CN109857187A - 一种电动执行器手轮切换机构及切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动执行器手轮切换机构及切换方法，蜗杆转动连接在安装壳上，蜗杆与手轮结合子之间相互啮合，手轮轴转动连接在安装壳上，手轮轴与手轮结合子相啮合，手轮弹簧套设于手轮轴上，两永磁性磁钢固定于安装管的左右两端，手轮结合子的左端面吸附于左侧的永磁性磁钢上，顶杆沿着蜗杆的轴心方向穿设于蜗杆上，且顶杆的一端抵触于手轮结合子上，电机驱动部件驱动顶杆轴向运动。本发明在操作过程中通过两组永磁性磁钢对手轮结合子的吸合作用，实现手动状态和电动状态的切换，操作便捷。

Description

一种电动执行器手轮切换机构及切换方法

技术领域：

本发明涉及一种电动执行器手轮切换机构及切换方法。

背景技术：

手电动切换系统是电动执行器重要组成部分，手电动切换离合装置作为手电动切换系统的重要组成部分，手动状态下，手电动切换离合装置处于结合状态，电动状态下，手电动切换离合装置处于脱离状态；目前市场上常见的用于手电动切换的方法多以“手柄切换离合”、“手轮推入电磁感应离合”和“按钮切换离合”为主，“手柄切换离合”外观难看；“手轮推入电磁感应离合”在手动操作执行器时需要一直克服弹簧的力推着手轮操作，操作性较差；“按钮切换离合”结构复杂，零件较多工艺一致性较差。本发明是基于以上问题的背景下，提出了一种新的电动执行器手电动切换方法及手轮切换机构，该方法的主要零件基本为标准件或加工要求不高的机加工件，工艺易保证，只需要一个动作（推一下手轮，随即松开），即可进入手动状态，在手动状态时，人只需要提供摇手轮的力即可；切换电动时只需启动电机，可自动切换至电动状态，电动状态下手轮不跟转，实现手动、电动无扰切换。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种电动执行器手轮切换机构及切换方法。

本发明所采用的技术方案有：一种电动执行器手轮切换机构，包括顶杆、蜗杆、永磁性磁钢、安装壳、手轮结合子、手轮轴、手轮弹簧、手轮、安装管和电机驱动部件，所述安装管固定于安装壳内，手轮结合子滑动置于安装管内，蜗杆转动连接在安装壳上，且蜗杆的一端伸于安装管内并插接于手轮结合子上，蜗杆与手轮结合子之间相互啮合，手轮轴转动连接在安装壳上，且手轮轴的一端插接于手轮结合子上并与手轮结合子相啮合，手轮轴的另一端伸于安装壳外并与手轮固定连接；手轮弹簧套设于手轮轴上，且手轮弹簧的一端抵触于安装壳上，另一端抵触于手轮轴上；两永磁性磁钢固定于安装管的左右两端，手轮结合子的左端面吸附于左侧的永磁性磁钢上，顶杆沿着蜗杆的轴心方向穿设于蜗杆上，且顶杆的一端抵触于手轮结合子上，电机驱动部件驱动顶杆轴向运动。

进一步地，所述手轮结合子为花键套结构，在蜗杆和手轮轴上均设有与手轮结合子内齿相配合的外齿。

进一步地，所述手轮结合子上插接有圆柱销，并在手轮结合子外壁上套设O型圈，O型圈将圆柱销定位于手轮结合子上，顶杆的一端抵触于圆柱销上。

进一步地，所述安装壳包括手轮幅、手轮盖和外壳体，所述手轮幅穿设于外壳体内，手轮盖与外壳体固定连接，且手轮盖的一端抵触于手轮幅上，并将手轮幅轴向定位于外壳体上。

进一步地，所述安装管置于外壳体内，包括套管接头、紧定螺钉和套管，所述套管的一端插接于套管接头内，且套管接头与套管之间通过紧定螺钉固定连接，在套管的另一端端口壁上设有内螺纹，在手轮幅上设有安装凸台，在安装凸台上设有外螺纹，套管螺纹连接在手轮幅的安装凸台上，套管接头抵触在外壳体上。

