CN113651271B - 马达自锁机构及线性致动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自锁机构、马达及线性致动器，属于自锁机构领域，具有稳定的自锁性能，本发明的自锁机构，包括摩擦环和相对所述摩擦环保持固定的安装座，所述摩擦环上设有缺口，所述摩擦环套装在需要制动的回转体上，所述安装座上限定出用于安装所述摩擦环的安装部，所述安装部向缺口方向挤压摩擦环以向回转体施加制动力。

Description

马达自锁机构及线性致动器

技术领域

本发明涉及自锁机构领域，尤其涉及马达自锁机构及线性致动器。

背景技术

常用电动升降立柱，通过机芯自锁以及丝杆传动自锁、扭簧自锁原理。机芯自锁通过蜗杆和蜗轮的传动的导程角小于当量摩擦角。常用的蜗杆材料40Cr和蜗轮材料POM100P，形成一定摩擦系数，大概在0.1-0.15左右。但是在电动升降桌中，由于负载加大，最终导致蜗轮受力面加大。蜗轮受力负荷变大，从而导致机芯蜗轮在一段时间负载后，蜗轮的摩擦力减少，导致自锁性能下降。扭簧自锁也是类似原理，扭簧座的材料用的是POM100P，在和金属扭簧受力时，扭簧座在运行一段时间后，会降低摩擦系数，从而导致自锁性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提出马达自锁机构，具有稳定的自锁性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

自锁机构，包括摩擦环和相对所述摩擦环保持固定的安装座，所述摩擦环上设有缺口，所述摩擦环套装在需要制动的回转体上，所述安装座上限定出用于安装所述摩擦环的安装部，所述安装部向缺口方向挤压摩擦环以向回转体施加制动力。

在上述方案的基础上，所述自锁机构还包括限位结构，用于限制所述摩擦环相对所述安装座的周向转动。

在上述方案的基础上，所述限位结构包括设置在所述安装部上的卡槽和设置在所述摩擦环上的凸边，所述凸边卡入所述卡槽内。

在上述方案的基础上，所述摩擦环的两端均设有卡入卡槽内的凸边。

在上述方案的基础上，所述摩擦环的两端中的其中一端设有所述凸边。

在上述方案的基础上，所述摩擦环的外周间隔设置多个凸边，所述安装部对应多个凸边设置多个卡槽。

在上述方案的基础上，所述安装部限定出用于容纳所述摩擦环的安装槽，所述安装部上还设有将所述摩擦环限位在安装槽内的卡扣。

在上述方案的基础上，所述安装座包括环形的底座和间隔设置在所述底座周向上的多个支架，所述多个支架之间通过底盘相连以形成所述安装部。

马达，包括驱动轴和上述的自锁机构，所述自锁机构用于对所述驱动轴进行制动。

线性致动器，包括上述的马达。

本发明的有益效果：

本发明公开自锁机构，其安装座和摩擦环保持固定，摩擦环套装在回转体上，摩擦环的两端之间留有一定的间距，即限定由摩擦环两端限定出的缺口，缺口使得摩擦环的内径能够在外界作用力下出现变化，在安装座的挤压下使摩擦环向缺口方向收缩减少自身的内径，与回转体之间接触紧密，这样一来摩擦环便可以在回转体上施加作用力（作用力是指，回转体转动时与摩擦环之间产生的滑动摩擦力），以阻碍回转体的转动，使得回转体能够快速停止转动，回转体保持静止时，摩擦环与回转体之间存在静态自锁力，这样一来便可以形成动态、静态自锁，使得自锁机构具有稳定的自锁性能；

安装座与摩擦环为两个独立的结构，摩擦环磨损后会影响自锁机构的自锁性能，通过更换摩擦环便可以恢复自锁机构的正常自锁性能，使用较为方便；

在进行安装时，由于摩擦环上设置了缺口，因此摩擦环的内径也可以轻易地扩大，以方便将其安装在回转体上，随后再进行安装座与摩擦环的装配，现有的自锁机构，其摩擦部分与回转体通常为过盈配合，在二者装配过程中，回转体上会出现磨损而出现毛刺，自锁机构在进行制动的过程中，会因为毛刺的存在而产生较大的噪音，而本申请公开的自锁机构，在装配过程中可以很好地保护回转体，从而也不会出现噪音过大的问题。

