CN112815064A - 一种线性致动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线性致动器，属于线性驱动装置领域。线性致动器包括电机和丝杆，所述电机包括电机轴，所述线性致动器还包括一级蜗杆、一级蜗轮、二级蜗杆和二级蜗轮，所述电机驱动所述一级蜗杆转动，所述一级蜗杆和所述一级蜗轮啮合，所述一级蜗轮与所述二级蜗杆同轴转动，所述二级蜗杆和所述二级蜗轮啮合，所述二级蜗轮与所述丝杆之间采用齿轮传动，所述电机轴与所述丝杆相互平行，本发明的优点在于，采用这种结构，使得线性致动器安装、运输更加方便，本发明用于将电机的转动转化为直线运动。

Description

一种线性致动器

【技术领域】

本发明涉及一种线性致动器，属于线性驱动装置领域。

【背景技术】

线性致动器是一种将电机的转动转化为直线运动的装置，通常包括电机、齿轮组件、丝杆、螺母和伸缩管件，电机带动齿轮组件转动并通过齿轮组件实现减速，齿轮组件带动丝杆转动，丝杆转动时带动螺母轴向移动，螺母带动伸缩管件作直线运动，使得可以将电机的转动转化为管件的直线运动。

目前，线性致动器中的齿轮组件通常采用蜗轮蜗杆组件，电机驱动蜗杆转动，蜗轮与丝杆相连，通过蜗轮蜗杆组件，电机可以带动丝杆转动，但是，由于蜗轮蜗杆机构传动时，蜗杆需要与蜗轮的轴线相垂直，导致电机轴的轴线需要与丝杆的轴线垂直，即电机需要相对于丝杆垂直设置，而电机垂直于丝杆设置时，线性致动器的整体体积较大、占用空间较大，导致线性致动器安装、运输不方便。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是提供一种线性致动器，使得线性致动器安装、运输更加方便。

为解决上述技术问题，本发明线性致动器包括电机和丝杆，所述电机包括电机轴，所述线性致动器还包括一级蜗杆、一级蜗轮、二级蜗杆和二级蜗轮，所述电机驱动所述一级蜗杆转动，所述一级蜗杆和所述一级蜗轮啮合，所述一级蜗轮与所述二级蜗杆同轴转动，所述二级蜗杆和所述二级蜗轮啮合，所述二级蜗轮与所述丝杆之间采用齿轮传动，所述电机轴与所述丝杆相互平行。

作为优选，所述一级蜗杆的轴线与所述二级蜗轮的轴线平行，且所述一级蜗杆和所述二级蜗轮位于所述二级蜗杆的同一侧。

作为优选，所述二级蜗轮为塑料蜗轮。

作为优选，所述二级蜗杆轴向延伸出定位部，所述一级蜗轮上设有第一扁孔，所述定位部与所述第一扁孔相匹配以使所述一级蜗轮与所述二级丝杆周向定位。

作为优选，所述二级蜗杆的两端沿其轴线方向凸出形成两个支撑部，所述线性致动器还包括齿轮箱体和两个第一轴承，所述第一轴承包括内圈和外圈，所述两个第一轴承的内圈分别与所述两个支撑部相连，所述两个第一轴承的外圈均与所述齿轮箱体相连。

作为优选，所述齿轮箱体包括上壳和下壳，所述下壳上设有轴承座，所述线性致动器还包括固定件，所述固定件与所述轴承座可拆卸连接，所述第一轴承被夹在所述固定件与所述轴承座之间。

作为优选，所述二级蜗杆上设有轴肩，所述一级蜗轮位于所述轴肩和所述第一轴承之间。

作为优选，所述线性致动器还包括相互啮合的主动齿轮与从动齿轮，所述二级蜗轮与所述主动齿轮同轴转动，所述从动齿轮与所述丝杆相连。

作为优选，所述二级蜗轮包括凸肩，所述凸肩的横截面非圆，所述主动齿轮包括安装孔，所述安装孔与所述凸肩相匹配以使所述主动齿轮相对于所述二级蜗轮周向定位。

作为优选，所述从动齿轮上设有第二扁孔，所述丝杆与所述第二扁孔相匹配以使所述从动齿轮与所述丝杆周向定位，所述从动齿轮沿其轴向方向的两侧均设有卡簧，所述丝杆上设有卡槽，所述卡簧位于所述卡槽内以使所述从动齿轮与所述丝杆轴向定位。

