CN220754555U - 一种直线运动执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于执行器设计及制造技术领域，具体涉及一种直线运动执行机构。执行机构包括壳体、与壳体滑动配合连接的齿条，还包括设于壳体内的电机、传动齿轮组、触发元件和电路板；传动齿轮组动力连接在电机和齿条之间，接受电机输出的扭矩并带动齿条滑动；齿条将壳体的内腔分隔为两个区域，其中靠近齿条齿面的区域记为第一区域，电机、传动齿轮组和电路板均位于第一区域内。直线运动执行机构具有内部空间布置紧凑、占用空间小且规整、内部线路布置稳定可靠、定位准确、适用范围广、易于生产装配等优点。

Description

一种直线运动执行机构

技术领域

本实用新型属于执行器设计及制造技术领域，具体涉及一种直线运动执行机构。

背景技术

随着电气及智能技术的快速发展，直线运动执行机构在家用电器、家居装饰和汽车工业等领域的应用日益增多。为了实现消毒柜置物架、冰箱置物架、橱柜抽屉等滑动部件的自动进出，往往都需要直线运动执行机构的参与。例如消毒柜置物架的自动进出功能大大提升了用户的使用体验，在使用消毒柜时无需费力地拉出置物架，只需轻触按钮或发出语音指令，置物架便会自动缓慢滑出，方便用户取放物品。又如冰箱置物架的自动进出功能，可参考中国发明专利CN114111159B公开的一种冰箱，这种自动进出功能不仅给产品增添了科技感和现代感，还提高了使用冰箱的便利性，提升了整体生活品质。

中国发明专利CN106761149B公开一种带自动开关门功能的执行机构及其工作方法。该执行机构中，电机驱动减速齿轮机构转动进而带动齿条滑动，微动开关装置与齿条侧边凹陷部配合。实际工作时，微动开关与齿条凹陷部的配合，以便将滑动部件推拉至不同的设定位置，而离合齿轮机构的设计则能在遇到障碍物或操作人员施加过大推力时自动打滑，从而防止异常大的扭矩对执行机构造成损坏。这种设计不仅提供了便利和人性化的操作体验，而且也确保了用户的安全。

然而，该执行机构内部线路布置复杂且线束长度大，不利于生产效率的提高，也对执行机构运行的可靠性造成一定的潜在风险。第一方面，这样的设计使得线束的压装操作变得繁琐，不利于大批量自动化组装，增加了执行机构的装配成本。第二方面，线束压装不到位或长度选择不合适可能会导致线束被压伤，甚至绞入传动组件，进而引发设备故障，对可靠性造成一定的潜在风险。

另外，部分直线运动执行机构为了实现手动操作与自动操作之间的平顺无感切换，需要在内部传动齿轮组中安装电磁离合器。考虑到直线运动执行机构的高度受到适配产品安装空间的限制，以及电磁离合器的最小尺寸受到传递扭矩的限制，从缩减直线运动执行机构厚度的角度出发，内部的电磁离合器优选采用平躺式布置方式。然而，执行机构的扁平壳体设计以及电磁离合器的平躺式布置方式极大地限制了执行机构内部结构的空间排布，为了控制传动齿轮组的复杂度，齿条的齿面通常需要竖向布置，随之引发的是齿轮组机构与位置传感机构分设于齿条两侧，这进一步增加了执行机构内部线束的空间排布难度，也进一步限制了线束缩减的空间。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种直线运动执行机构。

本实用新型提供的直线运动执行机构，包括壳体、与壳体滑动配合连接的齿条，还包括设于壳体内的电机、传动齿轮组、触发元件和电路板；传动齿轮组动力连接在电机和齿条之间，接受电机输出的扭矩并带动齿条滑动；齿条将壳体的内腔分隔为两个区域，其中靠近齿条齿面的区域记为第一区域，靠近齿条背面的区域记为第二区域；电机、传动齿轮组和电路板均位于第一区域内，传动齿轮组布置在紧邻齿条的部位，电机布置在与齿条间隔一段距离的位置，齿条、传动齿轮组和电机包绕形成一半开放的容纳区域，在容纳区域内布置电路板；触发元件位于第二区域内，齿条上具有定位部，定位部移动至触发元件位置时引起触发元件发出触发信号。

进一步地，上述直线运动执行机构中，电路板上紧邻电机接线端子的位置设有对应电机的连接端子，电机的接线端子与电路板上对应电机的连接端子之间通过线路连接。

进一步地，上述直线运动执行机构中，壳体的侧壁上还设有电气接口，电气接口与电路板之间线路连接。

进一步地，上述直线运动执行机构中，电机与齿条平行布置，电机的接线端子位于电机的尾部；电气接口正对电机的尾部；电路板上紧邻电气接口的位置设有对应电气接口的连接端子，电气接口与电路板上对应电气接口的连接端子之间通过线路连接。

进一步地，上述直线运动执行机构中，触发元件包括第一触发元件和第二触发元件，在第二区域内紧邻齿条的位置高低布置第一触发元件和第二触发元件；齿条滑动时，齿条上被第一触发元件所扫过的路径记为第一路径，齿条上被第二触发元件所扫过的路径记为第二路径；在齿条的第一路径上设有可触发第一触发元件的第一定位部，在齿条的第二路径上设有可触发第二触发元件的第二定位部。

进一步地，上述直线运动执行机构中，电路板上靠近触发元件的位置设有对应触发元件的连接端子，触发元件与电路板上对应触发元件的连接端子之间通过线路连接；在第二区域内布置有线槽，线槽从齿条侧面绕过齿条，形成从触发元件至电路板的引线通道，连接在触发元件与电路板之间的线路嵌入线槽中。

