CN212564279U - 一种单向驱动的线性致动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单向驱动的线性致动器，属于线性传动技术领域，包括驱动电机、传动组件、转动丝杆和传动螺母、内管和外管，所述驱动电机通过传动组件驱动转动丝杆转动，转动丝杆转动带动传动螺母沿转动丝杆轴向移动，传动螺母带动所述内管相对于外管移动，所述传动螺母上设有连接套，所述连接套与传动螺母轴向固定，所述连接套与所述内管分离，所述转动丝杆正向转动时，所述连接套的端部与内管的端部相抵，以驱动所述内管相对于外管伸出。本实用新型的优点在于使得线性致动器只具备单向推动，具有较好的安全性，同时结构上相对简单，更加节省成本。

Description

一种单向驱动的线性致动器

【技术领域】

本实用新型涉及一种单向驱动的线性致动器，属于线性传动技术领域。

【背景技术】

线性致动器，也称电动推杆，广泛应用在家具、医疗设备、太阳能发电等等领域，其主要结构包括驱动电机、传动蜗杆、蜗轮、丝杆、螺母，工作原理是驱动电机驱动传动蜗杆转动，传动蜗杆与蜗轮啮合从而带动蜗轮转动，蜗轮转动带动丝杆转动，丝杆转动带动螺母轴向移动，螺母一般连接有内管，从而实现内管的伸缩移动。

传统的线性致动器，伸出和缩回均由驱动电机带动，但是这种驱动方式，使得驱动电机反转带动内管缩回时，碰到异物不会停下，很容易造成物品损坏或人体损伤，特别对于好奇心较重的幼儿，喜欢用手触摸探索，很容易被夹伤，危险度高，安全性能低。所以也需要研发出这种防夹手的线性致动器，所以市面上也开始出现只能单向驱动的线性致动器，但是这类线性致动器通常结构较为复杂。

【实用新型内容】

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种单向驱动的线性致动器，使得线性致动器只具备单向推动，具有较好的安全性，同时结构上相对简单，更加节省成本。

解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种单向驱动的线性致动器，包括驱动电机、传动组件、转动丝杆和传动螺母、内管和外管，所述驱动电机通过传动组件驱动转动丝杆转动，转动丝杆转动带动传动螺母沿转动丝杆轴向移动，传动螺母带动所述内管相对于外管移动，所述传动螺母上设有连接套，所述连接套与传动螺母轴向固定，所述连接套与所述内管分离，所述转动丝杆正向转动时，所述连接套的端部与内管的端部相抵，以驱动所述内管相对于外管伸出。

采用本实用新型的有益效果：

本实用新型中的线性致动器，在传动螺母上设置一个连接套，该连接套与传动螺母在轴向上保持相对固定，但是连接套与内管是相互分离的，并不产生连接关系，当转动丝杆正向转动时，连接套的端部会与内管的端部相抵，从而使得连接套对内管产生轴向推力，即当转动丝杆正向转动时，传动螺母可以正常推动内管伸出，而当转动丝杆反向转动时，传动螺母带动连接套回缩，但是由于连接套与内管是分离的，故此时内管并不会随连接套缩回，从而会减少夹手情况，提高安全性。

另外，本实用新型中，之所以在传动螺母上设置连接套，是因为传动螺母本身通常是注塑产品或者是不耐磨材料制成，如果让传动螺母本身与内管进行抵接推动，显然对传动螺母自身损伤比较大，故本实用新型中单独设计一个连接套，故与内管产生的相互作用力主要承担在连接套上，连接套本身可以采用强度更高的材料，比如金属，比如合金，当然也可以是强度较好的塑料，这样对传动螺母本身的强度和精度要求不需要做改变，成本控制更好，对于组装而言，也相对比较方便。