本发明的有益效果：

首先，由于蜗轮与蜗杆传动时，蜗杆与蜗轮的轴线相垂直，通过两组蜗轮蜗杆机构可以改变传动的方向，使得电机轴可以与丝杆平行设置，由于电机的高度通常大于其宽度，与现有技术中电机垂直于丝杆设置的方式相比，电机相对于丝杆平行设置时，线性致动器的结构更加紧凑，沿垂直于丝杆长度方向的长度可以减小，使得线性致动器的整体体积可以减小、占用空间可以减小，从而使得线性致动器安装、运输更加方便，同时，通过两组蜗轮蜗杆机构进行二级减速，线性致动器可以获得大减速比，两组蜗轮蜗杆机构可以交错分布在齿轮箱体内，使得齿轮箱体内的结构更加紧凑，通过多个蜗轮蜗杆和齿轮部件共同支撑，可以使齿轮箱体内部件连接得更加牢固稳定，从而使得线性致动器传动可以更加平稳，晃动可以更小，噪音可以更低，同时，蜗轮蜗杆机构自身具有自锁能力，设置两组蜗轮蜗杆机构可以提高线性致动器的自锁能力和承载能力，而相对于采用一组蜗轮蜗杆机构进行传动的方案，采用两组蜗轮蜗杆在相同减速比的条件下，体积可以减小，结构更加紧凑。

其次，第二蜗轮与丝杆之间采用齿轮传动，即第二蜗轮与丝杆之间通过齿轮组件进行传动，通过设置齿轮组件，使得可以延长丝杆安装位置与电机轴之间的距离，防止丝杆与第二蜗轮相连时，由于第二蜗轮的轴线与电机轴之间的距离较短，导致丝杆外部的壳体与电机位置重叠冲突，进而导致丝杆无法与第二蜗轮装配的情况发生，从而使得可以保证线性致动器能够完成装配以实现正常工作。

此外，当第二蜗轮直接与丝杆相连进行传动时，第二蜗轮需要设置为直径较大的蜗轮以保证线性致动器运动的平稳性和保证线性致动器具有良好的使用寿命，此时，蜗轮的直径较大会导致齿轮箱体积较大，且第二蜗轮直径与第二蜗杆直径之和较大会导致齿轮箱体的宽度较大，同时第二蜗杆长度较长，齿轮箱体上靠近丝杆的一侧需要增加宽度以固定第二蜗杆的一端，导致齿轮箱体的宽度较大，进而使得齿轮箱体积较大，而本申请中，第二蜗轮与丝杆之间设置齿轮组件进行传动，使得第二蜗轮可以不需要与丝杆直接相连，从而使得第二蜗轮可以减小直径，第二蜗轮的直径与第二蜗杆的直径之和可以减小，第二蜗杆可以减小长度且连接在齿轮箱体的中间，同时齿轮组件与第二蜗杆可以沿第二蜗轮的轴线方向交错分布而互不限位，从而可以优化结构，使得齿轮箱体的结构更加紧凑，体积更小，更加美观。

另外，当第二蜗轮不直接与丝杆相连时，第二蜗轮的加工精度和硬度的要求可以降低，第二蜗轮可以采用塑料蜗轮进行传动，使得第二蜗轮加工更加方便，进而使得线性致动器加工更加方便。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明，其中：

图1为本发明线性致动器的示意图；

图2为本发明线性致动器去除齿轮箱体后的正面示意图；

图3为本发明线性致动器去除齿轮箱体后的反面示意图；

图4为本发明线性致动器去除上壳后的示意图；

图5为本发明线性致动器的爆炸示意图；

图6为本发明中下壳顶面的示意图；

图7为本发明中上壳底面的示意图。

附图标记：

1电机，2一级蜗杆，3一级蜗轮，4二级蜗杆，5二级蜗轮，6主动齿轮，7从动齿轮，8丝杆，9固定件，10齿轮箱体，11卡簧，12上壳，13下壳，14轴肩，15凸肩，16定位部，17支撑部，18第一轴承，19轴承座。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在下文描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图7所示，本实施例线性致动器的优选结构包括电机1和丝杆8，所述电机1包括电机轴，所述线性致动器还包括一级蜗杆2、一级蜗轮3、二级蜗杆4和二级蜗轮5，所述电机1驱动所述一级蜗杆2转动，所述一级蜗杆2和所述一级蜗轮3啮合，所述一级蜗轮3与所述二级蜗杆4同轴转动，所述二级蜗杆4和所述二级蜗轮5啮合，所述二级蜗轮5与所述丝杆8之间采用齿轮传动，所述电机轴与所述丝杆8相互平行。