进一步的，所述自锁机构还包括限位结构，用于限制所述摩擦环相对所述安装座的周向转动。在限位结构的作用下，摩擦环能够保持与安装座的相对静止，无法随同回转体同步转动，当回转体正常转动时，二者之间存在滑动摩擦力，当回转体需要停止时，滑动摩擦力会使回转体快速止停。

进一步的，所述限位结构包括设置在所述安装部上的卡槽和设置在所述摩擦环上的凸边，所述凸边卡入所述卡槽内。凸边卡入卡槽内后，便可以使摩擦环的转动受到限制，凸边与卡槽的配合方式较为简单，只需要将凸边对准卡槽后施压即可完成配合，不会增加自锁机构的装配难度，并且卡槽和凸边配合具有定位作用，二者完成配合后可以直接缩小摩擦环的内径，从而保证了摩擦环与回转体之间的紧密接触；若是将卡槽设置在摩擦环上，会导致摩擦环的厚度不均匀，由于摩擦环需要能够进行一定的形变，因此卡槽与凸边之间的配合方式不能为过盈配合，二者之间会留下一定的间隙，在摩擦力作用下摩擦环会出现形变，尤其是设置了卡槽的部位，此处厚度薄形变量会更大，从而容易出现断裂的情况。

进一步的，所述摩擦环的两端均设有卡入卡槽内的凸边。凸边与卡槽配合后，会限制摩擦环上与凸边连接位置在缺口方向的形变程度，由于摩擦环的两端均设置了凸边，因此限定了回转体在转动时缺口宽度的变化量，避免了在回转体和摩擦环之间的摩擦力作用下，缺口的宽度过大而使制动力的大小下降，并且摩擦环的两端都设置了凸边，不论回转体是正转还是反转，受到的制动力大小都是相同的，从而可以实现对回转体的双向自锁。

进一步的，所述摩擦环的两端中的其中一端设有所述凸边。凸边与卡槽配合后，会限制摩擦环上与凸边连接位置在缺口方向的形变程度，因此摩擦环的两端中设有凸边的一端，其形变程度会受到限制，而另一端更容易向远离缺口的方向形变，当回转体向具有凸边的这一端的方向转动时，摩擦环的内径变化量小，摩擦环与回转体之间产生的摩擦力大，当回转体朝向另一个方向转动时，摩擦环的内径变化量较大，产生的摩擦力小，这样一来可以实现对回转体的单向自锁。

进一步的，所述摩擦环的外周间隔设置多个凸边，所述安装部对应多个凸边设置多个卡槽。每个凸边都可以限制摩擦环的形变量，通过多个间隔设置的凸边，限定了摩擦环整体的形变量，减少了缺口在回转体转动时的宽度变化，从而可以保持较好的自锁性能，并对回转体进行双向自锁。

进一步的，所述安装部限定出用于容纳所述摩擦环的安装槽，所述安装部上还设有将所述摩擦环限位在安装槽内的卡扣。在卡扣和安装槽的共同作用下，可以限定摩擦环在回转体轴向方向的位移，以避免摩擦环与安装座分离而影响制动性能；并且通过卡扣来对摩擦环进行限位，可以方便摩擦环与安装座的装配过程，不需要在装配过程中同时操作卡扣，只需要将摩擦环向安装槽方向用力挤压即可完成装配。

进一步的，所述安装座包括环形的底座和间隔设置在所述底座周向上的多个支架，所述多个支架之间通过底盘相连以形成所述安装部。相邻两个支架之间具有一定的间距，使得支架能够相对底座偏移一定的角度，能够更好地与回转体进行配合，并且这样结构的安装座允许底座具有一定的形变量，可以方便安装座在设备上的安装。