作为优选，所述传动螺母上设有外螺纹，所述连接套上设有与外螺纹匹配的内螺纹，所述传动螺母与连接套之间通过螺纹连接实现固定。

作为优选，所述内管上设有环形槽，所述环形槽内设有导向环，所述导向环上设有至少一个导向凸起，所述外管的内壁上设有与所述导向凸起匹配的导向凹槽。

作为优选，所述连接套的外径和内管的外径保持一致。

作为优选，所述传动组件包括传动蜗杆和传动蜗轮，所述传动蜗杆与驱动电机连接，所述传动蜗轮套装在转动丝杆外，所述传动蜗轮与转动丝杆之间设有离合装置。

作为优选，所述离合装置包括联轴齿套和复位弹簧，所述联轴齿套套装在转动丝杆上且可相对于转动丝杆轴向移动，联轴齿套与传动蜗轮传动连接。

作为优选，所述线性致动器还包括外壳和安装在外壳上的手拉释放组件，所述外壳上转动安装有摆杆，所述手拉释放组件包括相对于转动丝杆轴向活动设置的拉杆，所述摆杆与拉杆连接，拉杆被拉动时，所述摆杆摆动以轴向推动所述离合装置。

作为优选，所述线性致动器还包括套装在转动丝杆上的第一摩擦套和第二摩擦套，所述第一摩擦套和第二摩擦套轴向相抵，第一摩擦套外套设有自锁扭簧，第二摩擦套上套装有释放扭簧，所述转动丝杆受轴向载荷时，所述转动丝杆通过所述第一摩擦套、第二摩擦套将轴向力传递至外壳，所述联轴齿套与第一摩擦套、第二摩擦套之间在轴向方向上不传递轴向力。

作为优选，所述第一摩擦套设在转动丝杆的端部，所述外壳包括位于端部的尾拉头，所述尾拉头与第二摩擦套之间轴向限位。

作为优选，所述线性致动器还包括推块，所述推块设有导向面，所述释放扭簧包括径向延伸的引脚，所述外壳上设有相对于转动丝杆轴向活动设置的拉杆，所述拉杆与推块连接，拉动所述拉杆，所述推块上的导向面与所述引脚抵触，以使所述释放扭簧外扩。

本实用新型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】

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型实施例一线性致动器的整体示意图；

图2为本实用新型实施例一线性致动器的内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例一线性致动器局部剖视示意图一；

图4为本实用新型实施例一线性致动器局部剖视示意图二；

图5为本实用新型实施例一线性致动器中内部零件爆炸示意图。

【具体实施方式】

下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本实用新型的优选实施例，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，都属于本实用新型的保护范围。

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实用新型的限制。

实施例一：

如图1至图5所示，本实施例为一种单向驱动的线性致动器，包括外壳11，驱动电机、传动组件、转动丝杆20和传动螺母21、内管12和外管13，本实施例中的外壳11包括上壳体和下壳体112，传动组件包括传动蜗杆35和传动蜗轮34。所述驱动电机通过传动组件驱动转动丝杆20转动，转动丝杆20转动带动传动螺母21沿转动丝杆20轴向移动，传动螺母21带动所述内管12相对于外管13移动，而内管12的端部通常连接有被驱动物，从而实现推动被驱动物的目的。

本实施例中的主要改进在于所述传动螺母21上设有连接套22，所述连接套22与传动螺母21轴向固定，所述连接套22与所述内管12分离，所述转动丝杆20正向转动时，所述连接套22的端部与内管12的端部相抵，以驱动所述内管12相对于外管13伸出。

本实用新型中的线性致动器，在传动螺母21上设置一个连接套22，该连接套22与传动螺母21在轴向上保持相对固定，但是连接套22与内管12是相互分离的，并不产生连接关系，当转动丝杆20正向转动时，连接套22的端部会与内管12的端部相抵，从而使得连接套22对内管12产生轴向推力，即当转动丝杆20正向转动时，传动螺母21可以正常推动内管12伸出，而当转动丝杆20反向转动时，传动螺母21带动连接套22回缩，但是由于连接套22与内管12是分离的，故此时内管12并不会随连接套22缩回，从而会减少夹手情况，提高安全性。