本发明的有益效果：

首先，由于蜗轮与蜗杆传动时，蜗杆与蜗轮的轴线相垂直，通过两组蜗轮蜗杆机构可以改变传动的方向，使得电机轴可以与丝杆8平行设置，由于电机1的高度通常大于其宽度，与现有技术中电机1垂直于丝杆8设置的方式相比，电机1相对于丝杆8平行设置时，线性致动器的结构更加紧凑，沿垂直于丝杆8长度方向的长度可以减小，使得线性致动器的整体体积可以减小、占用空间可以减小，从而使得线性致动器安装、运输更加方便，同时，通过两组蜗轮蜗杆机构进行二级减速，线性致动器可以获得大减速比，两组蜗轮蜗杆机构可以交错分布在齿轮箱体10内，使得齿轮箱体10内的结构更加紧凑，通过多个蜗轮蜗杆和齿轮部件共同支撑，可以使齿轮箱体10内部件连接得更加牢固稳定，从而使得线性致动器传动可以更加平稳，晃动可以更小，噪音可以更低，同时，蜗轮蜗杆机构自身具有自锁能力，设置两组蜗轮蜗杆机构可以提高线性致动器的自锁能力和承载能力，而相对于采用一组蜗轮蜗杆机构进行传动的方案，采用两组蜗轮蜗杆在相同减速比的条件下，体积可以减小，结构更加紧凑。

其次，第二蜗轮与丝杆8之间采用齿轮传动，即第二蜗轮与丝杆8之间通过齿轮组件进行传动，通过设置齿轮组件，使得可以延长丝杆8安装位置与电机轴之间的距离，防止丝杆8与第二蜗轮相连时，由于第二蜗轮的轴线与电机轴之间的距离较短，导致丝杆8外部的壳体与电机1位置重叠冲突，进而导致丝杆8无法与第二蜗轮装配的情况发生，从而使得可以保证线性致动器能够完成装配以实现正常工作。

此外，当第二蜗轮直接与丝杆8相连进行传动时，第二蜗轮需要设置为直径较大的蜗轮以保证线性致动器运动的平稳性和保证线性致动器具有良好的使用寿命，此时，蜗轮的直径较大会导致齿轮箱体10积较大，且第二蜗轮直径与第二蜗杆直径之和较大会导致齿轮箱体10的宽度较大，同时第二蜗杆长度较长，齿轮箱体10上靠近丝杆8的一侧需要增加宽度以固定第二蜗杆的一端，导致齿轮箱体10的宽度较大，进而使得齿轮箱体10积较大，而本申请中，第二蜗轮与丝杆8之间设置齿轮组件进行传动，使得第二蜗轮可以不需要与丝杆8直接相连，从而使得第二蜗轮可以减小直径，第二蜗轮的直径与第二蜗杆的直径之和可以减小，第二蜗杆可以减小长度且连接在齿轮箱体10的中间，同时齿轮组件与第二蜗杆可以沿第二蜗轮的轴线方向交错分布而互不限位，从而可以优化结构，使得齿轮箱体10的结构更加紧凑，体积更小，更加美观。

另外，当第二蜗轮不直接与丝杆8相连时，第二蜗轮的加工精度和硬度的要求可以降低，第二蜗轮可以采用塑料蜗轮进行传动，使得第二蜗轮加工更加方便，进而使得线性致动器加工更加方便。

