CN204806624U - 组合式线性和旋转的致动器以及致动器组件 - Google Patents

Abstract

一种组合式线性和旋转的致动器，包括一对具有组合的直齿条和半圆形齿条的紧凑的凸轮盘，该直齿条和半圆形齿条与通过单个电机转动的单个圆柱齿轮啮合。当齿轮在一个方向转动时，凸轮盘沿着直线被拉向彼此直至它们与齿轮啮合并锁定到齿轮周围。齿轮的连续转动使锁定的凸轮盘随着齿轮旋转。当齿轮反转时该运动也反转。还涉及一种组合式线性和旋转的致动器组件。

Description

组合式线性和旋转的致动器以及致动器组件

技术领域

本实用新型总地涉及致动器，并具体涉及一种组合式线性和旋转的致动器。

背景技术

汽车空调外壳通常包括至少两个活瓣式空气流量控制门，各自通过绕外壳的壁枢转并穿过外壳的壁的曲柄在开启极限位置与关闭极限位置之间旋转。虽然每个门可通过专用的各自的电机旋转和控制，使用单个电机操作和控制两个门可能会是节省费用和空间的方法。现有的这样做的方案涉及了非常复杂而庞大的多拉杆系统或多齿轮减速系统，这些系统涉及多个自由度并由此在系统中击打与咯咯作响，同时也消耗和占据从使用单个电机的优势中减掉的体积。

实用新型内容

本实用新型提供了一种使用单个电机运行和控制在空调外壳上的一对门的简单紧凑的致动器。

在公开的实施例中，在曲柄端部附近的具有销钉的成对的门曲柄在大间隔的位置绕空调外壳的壁枢转并穿过空调外壳的壁。每个曲柄在其旋转过预定的弧度时，使外壳内的门在开启位置和关闭位置之间运动。

电机支承和引导支架通过螺栓固定到从那里隔开并覆盖曲柄的外壳的壁。安装到支架壁外侧的单个电机转动位于支架内侧的单个圆柱齿轮。一对平行的直导向槽贯穿支架形成，该成对的导向槽通向以齿轮轴线为中心的一对斜角相对、半圆形的间隙槽。

一对交错的第一和第二凸轮盘在支架与外壳壁之间堆叠。每个凸轮盘面向圆柱齿轮的内侧具有与圆柱齿轮的一侧相啮合的直齿条以及与四分之一圆柱齿轮相匹配的半圆形齿条。凸轮盘齿条面向相反的方向，并且凸轮盘布置成沿相反方向线性地滑动，且各个凸轮盘具有在对应的支架导向槽中行进的导向销钉。另外，每个凸轮盘具有凸缘，该凸缘在支架上的直导轨上行进直至该凸缘与每个凸轮盘的直齿条部分共同延伸。

当圆柱齿轮在一个方向旋转时，凸轮盘沿着直线被拉向彼此直至它们的齿弧同时与圆柱齿轮啮合。当它们这样做时，在凸轮盘上的相互配合的滑动锁定件使凸轮盘配合并锁定到齿轮。当导向凸缘从导轨移开而导向销钉从支架的直导向槽移出并进入半圆形间隙槽时，齿轮的进一步旋转使得锁定在一起的凸轮盘绕着齿轮轴线旋转。齿轮的反转使得凸轮盘的路径倒回，沿着相反的方向旋转并随后线性地滑动离开并回到起点。

在公开的实施例中，在枢转曲柄端部上的销钉在凸轮盘内表面上的凸轮轨道上行进。每个凸轮轨道具有活动的部分和不活动的部分，这些部分是直的或者弯曲的，当凸轮盘运动时它们分别在希望的路径上有效地枢转曲柄，或者使它们静止。因此，单对紧凑的凸轮盘的全部线性或旋转的运动，可用于从单个电机以紧凑并密切引导的方式枢转杆件，并由此操作阀门。

附图说明

图1是本实用新型的优选实施例的分解透视图；

图2是图1的致动器部件的放大图；

图3是与图2类似的视图，但是以相反的方向观察；

图4A-4C是当支承支架移动时，穿过剖开的支承支架观察的设备的视图；

图5A-5C是对应于图4A-4C的设备的视图，但是从相反的方向观察并示出了致动器设备如何移动曲柄以及活瓣门。

具体实施方式

首先参照图1，在公开的优选实施例中，基础结构是HVAC外壳，通常以10指示，侧壁12贯穿该HVAC外壳并且上曲柄14和下曲柄16绕着该HVAC外壳枢转。曲柄14和16各具有端部销钉15和17，并在外壳10内在极限位置之间移动一对活瓣门(图中不可见)。在分解视图中示出了本实用新型的组合式线性和旋转的致动器(以18表示)，该致动器18仅包括四个由单个常见的可逆电机20操作的基本的紧凑元件。电机20可具有常见的控制器(未示出)，以使其来回旋转至足以使致动器18充分地移动以轮流移动曲柄14和16的程度。