进一步地，所述安装管内设有磁钢架和磁钢压板，磁钢架置于套管接头内，一个永磁性磁钢置于磁钢架内，一个永磁性磁钢置于手轮幅内，套管的一端抵触于磁钢压板，磁钢压板将所述永磁性磁钢进行轴向限位，套管的另一端抵触于另一所述永磁性磁钢上，并将永磁性磁钢抵触于手轮幅上。

进一步地，所述手轮轴上设有挡圈槽，并设有轴用弹性挡圈，轴用弹性挡圈一端抵触于手轮轴，另一端在手轮轴回弹时抵触于手轮辐，避免手轮轴回弹过程中弹出。

进一步地，所述手轮轴上设有第二台阶面，在手轮轴上套设手轮弹簧垫片，手轮弹簧的一端抵触于手轮弹簧垫片上，并将手轮弹簧垫片抵触于第二台阶面上。

进一步地，所述手轮轴的末端设有第三台阶面，在手轮轴的末端螺纹连接有盖形螺母，盖形螺母将手轮抵触于第三台阶面上。

一种电动执行器手轮切换机构的切换方法，其特征在于：如下：

1）初始状态：顶杆抵触于手轮结合子上，并使得手轮结合子脱离蜗杆；

2）手动模式：沿手轮轴轴向方向推动手轮，手轮轴推动顶杆和手轮结合子一起轴向运动，并使得手轮结合子套设于蜗杆上并与蜗杆相互啮合，继续推动手轮，直至手轮结合子抵触于左侧永磁性磁钢上，并使得手轮结合子吸附于左侧永磁性磁钢上，松开双手，手轮回弹至初始状态，左侧永磁性磁钢使得手轮结合子与蜗杆保持结合状态，完成手动模式切换，手动模式下，转动手轮，实现蜗杆转动；

3）电动模式：电机驱动部件驱动顶杆轴向运动，顶杆推动手轮结合子，并使得手轮结合子脱离蜗杆，直至手轮结合子抵触于右侧的永磁性磁钢上，并使得手轮结合子吸附于右侧永磁性磁钢上，右侧永磁性磁钢使得手轮结合子与蜗杆保持脱开状态，完成电动模式切换，电动模式下，蜗杆转动，手轮不跟转，实现电动操作，手动电动互不干扰。

本发明具有如下有益效果：

1）现有电动执行器技术手电动切换技术多采用手柄切换或按钮切换，其结构复杂，操作难度较大，本发明在操作过程中通过两组永磁性磁钢对手轮结合子的吸合作用，实现手动状态和电动状态的切换，操作便捷；