另外，本实用新型中，之所以在传动螺母21上设置连接套22，是因为传动螺母21本身通常是注塑产品或者是不耐磨材料制成，如果让传动螺母21本身与内管12进行抵接推动，显然对传动螺母21自身损伤比较大，故本实用新型中单独设计一个连接套22，故与内管12产生相互作用力的主要承担在连接套22上，连接套22本身可以采用强度更高的材料，比如金属，比如合金，当然也可以是强度较好的塑料，这样对传动螺母21本身的强度和精度要求不需要做改变，成本控制更好，对于组装而言，也相对比较方便。

对于传动螺母21与连接套22的具体连接结构，本实施例中优选两者是通过螺纹连接的方式，所述传动螺母21上设有外螺纹，所述连接套22上设有与外螺纹匹配的内螺纹，所述传动螺母21与连接套22之间通过螺纹连接实现固定。这种固定连接方式，由于传动螺母21和连接套22是通过紧密配合的螺纹来实现，当连接套22与内管12之间产生作用力时，内管12对连接套22的作用力会分担到多个螺牙处，从而使得作用力不会过于集中，对连接套22和传动螺母21起到较好的保护作用。

为了避免因为连接套22的设计而对原有结构进行改变，本实施例中优选所述连接套22的外径和内管12的外径保持一致，如此设计，不需要改动外管13的内腔，连接套22可以在原来的外管13中移动，改进的成本很低。

另外，由于内管12本身与连接套22是分离的，为了让内管12在外管13中移动地更具导向性，所述内管12上设有环形槽，所述环形槽内设有导向环121，所述导向环121上设有至少一个导向凸起，所述外管13的内壁上设有与所述导向凸起匹配的导向凹槽，导向环121在本实施例中为开口环，导向环121不仅能起到导向作用，同时还能防止内管12从外管13中完全脱离。

为了使得本实施例中的线性致动器可以存在释放功能，释放功能，即当驱动电机发生故障或者其他异常情况下，让用户可以通过手动来实现调整内管12的伸缩功能，本实施例中所述传动蜗杆35与驱动电机连接，所述传动蜗轮34套装在转动丝杆20外，所述传动蜗轮34与转动丝杆20之间设有离合装置。离合装置，用于连接或切断传动蜗轮34和转动丝杆20之间的动力连接。

本实施例中离合装置的具体结构如下：离合装置包括滚珠套31、花键套32、联轴齿套33，滚珠套31通过扁位套装在转动丝杆20上且与转动丝杆20同步转动，滚珠套31的一端外周上设有多个滚珠，花键套32套装在滚珠套31外，花键套32与传动蜗轮34始终啮合，花键套32和滚珠套31之间不直接连接，联轴齿套33则用于让花键套32和滚珠套31相连接或断开，联轴齿套33可相对于转动丝杆20轴向移动。

如图5所示，本实施例中联轴齿套33的内壁上设有与花键套32匹配的花键槽331，即联轴齿套33始终是与花键套32进行同步转动，且联轴齿套33的内壁上还设有与滚珠套31上的滚珠相匹配的滚珠槽332，当联轴齿套33朝滚珠套31上的滚珠轴向移动时，滚珠对接到滚珠槽332内，从而使得联轴齿套33与滚珠槽332进行匹配对接，从而完成联轴齿套33与滚珠套31的扭矩传递，故此时的联轴齿套33相当于把转动丝杆20和传动蜗轮34连接起来，如图3和图4所示的状态，均是联轴齿套33与滚珠套31已经实现对接的状态。当联轴齿套33远离滚珠移动时，联轴齿套33与滚珠套31分离，从而使得联轴齿套33与转动丝杆20之间断开扭矩传递。