接着参照图2和3，四个基本部件中的一个为模制塑料支承支架22，该支架22在外侧支承电机20，并且该支架22螺栓连接到外壳侧壁12，而在该支架和外壳侧壁之间存在相对较窄的空间。该空间的厚度足以容纳大的圆柱齿轮24，该圆柱齿轮24轴连到电机20，从而随其一对一地绕着中心轴线A转动。支架24还包括一对上下直导轨26和28，以及一对上下直导向槽30和32，它们均互相平行。每个直导向槽30和32分别通向成对的半圆形间隙槽34和36中的一个，半圆形间隙槽34和36相对于轴线A同心并且斜角相对。此外，支架22以及它的全部结构细部是刚性的并且相对于外壳侧壁12固定。

仍然参照图2和3，本实用新型的其他两个基础部件是一对致动器构件，该对致动器构件是以38和40表示的上下凸轮盘。同样由塑料模制的凸轮盘38和40嵌套并堆叠在支架22内侧与外壳侧壁12外侧之间的空间中，从而能够在没有互相干扰的情况下来回滑动。在每个凸轮盘的面对支架22内侧的外表面上，每个凸轮盘38和40分别具有互相平行的直齿条42和44，并终止在半圆形齿条46和48处，该半圆形齿条以互相斜角相对并与齿轮24的直径匹配。全部齿条与圆柱齿轮24密切地相互配合。另外，每个凸轮盘38和40具有对应的导向凸缘50，52，该导向凸缘50,52沿着支架22上的对应导轨26，28自由而贴合地行进。每个对应的凸轮盘38和40的外表面还具有突出的导向销钉54,56，导向销钉54,56在相互对准的成对的导向槽30,32以及间隙槽34,36中贴合地行进。最后，每个凸轮盘38,40在对应的半圆齿条48,46的端部具有直的侧钩58,60，该侧钩58,60分别具有可滑动地接收对面的凸轮盘40,38的直齿条44,42的末端的尺寸。

接着参照图4A-4C，示出了致动器18的基本操作，也就是说，该致动器的基本动作与它所操作的部件无关。如图4A中所见，当齿轮24开始顺时针方向转动，通过导向凸缘50和52与支架导轨26和28配合来引导，并且还通过在直导向槽30和52中行进的导向销钉54和56的引导，使直齿条42和44沿相反的方向呈直线地被拉到一起。如图4B中所见，该初始运动持续，直到圆形齿条46和48与齿轮24啮合并且直导轨42和44的端部滑入侧钩60和58为止。这用于在导向销钉54和56移到半圆形间隙槽34,36时使凸轮盘38和40同时锁紧到齿轮24。在那时，如图4C中所见，使得凸轮盘38和40与齿轮24旋转，并且凸缘50和52旋转离开导轨26和28，直至未示出的控制系统使电机20与齿轮24停止。当电机20和齿轮24以相反的方向旋转时，该动作反转回到图4A的位置。因此，基本上齿轮24的全部可用运动转变成凸轮盘38和40可能有用的线性及旋转运动，以极小的游隙紧密引导，并且全部在支架20与外壳侧壁12以及支架24之间的相对紧凑的空间内。

接着参照图3和5A-5C，凸轮盘38和40的面对侧壁12的内表面具有用于将刚刚所描述的基本运动转化为曲柄14和16的运动的附加结构。凸轮盘38具有基本上线性的凸轮轨道62，相对于支架导轨26和28向上倾斜，该凸轮轨道62接收曲柄销钉15。线性凸轮轨道62终止于半圆形间隙轨道64中，该半圆形间隙轨道与齿轮24同心。凸轮盘40具有弓形的凸轮轨道66，该凸轮轨道66与齿轮24不同心并且接收曲柄销钉17。弓形的凸轮轨道66终止于直间隙轨道68，该直间隙轨道68平行于支架导轨26和28。最后，每个曲柄14和16固定于在极限位置之间旋转的对应的活瓣门70和72(在门72的情形中为双门)以控制外壳10内的变化的空气流量。

现参照图5A-5C，图5A示出了相当于图4A的起始位置。当齿轮24开始旋转(逆时针方向，但仅从图5A的视角)并且凸轮盘38和40被拉在一起时，上曲柄销钉15被牵引穿过凸轮轨道62，而下曲柄销钉17被牵引穿过直的下间隙轨道68。当直的凸轮轨道62相对于导轨26和28向上倾斜时，曲柄销钉18被推起，顺时针地旋转曲柄14，并且随之旋转活瓣门70。