本发明还公开了马达，马达通过驱动轴输出自身的动力，且马达内具有上述中公开的自锁机构，能够产生作用在驱动轴上的制动力，当驱动轴正常转动时，驱动轴可以克服其与摩擦环之间的摩擦力，当马达需要停止时，自锁机构的制动力可以使驱动轴快速停止转动，这样一来可以提高马达的精确度。

本发明还公开了线性致动器，线性致动器内设置了上述中公开的马达，马达为线性致动器提供在直线方向的动力，通常线性致动器应用于升降装置内，若升降装置内具有本申请的线性致动器，当升降装置上具有负载时，在自锁机构的自锁力的作用下，升降装置能够保持平稳，不容易在外力作用下回退，且升降装置的升降高度也可以进行精确控制。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明实施例中自锁机构的结构示意图A；

图2为本发明实施例中自锁机构的结构示意图B；

图3为本发明实施例中自锁机构的结构示意图C；

图4为本发明实施例中自锁机构的结构示意图D；

图5为本发明实施例中安装座的结构示意图；

图6为本发明实施例中马达的结构示意图；

图7为本发明实施例中马达的爆炸图；

图8为本发明实施例中端盖的结构示意图。

附图标记：

摩擦环100、缺口110、凸边120；

安装座200、底座201、支架202、底盘203、安装部210、安装槽220、卡扣230、弹片231、卡钩232、卡槽240；

驱动轴300、外壳310、端盖320、卡块330、卡位槽340。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，本发明实施例公开了自锁机构，包括摩擦环100和相对摩擦环100保持固定的安装座200，摩擦环100上设有缺口110，摩擦环100套装在需要制动的回转体上，安装座200上限定出用于安装摩擦环100的安装部210，安装部210向缺口110方向挤压摩擦环100以向回转体施加制动力。

本申请公开的自锁机构，其安装座200和摩擦环100保持固定，摩擦环100套装在回转体上，摩擦环的两端之间留有一定的间距，即限定由摩擦环100两端限定出的缺口110，缺口110使得摩擦环100的内径能够在外界作用力下出现变化，在安装座200的挤压下使摩擦环100向缺口110方向收缩减少自身的内径，与回转体之间接触紧密，这样一来摩擦环100便可以在回转体上施加作用力（作用力是指，回转体转动时与摩擦环100之间产生的滑动摩擦力），以阻碍回转体的转动，使得回转体能够快速停止转动，回转体保持静止时，摩擦环100与回转体之间存在静态自锁力，这样一来便可以形成动态、静态自锁，使得自锁机构具有稳定的自锁性能；并且缺口110还可以用于储油，让摩擦环100的使用寿命增加，减少摩擦环100的磨损程度；

安装座200与摩擦环100为两个独立的结构，摩擦环100磨损后会影响自锁机构的自锁性能，通过更换摩擦环100便可以恢复自锁机构的正常自锁性能，使用较为方便，安装座200的材质优选为PEEK或PPS，摩擦环100的材质优选为PEEK，安装座200和摩擦环100具有较好的耐高温性能，使得自锁机构在工作中不会因为自身温度升高而降低摩擦系数，保持稳定的自锁性能；

在进行安装时，由于摩擦环100上设置了缺口110，因此摩擦环100的内径也可以轻易地扩大，以方便将其安装在回转体上，随后再进行安装座200与摩擦环100的装配，现有的自锁机构，其摩擦部分与回转体通常为过盈配合，在二者装配过程中，回转体上会出现磨损而出现毛刺，自锁机构在进行制动的过程中，会因为毛刺的存在而产生较大的噪音，而本申请公开的自锁机构，在装配过程中可以很好地保护回转体，从而也不会出现噪音过大的问题。

安装部210限定出用于容纳摩擦环100的安装槽220，安装槽220为一圆形的槽，且安装槽220中央部位的底壁贯通设置，以方便回转体贯穿安装座200，安装部210上还设有沿安装槽220周向设置的卡扣230，卡扣230能够对摩擦环100进行限位，将其限制在安装槽220内，使其无法在回转体轴向方向移动，以避免摩擦环100与安装座200分离而影响制动性能。