2）本发明设置有O型密封圈和骨架油封，防护等级达到IP68，增加了密封效果和产品的适应等级；

3）本发明可作为一个整体进行拆装，便于生产管理和维护，生产和维护效率和便利性大大提高。

附图说明：

图 1 为本发明结构图。

图 2 为本发明在手动模式下的结构图；

图2中：2.1-电动切换手动状态时顶杆位置，9.1-电动切换手动状态时手轮结合子位置，11.1-电动切换手动状态时圆柱销位置。

图 3 为本发明在电动模式下的结构图；

图3中：2.2-手动切换电动状态时顶杆位置，9.2-手动切换电动状态时手轮结合子位置，11.2-手动切换电动状态时圆柱销位置。

图4为图1的局部放大图。

其中：

1-磁钢架，2-顶杆，3-蜗杆，4-永磁性磁钢，5-磁钢压板，6-套管接头，7-紧定螺钉，8-套管，9-手轮结合子，10-O型圈，11-圆柱销，12-手轮轴，13-轴用弹性挡圈，14-手轮辐，15-手轮盖，16-手轮弹簧，17-手轮弹簧垫片，18-手轮，20-盖形螺母，21-外壳体、22-安装管。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图4，本发明一种电动执行器手轮切换机构，包括顶杆2、蜗杆3、永磁性磁钢4、安装壳、手轮结合子9、手轮轴12、手轮弹簧16、手轮18、安装管22和电机驱动部件，安装管22固定于安装壳内，手轮结合子9滑动置于安装管22内，蜗杆3转动连接在安装壳上，且蜗杆3的一端伸于安装管22内并插接于手轮结合子9上，蜗杆3与手轮结合子9之间相互啮合，手轮轴12转动连接在安装壳上，且手轮轴12的一端插接于手轮结合子9上并与手轮结合子9相啮合，手轮轴12的另一端伸于安装壳外并与手轮18固定连接；手轮弹簧16套设于手轮轴12上，且手轮弹簧16的一端抵触于安装壳上，另一端抵触于手轮轴12上。两永磁性磁钢4固定于安装管22的左右两端，手轮结合子9的左端面吸附于左侧的永磁性磁钢4上，顶杆2沿着蜗杆3的轴心方向穿设于蜗杆3上，且顶杆2的一端抵触于手轮结合子9上，电机驱动部件驱动顶杆2轴向运动。

本发明中的手轮结合子9为花键套结构，在蜗杆3和手轮轴12上均设有与手轮结合子9内齿相配合的外齿。

在手轮结合子9上插接有圆柱销11，并在手轮结合子9外壁上套设O型圈10，O型圈10将圆柱销11定位于手轮结合子9上，顶杆2的一端抵触于圆柱销11上。

安装壳包括手轮幅14、手轮盖15和外壳体21，手轮幅14穿设于外壳体21内，手轮盖15与外壳体21固定连接，且手轮盖15的一端抵触于手轮幅14上，并将手轮幅14轴向定位于外壳体21上。

安装管22置于外壳体21内，安装管22包括套管接头6、紧定螺钉7和套管8，套管8的一端插接于套管接头6内，且套管接头6与套管8之间通过紧定螺钉7固定连接，在套管8的另一端端口壁上设有内螺纹，在手轮幅14上设有安装凸台，在安装凸台上设有外螺纹，套管8螺纹连接在手轮幅14的安装凸台上，套管接头6抵触在外壳体21上。

在安装管22内设有磁钢架1和磁钢压板5，磁钢架1置于套管接头6内，一个永磁性磁钢4置于磁钢架1内， 一个永磁性磁钢4置于手轮辐14内，套管8的一端抵触于磁钢压板5，磁钢压板5将左侧永磁性磁钢4进行轴向限位，套管8的另一端抵触于右侧永磁性磁钢4上，并将右侧永磁性磁钢4抵触于手轮幅14上。

右端的永磁性磁钢4被套管8顶住，避免掉落，左端的永磁性磁钢4被磁钢压板5顶住，避免掉落。

磁钢架1均匀装有12个永磁性磁钢4，磁钢压板5避免磁钢掉落，磁钢架1上永磁性磁钢4磁力大于手轮结合子9的重力，保证任何方向均能吸合。

手轮轴上12设有挡圈槽，并设有轴用弹性挡圈13，轴用弹性挡圈13一端抵触于手轮轴12，另一端在手轮轴12回弹时抵触于手轮辐14，避免手轮轴12回弹过程中弹出。

手轮结合子9材质为磁性材料40Cr，手轮结合子9上的圆柱销11和顶杆2均为SKD61材质。手轮辐14、磁钢架1和磁钢压板5，材质均为非磁性材料6061。

在手轮轴12上设有第二台阶面，在手轮轴12上套设手轮弹簧垫片17，手轮弹簧16的一端抵触于手轮弹簧垫片17上，并将手轮弹簧垫片17抵触于第二台阶面上。

手轮轴12的末端设有第三台阶面，在手轮轴12的末端螺纹连接有盖形螺母20，盖形螺母20将手轮18抵触于第三台阶面上。

本发明电动执行器手轮切换机构的切换方法，如下：

1）初始状态：手轮切换机构初始状态为电动状态，此时手轮弹簧16顶住手轮18保持退回状态，手轮结合子9套装于手轮轴12上，手轮结合子9与右端永磁性磁钢4吸合，手轮结合子9与蜗杆3分离。