在本实施例中，线性致动器还包括自锁装置，在所述转动丝杆20反转时，对所述转动丝杆20产生摩擦阻力，本实施例中自锁装置的结构：包括第一摩擦套41、第二摩擦套42、释放扭簧43、自锁扭簧44，所述第二摩擦套42套装在第一摩擦套41外，所述第一摩擦套41的外端面与第二摩擦套42的内端面相抵，第一摩擦套41与转动丝杆20之间是通过扁位进行定位，即在周向方向上，第一摩擦套41和转动丝杆20之间是同步转动，而第二摩擦套42相对于转动丝杆20是自由转动的，在轴向方向上，所述第一摩擦套41的外端面与第二摩擦套42的内端面相抵。同时，所述释放扭簧43套装在第二摩擦套42上，释放扭簧43在初始状态下一直抱紧第二摩擦套42，所述第一摩擦套41上套装有自锁扭簧44。这种自锁装置的优势在于安装空间更小，主要在于轴向空间会更小，有利于减小整个线性致动器的体积。

当线性致动器中的内管12正常伸出时，驱动电机通过离合装置驱动转动丝杆20正向转动，当内管12伸出到预定位置后，驱动电机停止。在该位置下当内管12有缩回趋势时，第一摩擦套41和第二摩擦套42轴向端面相抵，由于自锁扭簧44对第一摩擦套41有抱紧阻力作用，同时第二摩擦套42在正常状态下也被释放扭簧43抱紧，当第一摩擦套41和第二摩擦套42端面相抵后，两者之间产生摩擦阻力，该摩擦阻力对转动丝杆20产生阻止其反转的阻力，以完成自锁力。

当线性致动器需要正常回缩时，驱动电机通过离合装置驱动转动丝杆20反向转动，此时转动丝杆20的转动扭矩会克服自锁装置提供的自锁力，转动丝杆20会继续反转。

当线性致动器在伸出到预定位置下，需要快速进行回缩时，本实施例可以对自锁装置进行解锁，以达到快速释放的目的，本实施例中解锁主要通过第二驱动构件来实现，具体结构如下：所述第二驱动构件包括推块52，所述推块52设有导向面521，所述释放扭簧43包括径向延伸的引脚431，导向面521设在推块52的侧面上，推块52与拉杆51为一体，即本实施例中自锁装置和离合装置共用一根拉杆51，当拉杆51被拉动时，所述推块52上的导向面521与所述引脚431抵触，以使所述释放扭簧43外扩，当释放扭簧43外扩时，释放扭簧43与第二摩擦套42之间的阻力会相应减小，在这种状态下，当第一摩擦套41和第二摩擦套42端面相抵时，第二摩擦套42会跟随第一摩擦套41同步转动，如此第一摩擦套41对转动丝杆20不会产生阻力，如此便达到了转动丝杆20无阻力的目的，此时如果离合装置断开连接，同时自锁装置也解锁，这种状态下转动丝杆20基本处于自由空转状态，可以让传动螺母21快速缩回。

另外本实施例中采用导向面521来逐渐推动释放扭簧43的这种释放方式，可以达到自锁力逐渐减小的目的，使得自锁力不会立刻消失，以产生一种无级调节的目的。

需要说明的，对于其他实施方式的线性致动器，可以不设置自锁装置。

本实施例中为了优化轴向力传递，本实施例特意设置轴向限位套件，轴向限位套件与外壳11轴向相抵，所述轴向限位套件与转动丝杆20在轴向方向保持定位，所述转动丝杆20受轴向载荷时，所述转动丝杆20通过所述轴向限位套件将轴向力传递至外壳11，所述联轴齿套33与轴向限位套件之间在轴向方向上不传递轴向力。

