CN110107620A - 升降柱的摩擦自锁机构和升降柱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种升降柱的摩擦自锁机构和具有该摩擦自锁机构升降柱。该升降柱的摩擦自锁机构包括摩擦件和连接件，摩擦件和连接件都套装在升降柱的驱动端，并随驱动端一起转动，摩擦件和连接件分别位于驱动盒的内外两侧，驱动端通过摩擦件和连接件的轴向限位作用与升降柱的驱动盒可旋转地装配在一起，摩擦件作用在驱动盒的外侧面上，提供用于实现自锁的摩擦力，连接件用于与驱动盒内的传动装置连接，传递电机的旋转动力。本发明的有益效果是：本摩擦自锁机构的自锁力随负载的增加，自锁力也会提高，能够承受较高的负载，不会在多次运行以后产生自锁力衰减，同时降低了成本，简化了装配工序。
Description
技术领域
本发明涉及升降柱技术领域，特别是一种升降柱的摩擦自锁机构和具有该摩擦自锁机构升降柱。
背景技术
在现代化的办公环境中，出于对健康和舒适性的考虑，要求办公桌、电脑桌、会议桌等具有升降功能，办公人员可根据自己的身高、坐姿调节桌面的高低，提高舒适性，或直接站着工作，这有利于缓解颈、腰的疲劳和劳损。高度可调节的桌子至少由2条升降柱组成，实际使用过程中，如果升降柱没有可靠的自锁机构，升降柱会在桌面负载的作用下缓慢下滑，导致桌面失衡倾斜，更严重的导致桌面垮塌，因此，提高自锁可靠性成为了现阶段产品必须攻克的一个技术难点。
在中国专利文献CN100425874C公开了一个致动器，尤其是线性致动器包括借助于传动装置驱动调节部件的可逆马达。为了提高致动器的自锁能力，致动器配有自锁弹簧，自锁弹簧的一端固定到致动器的旋转部件以便自锁弹簧在圆柱形部分上沿旋转方向被带动，自锁弹簧在那里处于相对静止状态。当关闭马达时，致动器上的负荷尽量移动调节部件，自锁弹簧的运动被阻止，从而围绕圆柱形部分自锁弹簧收紧。
这类结构一般自锁弹簧只能提供较小的扭矩来弥补较小的自锁力，只能缓解自锁力不足，而不能消除自锁力不足带来的隐患，而且自锁弹簧加工精度要求高，安装工艺相对繁琐，且自锁弹簧在多次运行以后会产生自锁力衰减，从而自锁力大幅度下降，导致升降柱的可靠性变差。
在中国专利文献CN108466994A中公开了一种传动装置和升降立柱，在该专利文献的升降立柱在一个制动扭簧的基础上，通过额外增加的一个制动扭簧，提供额外的自锁力，提升制动效果。但是其依然不能避免自锁弹簧在多次运行以后会产生自锁力衰减的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：简化自锁机构，避免自锁失效的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种升降柱的摩擦自锁机构，包括摩擦件和连接件，摩擦件和连接件都套装在升降柱的丝杆驱动装置的驱动端，并随驱动端同步转动，摩擦件和连接件分别位于驱动盒的内外两侧，驱动端通过摩擦件和连接件的轴向限位作用与升降柱的驱动盒可旋转地装配在一起，摩擦件作用在驱动盒的外侧面上，提供用于实现自锁的摩擦力，连接件用于与驱动盒内的传动装置连接，向驱动端传递电机的旋转动力。
进一步限定，连接件向驱动端传递电机的旋转动力可以有如下两种具体形式，分别是：连接件与摩擦件之间具有传动结构，连接件通过摩擦件向驱动端传递电机的旋转动力；或者，连接件与驱动端之间具有传动结构，连接件直接向驱动端传递电机的旋转动力。
进一步限定，摩擦件和连接件之间的驱动盒结构为驱动盒的驱动盒本体；或者，摩擦件和连接件之间的驱动盒结构为通过紧固件装配在驱动盒本体上的装配挡板。
进一步限定，摩擦件的上端具有传动孔，连接件下端具有向下延伸的传动部，传动部穿过驱动盒插入传动孔，传动部和传动孔通过花键结构配合传动，组成连接件与摩擦件之间的传动结构，使连接件通过摩擦件向驱动端传递电机的旋转动力。
进一步限定，摩擦件通过花键结构可滑动地套装在驱动端上并由限位结构约束其在驱动端上轴向滑动的最低位置，或者摩擦件套装在驱动端上并与驱动端固定，使摩擦件随驱动端同步转动。
进一步限定，传动部分为上段的穿过驱动盒的丝杆轴孔的轴段和下段的插入传动孔的花键段。
进一步限定，连接件的上端具有传动爪，连接件通过传动爪与驱动盒内的传动装置连接。
进一步限定，连接件通过旋在驱动端上的螺母安装在驱动端上，在螺母与连接件之间还设置有弹性件，用于补偿轴间间隙。