卡扣230被设置为与安装座200一体成型，这样一来在安装座200上安装摩擦环100时，不需要将卡扣230取下再安装摩擦环100，只需要将摩擦环100向安装槽220方向用力挤压即可完成装配，可以方便装配过程，同样当摩擦环100磨损严重需要更换时，拆除也较为方便。

作为优选的，卡扣230包括能在安装槽220径向方向形变的弹片231和设于弹片231端部的卡钩232，安装时，摩擦环100对准安装槽220后被挤向安装槽220，在这个过程中，摩擦环100推动卡钩232使弹片231先向远离安装槽220的方向形变，当摩擦环100进入到安装槽220内后弹片231和卡钩232复位，卡钩232卡住摩擦环100限制了其在安装槽220轴向的位移。

参照图4，或者，卡扣230为L形的扣块，扣块不容易出现形变，对摩擦环100的周向限位强度更高，具有更好的自锁性能。

参照图1，基于上述实施例，在本发明的另一个实施例中，具体说明了限位结构的具体结构。

限位结构包括设置在安装部210上的卡槽240和设置在摩擦环100上的凸边120，凸边120卡入卡槽240内。

凸边120卡入卡槽240内后，便可以使摩擦环100的转动受到限制，凸边120与卡槽240的配合方式较为简单，只需要将凸边120对准卡槽240后施压即可完成配合，不会增加自锁机构的装配难度，并且卡槽240和凸边120配合具有定位作用，二者完成配合后可以直接缩小摩擦环100的内径，从而保证了摩擦环100与回转体之间的紧密接触。

若是将卡槽设置在摩擦环上，凸边设置在安装座上，则会导致摩擦环的厚度不均匀，由于摩擦环需要能够进行一定的形变，因此卡槽与凸边之间的配合方式不能为过盈配合，二者之间会留下一定的间隙，在摩擦力作用下摩擦环会出现形变，尤其是设置了卡槽的部位，此处厚度薄形变量会更大，从而容易出现断裂的情况。

在上述实施例的基础上，在本发明的另一个实施例中：

自锁机构能够实现对回转体的双向自锁。

参照图1，具体的，在摩擦环100的两端均设有卡入卡槽240内的凸边120，凸边120与卡槽240配合后，会限制摩擦环100上与凸边120连接位置在缺口110方向的形变程度，由于摩擦环100的两端均设置了凸边120，因此限定了回转体在转动时缺口110宽度的变化量，避免了在回转体和摩擦环100之间的摩擦力作用下，缺口110的宽度过大而使制动力的大小下降，并且摩擦环100的两端都设置了凸边120，不论回转体是正转还是反转，受到的制动力大小都是相同的，从而可以实现对回转体的双向自锁。

参照图3， 或者，在摩擦环100的外周间隔设置多个凸边120，安装部210上对应多个凸边120设置多个卡槽240，当凸边120与卡槽240一一对应配合后，每个凸边120都可以限制摩擦环100的形变量，通过多个间隔设置的凸边120，限定了摩擦环100整体的形变量，这样一来回转体不论是正转还是反转，缺口110的形变程度不会有过多变化，实现了对回转体的双向自锁。

另外，自锁机构也可以实现对回转体的单向自锁。

参照图2，具体的，在摩擦环100的两端中的其中一端设置了凸边120，这样一来这一端的形变程度将会得到限制，另一端则容易在摩擦力的带动下出现形变，即摩擦环100的两端形成了自由端和固定端，当回转体朝向固定端转动时，摩擦环100的自由端在摩擦力的作用下会靠近固定端，从而可以增加制动力的大小，当回转体朝向自由端转动时，自由端在摩擦力的作用下远离固定端，会降低制动力，回转体转动时阻力更小，便可以实现对回转体的单向自锁。