轴向限位套件本身与转动丝杆20之间是轴向限位的，其次轴向限位套件还与外壳11进行轴向限位，这样的安装方式，使得转动丝杆20上的轴向力可以通过轴向限位套件传递给外壳11，而联轴齿套33与轴向限位套件之间则不传递轴向力，故联轴齿套33就不会收到来自转动丝杆20的轴向力，用户在利用驱动构件对联轴齿套33进行拨动时就会很省力，同时对联轴齿套33本身的强度要求也降低了，另外这也有利于延长离合装置的使用寿命，对于轴向限位套件的具体组成，会在下文进行具体阐述。

鉴于本实施例存在离合装置和自锁装置，故本实施例的轴向力传递如下：

当线性致动器的内管12伸到预定位置并有回缩趋势的情况下，内管12轴向力传递给连接套22，连接套22将轴向力传递给传动螺母21，传动螺母21将轴向力传递给转动丝杆20，转动丝杆20会受到轴向力，滚珠套31与转动丝杆20的轴肩位置相抵，故转动丝杆20的轴向力第一时间传递到滚珠套31上，而滚珠套31的端面是与第一摩擦套41的端面相抵，即滚珠套31与第一摩擦套41轴向限位，故轴向力会传递至第一摩擦套41，而第一摩擦套41的尾端面是与第二摩擦套42的内端面相抵的，故轴向力就传递到第二摩擦套42上，而第二摩擦套42的尾端面和尾拉头15之间设有圆锥滚子轴承25，故轴向力最终通过圆锥滚子轴承25传递到尾拉头15上。

在本实施例中，所述滚珠套31、第一摩擦套41、第二摩擦套42共同构成了轴向限位套件，转动丝杆20通过轴向限位套件将轴向力传递到尾拉头15上，从整个轴向力的传递过程来看，本实施例中的联轴齿套33始终不会受到轴向力的作用，故在拨动联轴齿套33时同样是非常省力的。

同时由于离合装置不受到来自转动丝杆20的轴向力，这可以使得离合装置的使用寿命也会大大提升。当然，需要说明的是，如果线性致动器中没有自锁装置时，也可以是在转动丝杆20额外增设一个类似轴套的结构来作为轴向限位套件。

对于第一摩擦套41本实施例中优选包括前轴套和后轴套，前轴套和后轴套的轴向中间采用一个推力轴承进行抵接，在其他实施方式中，第一摩擦套41可以采用一体轴套的形式。

如上文所述，手拉释放组件，所述手拉释放组件包括第一驱动构件和第二驱动构件，所述第一驱动构件与离合装置连接，所述第二驱动构件用于连接所述自锁装置，所述手拉释放组件包括初始状态和完全释放状态，从初始状态到完全释放状态过程中，所述第一驱动构件驱动所述离合装置断开动力连接，所述第二驱动构件驱动所述释放扭簧43松开，本实施例中用户只需要操作一个手拉释放组件就可以控制两个装置，操作起来非常便利。

本实施例第一驱动构件的结构：所述第一驱动构件包括转动安装在外壳11上的摆杆53，所述手拉释放组件还包括相对于转动丝杆20轴向活动设置的拉杆51，所述摆杆53与拉杆51连接，具体安装时，摆杆53的上端与拉杆51转动连接，摆杆53中间转动连接在外壳上，摆杆53的下端与联轴齿套33连接，当拉杆51被拉动时，所述摆杆53摆动，推动所述联轴齿套33轴向移动。

为了更好的优化离合装置和自锁装置的操作，本实施例中对离合装置和自锁装置的操作顺序进行优化：

如图2中所示，在初始状态下，推块52的导向面521需要移动一定行程后才会与释放扭簧43的引脚431相接触，在这段行程中可以理解为推块52的空行程，在这段空行程中，离合装置是正常运作的，这样形成的目的是联轴齿套33会被先拨动，同时在复位时，是自锁装置先自锁后，然后离合装置再进行动力衔接，这样的好处在于当自锁装置产生自锁力后，转动丝杆20的转速会降低，从而使得联轴齿套33在与滚珠套31接合时，不会损坏联轴齿套33和滚珠套31，可以大大延长使用寿命。