进一步限定，弹性件为波形垫片。
进一步限定，连接件上具有由上至下延伸的沉孔，螺母和弹性件在该沉孔内与驱动端进行装配。
进一步限定，连接件的下端面通过凸起结构与驱动盒接触。
进一步限定，丝杆驱动装置的驱动端为丝杆的端部，通过丝杆的旋转驱动丝母升降。
进一步限定，摩擦件的下方垫有减震垫，用于在摩擦件和丝母之间起减震作用。
更具体地，以丝杆的丝杆螺纹的端面作为限位结构，用于约束摩擦件在驱动端上轴向滑动的最低位置，在摩擦件和丝杆螺纹的端面之间垫有垫片，减震垫位于垫片下方，在丝母上还具有容纳部分减震垫的沉孔。
一种升降柱，包括驱动盒、丝杆驱动装置和柱管，驱动盒固定在柱管的上端，丝杆驱动装置位于柱管中，驱动盒中的电机通过传动装置驱动丝杆驱动装置伸缩，再由丝杆驱动装置带动柱管伸缩，在丝杆驱动装置的驱动端上具有上述的摩擦自锁机构。
进一步限定，驱动盒中的传动装置包括安装在电机的托架上的蜗轮，电机的输出轴上的蜗杆驱动蜗轮旋转，蜗轮的端部具有内置传动爪的凹孔，连接件的传动爪插入蜗轮的凹孔内，与蜗轮的传动爪驱动配合，在连接件的传动爪和蜗轮的传动爪之间嵌有减震垫。
本发明的有益效果是：相比采用自锁弹簧的现有技术，本摩擦自锁机构的自锁力随负载的增加自锁力也会提高，能够承受较高的负载，不会在多次运行以后产生自锁力衰减，同时在现有结构上取消了采用轴承结构进行丝杆与驱动盒的装配，降低了成本，简化了装配工序。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的实施例1的摩擦自锁机构的装配结构示意图。
图2是本发明的实施例1的摩擦自锁机构的爆炸图。
图3是本发明的实施例1的摩擦自锁机构的剖面图。
图4是本发明的实施例1的摩擦自锁机构与驱动盒内部件的爆炸图。
图5是本发明的实施例1的连接件与电机上的蜗轮的爆炸图。
图6是本发明的实施例1的升降柱的剖面图。
图7是本发明的实施例2的摩擦自锁机构与驱动盒的装配关系的剖面图。
图8是本发明的实施例2的摩擦自锁机构与驱动盒的装配关系的爆炸图。图中，1.摩擦件，1-1.传动孔，2.连接件，2-1.传动部，2-1-1.轴段，2-1-2.花键段，3.丝杆，4.驱动盒，5.装配挡板，6.传动爪，7.螺母，8.波形垫片，9.垫片，10.凸起结构，11.丝杆驱动装置，12.减震垫，13.丝母，14.电机，15.蜗轮。
具体实施方式
如图1、2、3、4、5和6所示，一种升降柱，通常用于作为办公桌、电脑桌、会议桌的桌腿，实现桌面的升降功能，包括驱动盒4、丝杆驱动装置11和柱管，驱动盒4固定在柱管的上端，丝杆驱动装置11位于柱管中，驱动盒4中的电机14通过传动装置驱动丝杆驱动装置11伸缩，再由丝杆驱动装置11带动柱管伸缩，在丝杆驱动装置11的驱动端上具有摩擦自锁机构，丝杆驱动装置11采用丝杆3的旋转驱动丝母13升降的形式时，丝杆驱动装置11的驱动端为丝杆3的端部。
升降柱的摩擦自锁机构包括摩擦件1和连接件2，摩擦件1和连接件2都套装在升降柱的丝杆3的端部，并随丝杆3一起转动，摩擦件1和连接件2分别位于驱动盒4的内外两侧，丝杆3的端部通过摩擦件1和连接件2的轴向限位作用与升降柱的驱动盒4可旋转地装配在一起，摩擦件1作用在驱动盒4的外侧面上，提供用于实现自锁的摩擦力，连接件2用于与驱动盒4内的传动装置连接，连接件2与摩擦件1之间具有传动结构，连接件2通过摩擦件1向丝杆3传递电机14的旋转动力。
摩擦件1和连接件2之间的驱动盒结构为通过紧固件装配在驱动盒本体上的装配挡板5，即驱动盒包括驱动盒本体和通过紧固件装配在驱动盒本体上的装配挡板5。装配挡板5上具有穿过丝杆3的丝杆轴孔。
摩擦件1通过花键结构可滑动地套装在丝杆3上并由限位结构约束其在丝杆3上轴向滑动的最低位置，在本实施例中限位结构具有为丝杆上的丝杆螺纹的端面，在摩擦件1的下方垫有垫片9，垫片位于摩擦件1和丝杆螺纹的端面之间，用于保证限位效果。
摩擦件1的上端具有传动孔1-1，连接件2下端具有向下延伸的传动部2-1，传动部2-1穿过驱动盒4插入传动孔1-1，传动部2-1和传动孔1-1通过花键结构配合传动，组成连接件2与摩擦件1之间的传动结构。
传动部2-1分为上段的穿过驱动盒4的丝杆轴孔的轴段2-1-1和下段的插入传动孔1-1的花键段2-1-2。
连接件2的上端具有传动爪6，连接件2通过传动爪6与驱动盒4内的传动装置连接。