2）手动模式（如图2）：沿手轮轴12轴向方向推动手轮18，克服手轮弹簧16的弹簧力，带动手轮轴12一起向左运动；手轮轴12推动手轮结合子9和其中的圆柱销11一起向左运动，圆柱销11推动蜗杆3中间的顶杆2向左运动；当手轮轴12推到底时，手轮轴12推动圆柱销11顶到蜗杆3的端面，此时顶杆2处于图2中2.1所示的位置，手轮结合子9处于图2中9.1的位置，圆柱销11处于图2中11.1的位置，顶杆2推开电动离合装置使之保持脱开状态，手轮结合子9和蜗杆3通过内外花键的方式配合连接，松开双手，手轮弹簧16在弹簧力作用下推动手轮轴12和套于手轮轴上的手轮18退回初始状态，手轮结合子9与左端永磁性磁钢4吸合，磁力作用下，手轮结合子9和蜗杆3保持结合状态，同时手轮结合子9与手轮轴12仍保持内外花键连接状态；此时处于手动状态，转动手轮18，手轮轴12带动手轮结合子9转动，手轮结合子9带动蜗杆3转动，实现手动操作；

3）电动模式（如图3）：电机驱动部件驱动顶杆2轴向运动，顶杆2推动手轮结合子9中的圆柱销11退回，由于此推力大于左端永磁性磁钢4对手轮结合子9的吸合力，圆柱销11推动手轮结合子9退回，退到底时，手轮结合子9顶到手轮辐14，，此时顶杆2处于图3中2.2所示的位置，手轮结合子9处于图3中9.2的位置，圆柱销11处于图3中11.2的位置，手轮结合子9与蜗杆3完全脱开，手轮结合子9前移至与右端永磁性磁钢4吸合，与手轮辐14保持贴合状态，手轮结合子9与蜗杆3保持脱开状态。此时处于手轮机构工作常态，即电动状态，电机转动带动蜗杆4转动，且手轮18不跟转，实现电动操作，手动电动互不干扰。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电动执行器手轮切换机构，其特征在于：包括顶杆（2）、蜗杆（3）、永磁性磁钢（4）、安装壳、手轮结合子（9）、手轮轴（12）、手轮弹簧（16）、手轮（18）、安装管（22）和电机驱动部件，所述安装管（22）固定于安装壳内，手轮结合子（9）滑动置于安装管（22）内，蜗杆（3）转动连接在安装壳上，且蜗杆（3）的一端伸于安装管（22）内并插接于手轮结合子（9）上，蜗杆（3）与手轮结合子（9）之间相互啮合，手轮轴（12）转动连接在安装壳上，且手轮轴（12）的一端插接于手轮结合子（9）上并与手轮结合子（9）相啮合，手轮轴（12）的另一端伸于安装壳外并与手轮（18）固定连接；手轮弹簧（16）套设于手轮轴（12）上，且手轮弹簧（16）的一端抵触于安装壳上，另一端抵触于手轮轴（12）上；两永磁性磁钢（4）固定于安装管（22）的左右两端，手轮结合子（9）的左端面吸附于左侧的永磁性磁钢（4）上，顶杆（2）沿着蜗杆（3）的轴心方向穿设于蜗杆（3）上，且顶杆（2）的一端抵触于手轮结合子（9）上，电机驱动部件驱动顶杆（2）轴向运动。

2.如权利要求1所述的电动执行器手轮切换机构，其特征在于：所述手轮结合子（9）为花键套结构，在蜗杆（3）和手轮轴（12）上均设有与手轮结合子（9）内齿相配合的外齿。

3.如权利要求1所述的电动执行器手轮切换机构，其特征在于：所述手轮结合子（9）上插接有圆柱销（11），并在手轮结合子（9）外壁上套设O型圈（10），O型圈（10）将圆柱销（11）定位于手轮结合子（9）上，顶杆（2）的一端抵触于圆柱销（11）上。