同时，下曲柄销钉17在间隙轨道68中自由地行进，并且曲柄16不受影响，活瓣门72同样不受影响。当凸轮盘38，40被拉到一起，并锁定到齿轮14时，如图5B所示(相当于图4B的位置)，上曲柄销钉15移动到半圆形间隙槽64中，其中由于该半圆形间隙槽64与齿轮24同心，它不会再在上曲柄14中形成任何运动。

同时，下曲柄销钉17移动到弓形凸轮轨道66，由于它与齿轮24不同心，该弓形凸轮轨道66使下曲柄16顺时针旋转，还使活瓣门72旋转到图5C所示的位置(相当于图4C)。由此门70和72通过单个电机20和齿轮24以及仅三个其他的紧凑部件(凸轮盘38,40以及导向支架22)的组合在它们的极限位置之间可逆地旋转。不需要第二个电机或者复合的曲柄或者齿轮机构。该系统是紧凑且良好引导的，具有非常有限的咯咯作响声，并且完全可逆。

基础的实用新型可融入环境而不只是所公开的内容。从根本上说，致动器可逆地组合线性和旋转运动可用于操作若干不同的执行构件，这些执行构件都可使线性和旋转运动转化为有用功。在公开的优选实施例中，半圆形间隙槽34和36对于致动器的基本操作不是必须的，但却有助于引导导向销钉54和56回到直导向槽30和32。同样地，间隙轨道64和68对于曲柄14和16的基本操作不是必须的，但却用于将凸轮销钉15和17引导到活动的凸轮轨道62和66。

Claims (4)

1.一种组合式线性和旋转的致动器，包括，

基础结构，

有动力装置的圆柱齿轮，所述圆柱齿轮可绕着相对于所述基础结构固定的齿轮的轴线来回旋转，

第一致动器构件，所述第一致动器构件具有与所述齿轮的一侧啮合的直齿条以及可与所述齿轮啮合的半圆形齿条，

第二致动器构件，所述第二致动器构件具有与所述齿轮的相对侧啮合的直齿条以及可与所述齿轮啮合的半圆形齿条，

线性导轨，所述线性导轨可配合在致动器构件与所述基础结构之间，从而当所述齿轮沿一个方向旋转时，以彼此平行且相对的可逆的线性路径引导所述致动器构件，直至所述致动器构件半圆形齿条同时与所述齿轮啮合，以及

在所述致动器构件上的滑动锁定件，当所述半圆形齿条与所述齿轮啮合时，所述滑动锁定件互相配合以锁定所述致动器构件到所述齿轮及其周围，

当所述齿轮持续旋转时，所述经锁定的致动器构件随着所述齿轮以可逆的旋转路径运动。

2.一种组合式线性和旋转的致动器组件，包括，

基础结构，

第一和第二曲柄构件，所述第一和第二曲柄构件在间隔开的位置枢转到所述基础结构，并且可以绕着相对于所述基础结构固定的曲柄轴线枢转，

有动力装置的圆柱齿轮，所述圆柱齿轮可绕着相对于所述基础结构固定并且在所述曲柄轴线中间的齿轮的轴线来回旋转，

第一凸轮盘，所述第一凸轮盘具有与所述齿轮的一侧啮合的直齿条以及可与所述齿轮啮合的半圆形齿条，

第二凸轮盘，所述第二凸轮盘具有与所述齿轮的相对侧啮合的直齿条以及可与所述齿轮啮合的半圆形齿条，

线性导轨，所述线性导轨可配合在所述凸轮盘与所述基础结构之间，从而当所述齿轮沿一个方向旋转时，以彼此平行且相对的可逆的线性路径引导所述凸轮盘，直至所述凸轮盘半圆形齿条同时与所述齿轮啮合，

在所述凸轮盘上的滑动锁定件，当所述半圆形齿条与所述齿轮啮合时，所述滑动锁定件互相配合以锁定所述凸轮盘到所述齿轮及其周围，

当所述齿轮持续旋转时，所述锁定的凸轮盘随着所述齿轮以可逆的旋转路径运动，

在所述第一凸轮盘上的凸轮轨道，当所述第一凸轮盘沿一个方向运动时，所述在所述第一凸轮盘上的凸轮轨道使所述第一曲柄在一个方向旋转，并且当所述第一凸轮盘反转时使所述第一曲柄反转，以及

在所述第二凸轮盘上的凸轮轨道，当所述第二凸轮盘在一个方向运动时，所述在所述第二凸轮盘上的凸轮轨道使所述第二曲柄在一个方向旋转，并且当所述第二凸轮盘反转时使所述第二曲柄反转。

3.根据权利要求2的组合式线性和旋转的致动器组件，其特征在于，所述线性导轨形成于固定到所述基础结构的支架中。

4.根据权利要求3的组合式线性和旋转的致动器组件，其特征在于，所述支架包括接收在所述凸轮盘上的导向销钉的线性导向槽。