连接件2通过旋在丝杆3上的螺母7装配在丝杆3上，在螺母7与连接件2之间还设置有弹性件，用于补偿轴间间隙。弹性件为波形垫片8。连接件2上具有由上至下延伸的沉孔，螺母7和弹性件在该沉孔内与丝杆3进行装配。
连接件2的下端面通过凸起结构10与驱动盒4的装配挡板5接触。
该升降柱的驱动盒4中具有电机14和传动装置，传动装置包括安装在电机14的托架上的蜗轮15，电机14的输出轴上的蜗杆驱动蜗轮15旋转，蜗轮15的端部具有内置传动爪6的凹孔，连接件2的传动爪6插入蜗轮15的凹孔内，与蜗轮15的传动爪6驱动配合，在连接件2的传动爪6和蜗轮15的传动爪6之间嵌有减震垫12。连接件2的传动爪6和蜗轮15的传动爪6的数量具体为三个。
连接件2和摩擦片1的材质为聚甲醛。
通过下面的描述说明该摩擦自锁装置的工作原理是：
升降柱的驱动盒4内的电机14通过蜗杆驱动蜗轮15旋转，蜗轮15的传动爪6和连接件2的传动爪6驱动配合，使连接件2与蜗轮15一起旋转，连接件2通过多边形的花键结构提供足够大的扭矩驱动摩擦件1旋转，摩擦件1再通过内、外花键配合驱动丝杆3转动，丝杆3的转动实现本升降柱的升降，作为桌腿时升降柱的升降实现桌面的升降。
装配挡板5固定在驱动盒4上保持静止，摩擦件1在旋转时持续与装配挡板5摩擦，提供自锁力，升降柱的长时间升降会使摩擦件1产生磨损，磨损量可以通过波形垫片8的压缩量进行补偿，从而保证轴向不会产生间隙，提高产品的可靠性以及使用寿命。
升降柱所承受的负载主要为重力，作用于摩擦件1和装配挡板5之间，升降柱所受的负载越大，摩擦件1与装配挡板5之间接触压力越大，摩擦力也越大，提供更大的自锁力，不会存在传统的自锁弹簧在多次运行以后会产生自锁力衰减，从而自锁力大幅度下降，导致升降柱的可靠性变差的问题。
连接件2与装配挡板5之间的接触压力主要有波形垫片8产出，接触压力相对较小，同时连接件2通过凸起结构10与装配挡板5接触，因而摩擦力也相对较小，连接件2相对摩擦件1不易磨损，仅提供较小的自锁力，升降柱的自锁力主要来自摩擦件1。
本发明想比现有技术取消了采用轴承结构进行丝杆3与驱动盒4的装配，降低了成本，简化了装配工序。
上述实施例是在本发明的发明思路的基础上作出的，属于本发明的保护范围，在该发明思路下还有其他实施方案。
实施例2，和实施例1相比，区别在于：连接件2直接向丝杆3传递电机14的旋转动力，具体为连接件2和丝杆3之间通过内花键和外花键进行传动配合。
实施例3，在实施例1中装配挡板5的设计是为了方便装配，也不排除采用如下实施方式，和实施例1相比，区别在于：去除装配挡板5，驱动盒本体上直接开丝杆轴孔，摩擦件1和连接件2之间的驱动盒结构为驱动盒4的驱动盒本体，如图7和8所示。
实施例4，和实施例1相比，区别在于：摩擦件1套装在丝杆3上并通过紧固件直接固定在丝杆3上，或者，摩擦件1通过注塑的方式直接注塑固定在丝杆3上，实现与丝杆3的固定，甚至不排除，摩擦件1为丝杆3的一部分，通过机械加工方式加工而成。
Claims (16)
1.一种升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：包括摩擦件(1)和连接件(2)，
摩擦件(1)和连接件(2)都套装在升降柱的丝杆驱动装置(11)的驱动端，并随驱动端同步转动，摩擦件(1)和连接件(2)分别位于驱动盒(4)的内外两侧，驱动端通过摩擦件(1)和连接件(2)的轴向限位作用与升降柱的驱动盒(4)可旋转地装配在一起，
摩擦件(1)作用在驱动盒(4)的外侧面上，提供用于实现自锁的摩擦力，
连接件(2)用于与驱动盒(4)内的传动装置连接，向驱动端传递电机(14)的旋转动力。
2.根据权利要求1所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的连接件(2)与摩擦件(1)之间具有传动结构，连接件(2)通过摩擦件(1)向驱动端传递电机(14)的旋转动力；
或者，连接件(2)与驱动端之间具有传动结构，连接件直接向驱动端传递电机(14)的旋转动力。
3.根据权利要求1所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的摩擦件(1)和连接件(2)之间的驱动盒结构为驱动盒(4)的驱动盒本体；或者，摩擦件(1)和连接件(2)之间的驱动盒结构为通过紧固件装配在驱动盒本体上的装配挡板(5)。