4.如权利要求1所述的电动执行器手轮切换机构，其特征在于：所述安装壳包括手轮幅（14）、手轮盖（15）和外壳体（21），所述手轮幅（14）穿设于外壳体（21）内，手轮盖（15）与外壳体（21）固定连接，且手轮盖（15）的一端抵触于手轮幅（14）上，并将手轮幅（14）轴向定位于外壳体（21）上。

5.如权利要求4所述的电动执行器手轮切换机构，其特征在于：所述安装管（22）置于外壳体（21）内，包括套管接头（6）、紧定螺钉（7）和套管（8），所述套管（8）的一端插接于套管接头（6）内，且套管接头（6）与套管（8）之间通过紧定螺钉（7）固定连接，在套管（8）的另一端端口壁上设有内螺纹，在手轮幅（14）上设有安装凸台，在安装凸台上设有外螺纹，套管（8）螺纹连接在手轮幅（14）的安装凸台上，套管接头（6）抵触在外壳体（21）上。

6.如权利要求5所述的电动执行器手轮切换机构，其特征在于：所述安装管内设有磁钢架（1）和磁钢压板（5），磁钢架（1）置于套管接头（6）内，一个永磁性磁钢（4）置于磁钢架（1）内， 一个永磁性磁钢（4）置于手轮幅（14）内，套管（8）的一端抵触于磁钢压板（5），磁钢压板（5）将所述永磁性磁钢（4）进行轴向限位，套管（8）的另一端抵触于另一所述永磁性磁钢（4）上，并将永磁性磁钢（4）抵触于手轮幅（14）上。

7.如权利要求6所述的电动执行器手轮切换机构，其特征在于：所述手轮轴（12）上设有挡圈槽，并设有轴用弹性挡圈（13），轴用弹性挡圈（13）一端抵触于手轮轴（12），另一端在手轮轴（12）回弹时抵触于手轮辐（14）。

8.如权利要求1所述的电动执行器手轮切换机构，其特征在于：所述手轮轴（12）上设有第二台阶面，在手轮轴（12）上套设手轮弹簧垫片（17），手轮弹簧（16）的一端抵触于手轮弹簧垫片（17）上，并将手轮弹簧垫片（17）抵触于第二台阶面上。

9.如权利要求1所述的电动执行器手轮切换机构，其特征在于：所述手轮轴（12）的末端设有第三台阶面，在手轮轴（12）的末端螺纹连接有盖形螺母（20），盖形螺母（20）将手轮（18）抵触于第三台阶面上。

10.一种电动执行器手轮切换机构的切换方法，其特征在于：如下：

1）初始状态：顶杆（2）抵触于手轮结合子（9）上，并使得手轮结合子（9）脱离蜗杆（3）；

2）手动模式：沿手轮轴（12）轴向方向推动手轮（18），手轮轴（12）推动顶杆（2）和手轮结合子（9）一起轴向运动，并使得手轮结合子（9）套设于蜗杆（3）上并与蜗杆（3）相互啮合，继续推动手轮（18），直至手轮结合子（9）抵触于左侧永磁性磁钢（4）上，并使得手轮结合子（9）吸附于左侧永磁性磁钢（4）上，松开双手，手轮（18）回弹至初始状态，左侧永磁性磁钢（4）使得手轮结合子（9）与蜗杆（3）保持结合状态，完成手动模式切换，手动模式下，转动手轮（18），实现蜗杆（3）转动；

3）电动模式：电机驱动部件驱动顶杆（2）轴向运动，顶杆（2）推动手轮结合子（9），并使得手轮结合子（9）脱离蜗杆（3），直至手轮结合子（9）抵触于右侧的永磁性磁钢（4）上，并使得手轮结合子（9）吸附于右侧永磁性磁钢（4）上，右侧永磁性磁钢（4）使得手轮结合子（9）与蜗杆（3）保持脱开状态，完成电动模式切换，电动模式下，蜗杆（3）转动，手轮（18）不跟转，实现电动操作，手动电动互不干扰。