CN110115619B - 一种凸轮锁紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种凸轮锁紧机构。凸轮锁紧机构包括活动片、锁紧片和凸轮，活动片和锁紧片具有弹性且平行相对设置，活动片包括活动片接触部和活动片支撑部，锁紧片包括锁紧片接触部和锁紧片支撑部，凸轮可转动地设置于活动片接触部和锁紧片接触部之间，活动片位于靠近滑动件一侧，活动片和锁紧片通过凸轮的转动挤压，实现对滑动件的锁定。本发明的凸轮锁紧机构，凸轮不与滑动件直接接触，通过与活动片和锁紧片配合实现对滑动件的锁定，凸轮与活动片和锁紧片配合的精度要求小于凸轮直接与滑动件配合的精度要求，简化了凸轮锁紧机构的加工精度，降低了加工难度。

Description

一种凸轮锁紧机构

技术领域

本发明涉及锁紧机构领域，尤其涉及一种凸轮锁紧机构。

背景技术

现有技术中，当运动件与参照件有相对运动时，一般是通过锁紧机构实现运动件相对于参照件锁紧的目的。目前市面上常见的锁紧机构有螺纹锁定、卡齿锁定及传统凸轮锁定。其中螺纹锁定的结构较简单，可以实现任意位置的锁定，但由于锁定时需要旋转1-2扣螺纹完成锁定，操作不便且在锁定时可能使位置偏离；卡齿锁定虽然操作方便，但只能在齿啮合部分锁定而不能实现任意位置的锁定；而传统的凸轮锁定，通过凸轮与运动件直接接触来实现锁定的效果，太松会锁不紧，太紧会导致锁定困难，因此对凸轮和运动件的配合程度要求较高，从而在加工及装配精度上要求高；而且，传统的凸轮锁定机构中，凸轮与滑动件直接接触且存在相对运动，凸轮与滑动件在滑动方向上的接触会在长期作用下由于磨损而导致锁定结构失效。因此，提供一个锁紧方便、加工要求低、锁紧效果好的锁紧机构是该领域亟待解决的一项技术问题。

发明内容

本发明的目的就是克服上述缺陷，提供一种锁紧方便、加工要求低、锁紧效果好的凸轮锁紧机构。

本发明采用以下技术方案：

一种凸轮锁紧机构，凸轮锁紧机构套设在滑动件上，其特征在于，凸轮锁紧机构包括活动片、锁紧片和凸轮，活动片和锁紧片具有弹性且平行相对设置，活动片包括活动片接触部和活动片支撑部，锁紧片包括锁紧片接触部和锁紧片支撑部，凸轮可转动地设置于活动片接触部和锁紧片接触部之间，活动片位于靠近滑动件一侧，活动片和锁紧片通过凸轮的转动挤压，实现对滑动件的锁定。

进一步的，锁紧片支撑部厚度为活动片支撑部的厚度的2-10倍。

进一步的，锁紧片的高度为活动片支撑部的厚度的5-30倍。

进一步的，活动片和锁紧片之间有一连接部，活动片和锁紧片通过连接部连接。

进一步的，活动片接触部朝向锁紧片的一侧形成有活动片突出部，锁紧片接触部背对活动片一侧形成有锁紧片突出部。

进一步的，活动片、锁紧片和连接部一体成型。

进一步的，该凸轮锁紧机构还包括与凸轮一端固定连接的压板，通过按压压板实现凸轮的转动，通过凸轮转动实现活动片对滑动件的解锁和锁定。

进一步的，凸轮为柱状结构，凸轮的横截面形状为椭圆、长圆形、三角形或方形。

进一步的，该凸轮锁紧机构还包括限位结构，该限位结构包括沿凸轮长度方向开设的凹槽以及固定连接在锁紧片头部的中部的定位件，凹槽在凸轮的横截面方向的开设角度在90-360°之间，定位件伸入凸轮上的凹槽内，使得凸轮在长度方向固定并通过在横截面方向的转动实现径向尺寸的变化。

进一步的，滑动件上靠近活动片一侧设置有卡齿，活动片与滑动件挤压贴合后还通过卡齿锁定。

本发明的一种凸轮锁紧机构，具有以下有益效果：

(1)本发明的凸轮锁紧机构，在对滑动件进行锁定时，凸轮不与滑动件直接接触，凸轮通过与活动片、锁紧片配合，使滑动件实现锁定，凸轮与活动片和锁紧片配合的精度要求小于凸轮直接与滑动件配合的精度要求，从而简化了凸轮锁紧机构的加工精度，降低了加工难度，易于制作；同时锁紧过程中滑动件主要受到锁紧片回弹力的作用来实现锁定，提高了凸轮锁紧机构的锁紧效果及使用寿命。