为了使线性致动器结构更加紧凑，本实施例优选所述一级蜗杆2的轴线与所述二级蜗轮5的轴线平行，且所述一级蜗杆2和所述二级蜗轮5位于所述二级蜗杆4的同一侧，由于蜗轮蜗杆机构传动时，蜗杆的轴线与蜗轮的轴线相垂直，此时，所述一级蜗杆2和所述二级蜗轮5位于所述二级蜗杆4的同一侧且一级蜗杆2的轴线与所述二级蜗轮5的轴线平行，可以优化一级蜗杆2、一级蜗轮3、二级蜗杆4和二级蜗轮5的安装空间，使得线性致动器结构更加紧凑，同时，由于二级蜗轮5不与丝杆8直接连接，其直径较小，可以与一级蜗杆2放置在同一侧而不会与一级蜗杆2限位，使得线性致动器的结构更加优化，多个齿轮之间连接更加紧凑，可以使线性致动器传动更加稳定。

为了降低加工难度和加工成本，本实施例优选所述二级蜗轮5为塑料蜗轮，由于设置了齿轮组件，二级蜗轮5不与丝杆8直接连接，其加工精度和硬度要求较低，可以采用塑料蜗轮进行传动，而由于塑料蜗轮加工难度和加工成本较低，使得采用塑料蜗轮进行传动时可以降低加工难度和加工成本。

为了使一级蜗轮3与二级蜗杆4周向定位，本实施例优选所述二级蜗杆4轴向延伸出定位部16，所述一级蜗轮3上设有第一扁孔，所述定位部16与所述第一扁孔相匹配以使所述一级蜗轮3与所述二级丝杆8周向定位，定位部16的形状与扁孔形状相匹配，通过扁孔连接，使得一级蜗轮3可以与二级蜗杆4周向定位。

为了使二级蜗杆4可以安装在齿轮箱体10上，本实施例优选所述二级蜗杆4的两端沿其轴线方向凸出形成两个支撑部17，所述线性致动器还包括齿轮箱体10和两个第一轴承18，所述第一轴承18包括内圈和外圈，所述两个第一轴承18的内圈分别与所述两个支撑部17相连，所述两个第一轴承18的外圈均与所述齿轮箱体10相连，通过设置两个第一轴承18，使得二级蜗杆4即可以安装在齿轮箱体10上，又可以相对于齿轮箱体10转动，此时，由于二级蜗杆4的长度不需要较长，二级蜗杆4一端可以安装齿轮箱体10的靠中间位置以与齿轮组件错位，防止增加齿轮箱体10的体积。

为了使齿轮箱体10加工、安装、拆卸、维修更加方便，本实施例优选所述齿轮箱体10包括上壳12和下壳13，所述下壳13上设有轴承座19，所述线性致动器还包括固定件9，所述固定件9与所述轴承座19可拆卸连接，所述第一轴承18被夹在所述固定件9与所述轴承座19之间，首先，齿轮箱体10分为上壳12和下壳13分别加工，可以使齿轮箱体10加工更加方便，其次，通过固定件9与轴承座19夹紧第一轴承18的方式可以将第一轴承18安装在下壳13上，此时，上壳12拆卸后，第一轴承18仍然可以与下壳13相对固定，即上壳12拆卸时不会影响第一轴承18的安装与运动，使得线性致动器安装时可以依次安装，防止多个零件同时安装定位时导致安装不方便且容易造成安装误差，降低安装精度，同时，也使得线性致动器拆卸、维修更加方便。

为了使一级蜗轮3与二级蜗杆4轴向定位，本实施例优选所述二级蜗杆4上设有轴肩14，所述一级蜗轮3位于所述轴肩14和所述第一轴承18之间，通过轴肩14和第一轴承18分别限制一级蜗轮3沿二级蜗杆4轴向的两侧运动，使得一级蜗轮3可以与二级蜗杆4轴向定位。

为了优化齿轮组件，本实施例优选所述线性致动器还包括相互啮合的主动齿轮6与从动齿轮7，所述二级蜗轮5与所述主动齿轮6同轴转动，所述从动齿轮7与所述丝杆8相连，通过设置主动齿轮6和从动齿轮7，既可以将二级蜗轮5的转动传递到丝杆8上，又可以使二级蜗轮5与丝杆8间接连接，同时保证丝杆8外部的壳体不会与电机1外壳抵触限位。