4.根据权利要求1所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的摩擦件(1)的上端具有传动孔(1-1)，连接件(2)下端具有向下延伸的传动部(2-1)，传动部(2-1)穿过驱动盒(4)插入传动孔(1-1)，传动部(2-1)和传动孔(1-1)通过花键结构配合传动，组成连接件(2)与摩擦件(1)之间的传动结构，使连接件(2)通过摩擦件(1)向驱动端传递电机(14)的旋转动力。
5.根据权利要求1或4所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的摩擦件(1)通过花键结构可滑动地套装在驱动端上并由限位结构约束其在驱动端上轴向滑动的最低位置，或者摩擦件(1)套装在驱动端上并与驱动端固定，使摩擦件(1)随驱动端同步转动。
6.根据权利要求4所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的传动部(2-1)分为上段的穿过驱动盒(4)的丝杆轴孔的轴段(2-1-1)和下段的插入传动孔(1-1)的花键段(2-1-2)。
7.根据权利要求1所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的连接件(2)的上端具有传动爪(6)，连接件(2)通过传动爪(6)与驱动盒(4)内的传动装置连接。
8.根据权利要求1所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的连接件(2)通过旋在驱动端上的螺母(7)安装在驱动端上，在螺母(7)与连接件(2)之间还设置有弹性件，用于补偿轴间间隙。
9.根据权利要求8所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的弹性件为波形垫片(8)。
10.根据权利要求8所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的连接件(2)上具有由上至下延伸的沉孔，螺母(7)和弹性件在该沉孔内与驱动端进行装配。
11.根据权利要求1所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的连接件(2)的下端面通过凸起结构(10)与驱动盒(4)接触。
12.根据权利要求1、2、3、4、6、7、8、9、10或11所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的丝杆驱动装置(11)的驱动端为丝杆(3)的端部，通过丝杆(3)的旋转驱动丝母(13)升降。
13.根据权利要求12所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：所述的摩擦件(1)的下方垫有减震垫(12)，用于在摩擦件(1)和丝母(13)之间起减震作用。
14.根据权利要求13所述的升降柱的摩擦自锁机构，其特征是：以丝杆(3)的丝杆螺纹的端面作为限位结构，用于约束摩擦件(1)在驱动端上轴向滑动的最低位置，在摩擦件(1)和丝杆螺纹的端面之间垫有垫片(9)，
减震垫(12)位于垫片下方，在丝母(13)上还具有容纳部分减震垫(12)的沉孔。
15.一种升降柱，包括驱动盒(4)、丝杆驱动装置(11)和柱管，驱动盒(4)固定在柱管的上端，丝杆驱动装置(11)位于柱管中，驱动盒(4)中的电机(14)通过传动装置驱动丝杆驱动装置(11)伸缩，再由丝杆驱动装置(11)带动柱管伸缩，其特征是：在丝杆驱动装置(11)的驱动端上具有权利要求1、2、3、4、6、7、8、9、10或11所述的摩擦自锁机构。
16.根据权利要求15所述的升降柱，其特征是：所述的驱动盒(4)中的传动装置包括安装在电机(14)的托架上的蜗轮(15)，电机(14)的输出轴上的蜗杆驱动蜗轮(15)旋转，蜗轮(15)的端部具有内置传动爪(6)的凹孔，连接件(2)的传动爪(6)插入蜗轮(15)的凹孔内，与蜗轮(15)的传动爪(6)驱动配合，在连接件(2)的传动爪(6)和蜗轮(15)的传动爪(6)之间嵌有减震垫(12)。
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