(2)本发明的凸轮锁紧机构，凸轮位于活动片接触部和锁紧片接触部之间，在凸轮转动时，由于锁紧片支撑部的厚度大于活动片支撑部的厚度，所以锁紧片能提供较大的回弹力并且该回弹力有效的作用于滑动件上，从而实现对滑动件的有效锁定，有效避免了因长期摩擦导致锁紧失效情况的发生，延长了锁紧机构的使用寿命。

(3)本发明的凸轮锁紧机构，通过凸轮凹槽与定位件的配合一方面实现了对凸轮长度方向的固定，另一方面实现了对凸轮转动角度的限定，简单有效，便于对凸轮锁紧和解锁状态的调节与控制。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明凸轮锁紧机构的立体结构示意图；

图2为本发明凸轮锁紧机构处于解锁状态时的主视结构示意图；

图3为本发明凸轮锁紧机构处于锁定状态时的主视结构示意图；

图4为本发明凸轮锁紧机构中活动片和锁紧片的结构示意图；

图5为本发明凸轮锁紧机构中活动片和锁紧片的尺寸参数标注图；

图6为本发明凸轮锁紧机构中凸轮和压板的立体结构示意图；

图7为沿凸轮长度方向剖切的局部剖视图，显示了本发明凸轮锁紧机构处于锁定状态下凸轮凹槽与定位件的配合；

图8为沿凸轮横截面方向剖切的局部剖视图，显示了本发明凸轮锁紧机构处于锁定状态下凸轮凹槽与定位件的配合；

图9为本发明凸轮锁紧机构的侧视图；

图中：1-凸轮锁紧机构，2-滑动件，3-活动片，31-活动片接触部，32-活动片支撑部，4-锁紧片，41-锁紧片接触部，42-锁紧片支撑部，5-凸轮，6-连接部，7-压板，8-凹槽，9-定位件，10-定位片，11-卡齿。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1-5所示，为本发明的一种凸轮锁紧机构，凸轮锁紧机构1套设在滑动件2上，凸轮锁紧机构1包括活动片3、锁紧片4和凸轮5，活动片3和锁紧片4具有弹性且平行相对设置，活动片3包括活动片接触部31和活动片支撑部32，锁紧片4包括锁紧片接触部41和锁紧片支撑部42，凸轮5可转动地设置于活动片接触部31和锁紧片接触部41之间，活动片3位于靠近滑动件2一侧，活动片3和锁紧片4通过凸轮5的转动挤压，实现对滑动件2的锁定。

活动片3和锁紧片4平行相对设置，均具有弹性，形成双弹片主体，活动片接触部31设置在活动片纵向的任一位置上，如活动片3的头部、尾部或者中间部分，锁紧片接触部41设置在与活动片接触部31相对的位置上。活动片接触部31与凸轮5接触的表面可以设置为多个形式，同样地，锁紧片接触部41与凸轮5接触的表面形式与之对应设置，可为圆弧、直线等利于凸轮5在其中转动的形式。具体的，在本发明的一些实施例中，如图4所示，活动片接触部31设置在活动片3头部，对应的锁紧片接触部41也相对设置在头部。活动片接触部31与凸轮5接触的表面设置为圆弧的形式，锁紧片接触部41与凸轮5接触的表面也为圆弧的形式。

具体的，活动片3和锁紧片4之间有一连接部6，活动片3和锁紧片4通过连接部6连接。活动片3、锁紧片4、连接部6可以一体成型，也可以通过其他装配方式来实现。在本发明的一些实施例中，如图4所示，活动片支撑部32和锁紧片支撑部42都在底端，底端的支撑部通过中间的连接部6进行连接，活动片3、锁紧片4、连接部6一体成型。活动片接触部31朝向锁紧片4的一侧形成有活动片突出部，锁紧片接触部41背对活动片3一侧形成有锁紧片突出部。与凸轮5接触的活动片3和锁紧片4上的圆弧形式可设置在锁紧片突出部和活动片突出部上。

解锁状态下，凸轮5处于初始状态，凸轮5较小的径向位于活动片3和锁紧片4之间，对活动片3和锁紧片4没有挤压，活动片3与滑动件2之间没有力的作用，活动片3与滑动件2之间的距离很小，近似贴合状态；转动凸轮5，将凸轮5较大的径向转至活动片3和锁紧片4中间，此时分别给予活动片3和锁紧片4相同的挤压力，锁紧片4受到向外的挤压力、活动片3受到向滑动件2方向移动的挤压力，活动片3紧靠滑动件2，受到挤压后即刻与滑动件2接触，锁紧片4受到向外的挤压力发生形变之后，产生一个向内的回弹力，该回弹力通过凸轮5、活动片3传递给滑动件2，从而实现对滑动件2的锁紧。