为了使二级蜗轮5可以与主动齿轮6周向定位，本实施例优选所述二级蜗轮5包括凸肩15，所述凸肩15的横截面非圆，所述主动齿轮6包括安装孔，所述安装孔与所述凸肩15相匹配以使所述主动齿轮6相对于所述二级蜗轮5周向定位，本实施优选凸肩15的横截面为六边形，安装孔为六角孔与凸肩15匹配，使得二级蜗轮5可以与主动齿轮6周向定位，其中，二级蜗轮5内穿插有定位轴，下壳13上设有一个凹槽，定位轴一端插在下壳13的凹槽内，另一端连接有轴承，上壳12上设有一个凹槽，轴承过盈配合在上壳12凹槽内，使得二级蜗轮5可以与齿轮箱体10定位且可以相对于齿轮箱体10转动，上壳12上还设有一个定位一级蜗杆2的凹槽，一级蜗杆2一端插在凹槽内，以增加传动的稳定性。

为了使从动齿轮7可以安装在丝杆8上，本实施例优选所述从动齿轮7上设有第二扁孔，所述丝杆8与所述第二扁孔相匹配以使所述从动齿轮7与所述丝杆8周向定位，所述从动齿轮7沿其轴向方向的两侧均设有卡簧11，所述丝杆8上设有卡槽，所述卡簧11位于所述卡槽内以使所述从动齿轮7与所述丝杆8轴向定位，通过扁孔的方式使从动齿轮7与丝杆8周向定位，通过两个卡簧11可以限制从动齿轮7的轴向移动，丝杆8上也可以设置轴肩以使从动齿轮7与丝杆8轴向定位。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种线性致动器，包括电机和丝杆，所述电机包括电机轴，其特征在于：所述线性致动器还包括一级蜗杆、一级蜗轮、二级蜗杆和二级蜗轮，所述电机驱动所述一级蜗杆转动，所述一级蜗杆和所述一级蜗轮啮合，所述一级蜗轮与所述二级蜗杆同轴转动，所述二级蜗杆和所述二级蜗轮啮合，所述二级蜗轮与所述丝杆之间采用齿轮传动，所述电机轴与所述丝杆相互平行。

2.如权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：所述一级蜗杆的轴线与所述二级蜗轮的轴线平行，且所述一级蜗杆和所述二级蜗轮位于所述二级蜗杆的同一侧。

3.如权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：所述二级蜗轮为塑料蜗轮。

4.如权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：所述二级蜗杆轴向延伸出定位部，所述一级蜗轮上设有第一扁孔，所述定位部与所述第一扁孔相匹配以使所述一级蜗轮与所述二级丝杆周向定位。

5.如权利要求4所述的一种线性致动器，其特征在于：所述二级蜗杆的两端沿其轴线方向凸出形成两个支撑部，所述线性致动器还包括齿轮箱体和两个第一轴承，所述第一轴承包括内圈和外圈，所述两个第一轴承的内圈分别与所述两个支撑部相连，所述两个第一轴承的外圈均与所述齿轮箱体相连。

6.如权利要求5所述的一种线性致动器，其特征在于：所述齿轮箱体包括上壳和下壳，所述下壳上设有轴承座，所述线性致动器还包括固定件，所述固定件与所述轴承座可拆卸连接，所述第一轴承被夹在所述固定件与所述轴承座之间。

7.如权利要求5所述的一种线性致动器，其特征在于：所述二级蜗杆上设有轴肩，所述一级蜗轮位于所述轴肩和所述第一轴承之间。

8.如权利要求1所述的一种线性致动器，其特征在于：所述线性致动器还包括相互啮合的主动齿轮与从动齿轮，所述二级蜗轮与所述主动齿轮同轴转动，所述从动齿轮与所述丝杆相连。

9.如权利要求8所述的一种线性致动器，其特征在于：所述二级蜗轮包括凸肩，所述凸肩的横截面非圆，所述主动齿轮包括安装孔，所述安装孔与所述凸肩相匹配以使所述主动齿轮相对于所述二级蜗轮周向定位。

10.如权利要求8所述的一种线性致动器，其特征在于：所述从动齿轮上设有第二扁孔，所述丝杆与所述第二扁孔相匹配以使所述从动齿轮与所述丝杆周向定位，所述从动齿轮沿其轴向方向的两侧均设有卡簧，所述丝杆上设有卡槽，所述卡簧位于所述卡槽内以使所述从动齿轮与所述丝杆轴向定位。

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