另外，为了使得用户能够较好的感知释放幅度的大小，本实施例中，所述拉杆51上设置了齿状条511，同时外壳11上设置了活动卡齿54，该活动卡齿54连接有弹簧，拉杆51被拉动时，活动卡齿54逐个卡入齿状条511上，利用活动卡齿54在齿状条511的位置可以感知拉杆51的拉动行程。

需要说明的是，对于自锁装置和离合装置的结构，并不局限于本实施例中展示的结构，以自锁装置为例，自锁装置可以仅仅包括单一的第三摩擦套，所述第三摩擦套与转动丝杆20同步转动，所述释放扭簧43套装在第三摩擦套上，初始状态下释放扭簧43抱紧第三摩擦套以对转动丝杆20产生阻力，相当于释放扭簧43为自锁扭簧44，当释放扭簧43被推块52推动后，释放扭簧43对第三摩擦套的阻力消失，以离合装置为例，离合装置可以是其他花键套32与花键的组合来实现。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本实用新型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)

1.一种单向驱动的线性致动器，包括驱动电机、传动组件、转动丝杆和传动螺母、内管和外管，所述驱动电机通过传动组件驱动转动丝杆转动，转动丝杆转动带动传动螺母沿转动丝杆轴向移动，传动螺母带动所述内管相对于外管移动，其特征在于，所述传动螺母上设有连接套，所述连接套与传动螺母轴向固定，所述连接套与所述内管分离，所述转动丝杆正向转动时，所述连接套的端部与内管的端部相抵，以驱动所述内管相对于外管伸出。

2.如权利要求1所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述传动螺母上设有外螺纹，所述连接套上设有与外螺纹匹配的内螺纹，所述传动螺母与连接套之间通过螺纹连接实现固定。

3.如权利要求1所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述内管上设有环形槽，所述环形槽内设有导向环，所述导向环上设有至少一个导向凸起，所述外管的内壁上设有与所述导向凸起匹配的导向凹槽。

4.如权利要求1所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述连接套的外径和内管的外径保持一致。

5.如权利要求1所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述传动组件包括传动蜗杆和传动蜗轮，所述传动蜗杆与驱动电机连接，所述传动蜗轮套装在转动丝杆外，所述传动蜗轮与转动丝杆之间设有离合装置。

6.如权利要求5所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述离合装置包括联轴齿套和复位弹簧，所述联轴齿套套装在转动丝杆上且可相对于转动丝杆轴向移动，联轴齿套与传动蜗轮传动连接。

7.如权利要求5所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述线性致动器还包括外壳和安装在外壳上的手拉释放组件，所述外壳上转动安装有摆杆，所述手拉释放组件包括相对于转动丝杆轴向活动设置的拉杆，所述摆杆与拉杆连接，拉杆被拉动时，所述摆杆摆动以轴向推动所述离合装置。

8.如权利要求6所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述线性致动器还包括套装在转动丝杆上的第一摩擦套和第二摩擦套，所述第一摩擦套和第二摩擦套轴向相抵，第一摩擦套外套设有自锁扭簧，第二摩擦套上套装有释放扭簧，所述转动丝杆受轴向载荷时，所述转动丝杆通过所述第一摩擦套、第二摩擦套将轴向力传递至外壳，所述联轴齿套与第一摩擦套、第二摩擦套之间在轴向方向上不传递轴向力。

9.如权利要求8所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述第一摩擦套设在转动丝杆的端部，所述外壳包括位于端部的尾拉头，所述尾拉头与第二摩擦套之间轴向限位。

10.如权利要求8所述单向驱动的线性致动器，其特征在于，所述线性致动器还包括推块，所述推块设有导向面，所述释放扭簧包括径向延伸的引脚，所述外壳上设有相对于转动丝杆轴向活动设置的拉杆，所述拉杆与推块连接，拉动所述拉杆，所述推块上的导向面与所述引脚抵触，以使所述释放扭簧外扩。

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