在对滑动件2进行锁定时，凸轮5不与滑动件2直接接触，而是与活动片3和锁紧片4配合实现锁定，凸轮5与活动片3和锁紧片4的配合精度要求小于凸轮5直接与滑动件2配合的精度要求，从而简化了凸轮锁紧机构1的加工精度，降低了加工难度，易于制作。同时，凸轮5作用在活动片接触部31上，在对滑动件2挤压时，活动片接触部31贴合在滑动件2上，又受到锁紧片4向内的回弹力，实现在与滑动件2滑动方向垂直的方向上的挤压锁紧，其中的主要的施力结构为锁紧片4，并且凸轮5与两弹片接触但无相对运动，因此有效延长了凸轮锁紧机构1的使用寿命。

具体的，锁紧片支撑部42的厚度为活动片支撑部32厚度的2-10倍，锁紧片4的高度为活动片支撑部31的厚度的5-30倍。在本发明的一些实施例中，活动片接触部31与凸轮5接触的表面设置为圆弧的形式，锁紧片接触部41与凸轮5接触的表面也为圆弧形式，活动片3具有一厚度扩展的活动片接触部31，锁紧片4也具有一厚度扩展的锁紧片接触部41。如图5所示，锁紧片支撑部42的厚度C为活动片支撑部32的厚度A的2-10倍，优选的，锁紧片支撑部42的厚度C为活动片支撑部32的厚度A的2倍、4倍、8倍、10倍；锁紧片4的高度B为活动片支撑部32的厚度A的5-30倍，优选的，锁紧片4的高度B为活动片支撑部32的厚度A的5倍、10倍、20倍、30倍。锁紧片4和活动片3同时受到凸轮5的作用之后，锁紧片4受到向外的作用力，由于锁紧片4高度和厚度的设置，使得锁紧片4形变后产生较大的回弹力，并将朝向活动片3方向的反作用力通过凸轮5和活动片3传递到滑动件2。更具体的，如图4所示，活动片接触部31位于活动片3的头部，锁紧片接触部41位于锁紧片的头部，凸轮5作用在活动片接触部31，在对滑动件2挤压时，活动片接触部31贴合在滑动件2上，实现在与滑动件2滑动方向垂直的方向上的挤压锁紧。

具体的，如图6所示，在本发明的一些实施例中，该凸轮锁紧机构还包括与凸轮5一端固定连接的压板7，通过按压压板7实现凸轮5的转动，通过凸轮5转动实现活动片3对滑动件2的解锁和锁定。凸轮5和压板7固定连接，在进行锁紧和解锁状态变化时，通过摆动压板7带动凸轮5转动，从而实现凸轮径向尺寸的变化。当然，也可以通过其他方式来带动凸轮5的转动，如任何能带动凸轮转动的手柄。

具体的，如图4所示，活动片3、锁紧片4和连接部6一体成型。通过一体式成型一道工序即可完成对活动片3和锁紧片4的加工，保证了加工精度，使得活动片3和锁紧片4可更有效的与凸轮5配合进行锁紧。

具体的，凸轮5为柱状结构，凸轮5的横截面形状为椭圆、长圆形、三角形、方形或者根据需要设计的其它形状。优选的，凸轮5横截面为椭圆。

具体的，如图6-8所示，在本发明的一些实施例中，该凸轮锁紧机构还包括限位结构，该限位结构包括沿凸轮5长度方向开设的凹槽8以及固定连接在锁紧片4上的定位件9，优选的，定位件9设置在锁紧片接触部41上。凹槽8沿凸轮5横截面方向的90-360°设置，定位件9伸入凸轮5上的凹槽8内，使得凸轮5在长度方向固定并且沿横截面方向可转动，从而实现凸轮5径向尺寸的变化。更具体的，当凸轮横截面为椭圆形时，凸轮可沿圆周方向在90-360°范围内转动。优选的，定位件9为销或键结构。

如图1、图6-8所示，在本发明的一些实施例中，定位件9固定连接在锁紧片接触部41的中部，定位件9包括伸入凸轮凹槽8内的定位片10，凸轮5在转动过程中，定位片10位于凹槽8中并限制凸轮5在90-360°范围内进行转动，同时定位片10的长度与凹槽8的长度配合，以保证凸轮5在长度方向上与活动片3和锁紧片4不产生相对移动。优选的，凸轮5横截面为椭圆形，开设的凹槽角度为90°，起始点和终点分别为椭圆的长轴顶点和短轴顶点。定位片10的伸出距离与凹槽8的深度配合，控制凸轮4实现在指定角度范围内的转动。由此可见，通过限位结构的配合，一方面实现了对凸轮长度方向的固定，另一方面实现了对凸轮转动角度的限定，简单有效，便于对凸轮锁定和解锁状态的调节与控制。

