳，精度高，输出力大；由于梯形丝杆传动需要专门固定支承的壳体组件，而本发明利用筒形层叠结构，极大地提高空间利用率，进而减少了产品的体积和重量。
本发明的一个实施例，轴承组件5、减速器6、终点开关组件9、电动机组件17均为成品件，减速器6采用三级行星减速器，螺杆套18的内滚道为右旋螺旋内滚道。该实施例用于调节某飞行器风门板运动，通过在飞行器上实际运用表面，在各种机械自然环境下，能够很好地实现调节风门板运动的功能。

Claims (1)

1.一种直线式电动作动器，包括前端盖(1)、外壳体(2)、密封圈(2a)、轴承组件(5)、减速器(6)、终点开关组件(9)、后端盖(14)、电动机组件(17)、驱动轴(19)和前端盖螺钉(22)；外壳体(2)的后端与后端盖(14)连接为整体，在后端盖(14)的后端面中心有后端盖接头(12)，在外壳体(2)的前端口内有环形密封槽，密封圈(2a)位于上述环形密封槽内；其特征在于：还包括连接键(3)、垫圈(4)、限位组件(7)、防转环(10)、防转环螺钉(15)、电机固定螺钉(16)、螺杆套(18)、滚轮组件(20)、锁紧螺钉(21)和内壳体(24)；
内壳体(24)是一个圆筒，内壳体(24)位于外壳体(2)内并与外壳体(2)保持同轴，内壳体(24)的后端与后端盖(14)连接为整体，在内壳体(24)和外壳体(2)之间形成一个环形空腔，在内壳体(24)的后部有沿圆周均布的3个至8个减重孔(13)，在内壳体(24)的外圆柱面上有一条与内壳体轴线平行的、贯通两端的防转槽(8)，防转槽(8)沿一个减重孔(13)的直径方向穿过，在防转槽(8)内固定着一个限位组件(7)，限位组件(7)位于内壳体(24)的中部；在内壳体(24)的内圆柱面上有一个截面为矩形的环形凸台(24a)，在内壳体(24)的内腔中、环形凸台(24a)的后方依次安装着电动机组件(17)和终点开关组件(9)，终点开关组件(9)固定在电动机组件(17)的后端面上，通过电机固定螺钉(16)将电动机组件(17)与内壳体(24)连接为整体；电动机组件(17)的输出轴与内壳体(24)的轴线同轴，终点开关组件(9)的终点开关触头(11)伸进防转槽(8)穿过的那个减重孔(13)内，终点开关触头(11)的位置与防转槽(8)的方向对应；在内壳体(24)的内腔中、环形凸台(24a)的前方依次安装着减速器(6)和轴承组件(5)，电动机组件(17)的输出轴与减速器(6)的输入轴连接，减速器(6)的输出轴与驱动轴(19)的后端连接，驱动轴(19)通过轴承组件(5)支撑在内壳体(24)的前部，驱动轴(19)的前端伸出轴承组件(5)的前端面；在驱动轴(19)的前端面上有中心螺纹孔，在驱动轴(19)的外圆柱面上有沿轴向伸展的半圆形的驱动轴键槽，半圆形的连接键(3)的部分圆弧边位于上述驱动轴键槽内；
所述的螺杆套(18)是一个带有螺旋槽式内滚道的圆筒，内滚道的旋转方向为右旋或者左旋，内滚道的截面形状为半椭圆形，在螺杆套(18)的前端口处有一个前内止口，前端盖(1)的外止口插入上述前内止口中，通过前端盖螺钉(22)将前端盖(1)与螺杆套(18)的前端口连接为整体，在前端盖(1)的前端面中心有螺纹盲孔(23)；螺杆套(18)位于内壳体(24)和外壳体(2)之间的环形空腔内，螺杆套(18)的外径和外壳体(2)的内径间隙配合，螺杆套(18)内滚道的最小内径大于内壳体(24)的外径，在螺杆套(18)的后端口处有一个后内止口，横截面为矩形的防转环(10)位于上述后内止口中，通过防转环螺钉(15)将防转环(10)固定在后内止口中，在防转环(10)的内圆柱面上有一个防转凸台，该防转凸台插入防转槽(8)中并保持滑动间隙；
所述的滚轮组件(20)包括滚轮架(20a)和安装在滚轮架(20a)上的3个滚轮单元，3个滚轮单元沿滚轮架(20a)的圆周均布，3个滚轮单元沿滚轮架(20a)的轴线方向从前到后依次分布，相邻两个滚轮单元滚轮中心线的间距等于螺杆套(18)内滚道的螺旋传动的导程d；滚轮架(20a)是一个圆环，在滚轮架(20a)的内孔中有一个沿轴向贯通的滚轮架键槽(20j)，滚轮架(20a)的内孔套在驱动轴(19)的外面并保持间隙配合，连接键(3)的直线边的部分位于上述滚轮架键槽(20j)内，使滚轮架(20a)与驱动轴(19)形成键连接；在滚轮架(20a)的外圆柱面上有沿圆周均布的3个圆形凹槽(20k)，在滚轮架(20a)的前后端面上有3个沿圆周均布的、贯通的滚轮轴孔，与一个圆形凹槽(20k)的轴线共线；在每个圆形凹槽(20k)安装着一个滚轮单元，每个滚轮单元包括滚轮(20b)、衬套(20c)、连接轴(20d)、钢球(20e)、垫圈(20f)、微调垫圈(20g)和调整垫圈(20h)；滚轮(20b)两端面有用于装钢球(20e)的圆形凹槽，沿滚轮(20b)两侧圆形凹槽放置32颗钢球(20e)，将衬套(20c)穿过滚轮(20b)，经连接轴(20d)将垫圈(20f)、微调垫圈(20g)、调整垫圈(20h)和滚轮(20b)串接安装在滚轮架(20a)上，通过垫圈(20f)、微调垫圈(20g)、调整垫圈(20h)调整每个滚轮单元在螺杆套(18)螺旋槽内旋转灵活；滚轮(20b)随滚轮组件(20)按螺旋啮合形式在螺杆套(18)内滚道上螺旋传动，并自转。
垫圈(4)套在驱动轴(19)上，位于轴承组件(5)和滚轮组件(20)之间，垫圈(4)的后端面与轴承组件(5)中轴承内圈的前端面贴合，垫圈(4)的前端面与滚轮架(20a)的后端面贴合；锁紧螺钉(21)拧进驱动轴(19)前端面上的中心螺纹孔内，将滚轮架(20a)锁紧；
电动机组件(17)驱动滚轮组件(20)转动，当滚轮组件(20)的转动方向与内滚道的螺旋方向一致时，滚轮组件(20)驱动螺杆套(18)向后运动，当终点开关触头(11)未被防转环(10)触发时，终点开关组件(9)处于通电工作状态，螺杆套(18)继续向后运动。当限位组件(7)推动使得终点开关触头(11)被防转环(10)触发后，终点开关组件(9)断开电动机组件(17)电源，电动机停止工作，螺杆套(18)停止向后运动；当滚轮组件(20)的转动方向与内滚道的螺旋方向相反时，滚轮组件(20)驱动螺杆套(18)向前运动，当防转环(10)的防转凸台被限位组件(7)阻挡时，限位组件(7)拉动使得终点开关触头(11)被防转环(10)触发，终点开关组件(9)断开电动机组件(17)电源，电动机停止工作，螺杆套(18)停止运动。
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