参照图5，在本发明的另一个实施例中，安装座200包括环形的底座201和间隔设置在底座201周向上的多个支架202，多个支架202之间通过底盘203相连以形成安装部210，相邻两个支架202之间具有一定的间距，使得支架202能够相对底座201偏移一定的角度，能够更好地与回转体进行配合，并且这样结构的安装座200允许底座201具有一定的形变量，可以方便安装座200在设备上的安装。

参照图6至图8，本发明还公开了马达，包括驱动轴300和外壳310，马达产生的转动动力由驱动轴300输出，在马达内设置了上述中的自锁机构，用于对驱动轴300进行自锁。外壳310端部位置固定安装有端盖320，端盖320内设有多个凸出的卡块330，相邻两个卡块330之间形成卡位槽340，安装部210卡入到卡位槽340内，以通过卡块330限制安装座200的周向转动，摩擦环100套装在驱动轴300上，当驱动轴300正常转动时，驱动轴300可以克服其与摩擦环100之间的摩擦力，当马达需要停止时，自锁机构的制动力可以使驱动轴300快速停止转动，这样一来可以提高马达的精确度，提高其灵敏度。

本发明还公开了线性致动器，包括了上述中的马达以及由马达驱动动作的伸缩立柱。线性致动器能够产生直线方向的动力，通过伸缩立柱驱动物体在直线方向移动，通常线性致动器应用于升降装置控制升降，升降装置例如升降桌、升降床，通过设置在马达内的自锁机构，可以在升降装置承载负载时，不容易在外力作用下出现回退的情况，保持升降装置结构稳定，同时，由于马达控制灵敏，线性致动器可以较为精确地控制升降装置的升降距离。

常规的伸缩立柱的伸缩速度为35mm/s，内部的丝杆的导程为10+10，由于丝杆导程小，所以常规采用机芯+扭簧+丝杆的方式实现自锁。若是将而将常规伸缩立柱升降速度提升止80mm/s-150mm/s、或者常规伸缩立柱负载加大到4倍静态自锁，如果还是采用机芯+扭簧+丝杆的方式进行自锁，由于提升速度加快，会引起电机转速加快，噪音加大。如果将丝杆导程改成20+20，由于丝杆自锁力下降，整桌负载测试就会有下降的现象。而线性致动器内的马达采用了本申请的自锁机构，在升降装置整体负载的同时，丝杆导程加大或者取消扭簧的同时，可以提升整桌负载自锁。

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 (9)

1.马达自锁机构，其特征在于，所述马达包括驱动轴，所述马达自锁机构包括套装在所述驱动轴上的摩擦环和相对所述摩擦环保持固定的安装座，所述摩擦环上设有缺口，所述安装座上限定出用于安装所述摩擦环的安装部，所述安装部挤压摩擦环使摩擦环的两端向缺口方向收缩以向驱动轴施加制动力。

2.根据权利要求1所述的马达自锁机构，其特征在于，所述马达自锁机构还包括限位结构，用于限制所述摩擦环相对所述安装座的周向转动。

3.根据权利要求2所述的马达自锁机构，其特征在于，所述限位结构包括设置在所述安装部上的卡槽和设置在所述摩擦环上的凸边，所述凸边卡入所述卡槽内。

4.根据权利要求3所述的马达自锁机构，其特征在于，所述摩擦环的两端均设有卡入卡槽内的凸边。

5.根据权利要求3所述的马达自锁机构，其特征在于，所述摩擦环的两端中的其中一端设有所述凸边。

6.根据权利要求3所述的马达自锁机构，其特征在于，所述摩擦环的外周间隔设置多个凸边，所述安装部对应多个凸边设置多个卡槽。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的马达自锁机构，其特征在于，所述安装部限定出用于容纳所述摩擦环的安装槽，所述安装部上还设有将所述摩擦环限位在安装槽内的卡扣。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的马达自锁机构，其特征在于，所述安装座包括环形的底座和间隔设置在所述底座周向上的多个支架，所述多个支架之间通过底盘相连以形成所述安装部。

9.线性致动器，其特征在于，包括马达和权利要求1至8中任一项所述的马达自锁机构。

Images