为了进一步提高本发明的凸轮锁紧机构的锁紧效果，如图9所示，在本发明的一些实施例中，滑动件2上靠近活动片3一侧为平面，还设置有卡齿11，活动片3与滑动件2挤压贴合后还通过卡齿11锁定。当活动片3通过凸轮5挤压实现锁紧后，为了实现对锁紧状态的双重保护，将活动片3挤压卡接在滑动件2上形成的卡齿11上，从而有效防止了滑动件2的下滑，使得锁紧效果更佳。

本发明的凸轮锁紧机构的工作过程为：解锁状态下，凸轮5以较小的径向尺寸位于活动片3和锁紧片4中间，此时活动片3紧靠滑动件2，但二者之间没有力的作用，凸轮5与活动片3和锁紧片4之间也几乎成贴合状态。移动滑动件2至需要的高度后，按压压板7实现凸轮4的转动，使得凸轮5以较大的径向尺寸位于活动片3和锁紧片4之间。在凸轮5转动过程中，锁紧片4和活动片3均受到凸轮5给予的远离凸轮5方向的力，活动片3向滑动件2方向倾斜产生微变形，与滑动件2接触；同时由于锁紧片4厚度较厚，提供较大的回弹力，并通过凸轮5、活动片3传递给滑动件2，即实现滑动件2的锁定，锁定效果更佳。同时，活动片5与滑动件2贴合过程中，活动片5顶部直接与滑动件2中的卡齿11贴合，因此可以通过卡齿11的卡接进一步增大凸轮锁紧机构的锁紧效果。

本发明的凸轮锁紧机构应用于任意两刚性配合件需要锁紧的领域进行应用，其中图1中，以骨科领域的膝关节髓外定位器为例。膝关节髓外定位器主要应用于膝关节置换手术中的胫骨髓外定位环节中。在该环节中，由于每个人胫骨长短不同，滑动件相对于主体需要进行上下的高度调节并且调节完成后可进行锁定。

本发明的凸轮锁紧机构，操作简单，可实现两刚性配合件在任意位置的锁紧，且锁紧效果佳，使用寿命长，该凸轮锁紧机构加工过程中对精度要求小，加工方便，易于制作，可广泛应用于锁紧机构领域。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种凸轮锁紧机构，所述凸轮锁紧机构套设在滑动件上，其特征在于，所述凸轮锁紧机构包括活动片、锁紧片和凸轮，所述活动片和锁紧片具有弹性且平行相对设置，所述活动片包括活动片接触部和活动片支撑部，所述锁紧片包括锁紧片接触部和锁紧片支撑部，所述凸轮可转动地设置于所述活动片接触部和所述锁紧片接触部之间，所述活动片位于靠近滑动件一侧，所述活动片和锁紧片通过所述凸轮的转动挤压，实现对滑动件的锁定；

所述锁紧片支撑部的厚度为所述活动片支撑部的厚度的2-10倍；

还包括限位结构，该限位结构包括沿所述凸轮长度方向开设的凹槽以及固定连接在所述锁紧片头部的中部的定位件，所述凹槽在所述凸轮的横截面方向的开设角度在90-360°之间，所述定位件伸入所述凸轮的凹槽内，使得所述凸轮在长度方向固定并通过在横截面方向的转动实现径向尺寸的变化。

2.根据权利要求1所述的凸轮锁紧机构，其特征在于，所述锁紧片的高度为所述活动片支撑部的厚度的5-30倍。

3.根据权利要求1-2任一项所述的凸轮锁紧机构，其特征在于，所述活动片和所述锁紧片之间有一连接部，所述活动片和锁紧片通过所述连接部连接。

4.根据权利要求3所述的凸轮锁紧机构，其特征在于，所述活动片接触部朝向锁紧片的一侧形成有活动片突出部，所述锁紧片接触部背对活动片一侧形成有锁紧片突出部。

5.根据权利要求3所述的凸轮锁紧机构，其特征在于，所述活动片、锁紧片和连接部一体成型。

6.根据权利要求1所述的凸轮锁紧机构，其特征在于，还包括与所述凸轮一端固定连接的压板，通过按压所述压板实现凸轮的转动，通过所述凸轮转动实现所述活动片对滑动件的解锁和锁定。

7.根据权利要求1所述的凸轮锁紧机构，其特征在于，所述凸轮为柱状结构，凸轮的横截面形状为椭圆、长圆形、三角形或方形。

8.根据权利要求1所述的凸轮锁紧机构，其特征在于，所述滑动件上靠近所述活动片一侧设置有卡齿，所述活动片与所述滑动件挤压贴合后还通过所述卡齿锁定。