进一步地，上述直线运动执行机构中，线槽沿着壳体内侧壁布置，沿着线槽还间隔地布置有若干卡紧块，卡紧块在线槽两侧内壁上交替布置。

进一步地，上述直线运动执行机构中，第一触发元件与第二触发元件紧邻设置，第一触发元件和第二触发元件的接线端子均位于远离齿条的一侧，且第一触发元件和第二触发元件的接线端子相距线槽的直线距离均不超过15.0mm。

进一步地，上述直线运动执行机构中，在第二区域内紧邻齿条的位置间隔地布置第一抵靠柱和第二抵靠柱，第一抵靠柱和第二抵靠柱均抵靠在齿条的背面；第一触发元件与第二触发元件均设置在第一抵靠柱与第二抵靠柱之间的间隔区域内。

进一步地，上述直线运动执行机构中，传动齿轮组包括电磁离合器，电磁离合器具有动力连接状态和动力分离状态；当电磁离合器处在动力连接状态时，电机的转动与齿条的滑动彼此联动，当电磁离合器处在动力分离状态时，电机的转动与齿条的滑动彼此独立。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供的直线运动执行机构具有内部空间布置紧凑、占用空间小且规整、内部线路布置稳定可靠、定位准确、适用范围广、易于生产装配等优点。该直线运动执行机构的内部线路布置紧凑，电路板与电气部件的距离较近，线路长度短，避免了线路的绞入活动部件的风险，降低了线路的损坏概率，提高了执行机构的可靠性。通过线槽和卡紧块的设置，使线路能够稳固地嵌入其中，避免齿条对线路造成挤压和碰撞，保护线路的完整性和稳定性。同时，紧凑的内部结构和简洁的线路布置也有利于大批量自动化组装，提升了生产效率和降低了装配成本。另外，该直线运动执行机构内部结构紧凑，对空间的占用少且规整，有利于执行机构的规整化和小型化。该直线运动执行机构可以设置在机壳底部，也可以根据不同的使用场景选择不同的安装位置和方向，以适应各种应用需求。该直线运动执行机构定位准确，其齿条上设置了第一触发元件和第二触发元件，通过齿条上的第一定位部和第二定位部触发对应的触发元件，可以准确地确定齿条的位置。通过预先设定合理的第一定位部和第二定位部的位置，可以方便地确定置物架、抽屉等活动部件的开闭状态。

附图说明

图1为直线运动执行机构的一种应用场景的示意图。

图2和图3为直线运动执行机构的整体结构示意图。

图4为直线运动执行机构的内部结构示意图。

图5为壳体内腔区域分布示意图。

图6为直线运动执行机构的内部结构示意图。

图7为壳体内电路板所处的容纳区域的位置示意图。

图8为齿条、传动齿轮组、电机的配合示意图。

图9为壳体内线槽布置线路的示意图。

图10为图9的局部放大示意图。

图中：

1、壳体；

2、齿条；

3、电机；

6、电路板；

7、电气接口；

11、线槽；

12、卡紧块；

13、第一抵靠柱；

14、第二抵靠柱；

21、第一路径；

22、第二路径；

23、第一定位部；

24、第二定位部；

41、电磁离合器；

81、第一触发元件；

82、第二触发元件。

具体实施方式

本实用新型提供一种直线运动执行机构，该直线运动执行机构可广泛应用于家用电器、智能家居和汽车工业等领域中，用于驱动活动部件做直线运动。如图1所示，以消毒柜、智能冰箱的滑动置物架为例进行介绍，在机壳两侧内壁上分别设置滑轨，滑轨端部设置随滑轨滑动的面板，在机壳底部设置有直线运动执行机构。该直线运动执行机构中，主体部分设置在机壳底部，滑动部分呈长条状且其端部连接到面板内侧以驱动面板滑动。在两侧滑轨之间还设置有随滑轨滑动的置物架（为显示置物架下方的直线运动执行机构，置物架在图中未示出）。另外，虽然该示意图中显示直线运动执行机构是大体水平布置的且大体位于机壳底部中间位置，但本领域技术人员应知晓，在不同的使用场景中，该直线运动执行机构是可以根据需要选择不同的位置和方向进行安装的。

图2和图3显示了直线运动执行机构的整体结构，包括壳体1、与壳体1滑动配合连接的齿条2，齿条2的端部设置连接结构，通过连接结构与面板连接，齿条2在壳体1内部动力机构的带动下滑动，从而驱动面板及置物架一起滑动。

图4显示了直线运动执行机构的内部结构，在壳体1内设置有电机3、传动齿轮组、触发元件和电路板6。其中，传动齿轮组动力连接在电机3和齿条2之间，接受电机3输出的扭矩并带动齿条2滑动。传动齿轮组较佳是使用减速齿轮组，具有减速增扭的作用，增大直线运动执行机构驱动能力。

如图5所示，齿条2将壳体1的内腔分隔为两个区域，其中靠近齿条2齿面的区域记为第一区域，即图中所示的A区域，靠近齿条2背面的区域记为第二区域，即图中所示的B区域。

壳体1内各主要部件的空间布局如图6所示，电机3、传动齿轮组和电路板6均位于第一区域内，传动齿轮组布置在紧邻齿条2的部位，电机3布置在与齿条2间隔一段距离的位置，齿条2、传动齿轮组和电机3包绕形成一半开放的容纳区域，该容纳区域如图7中C区域所示。电路板6布置于该容纳区域，这样设置的电路板6相距其他电气部件均相距较近，从而可以缩短壳体1内连接线路的长度，降低线路绞入活动部件的风险，提高执行机构的可靠性。另外，壳体1内各部件采用这样的布局形式，整体结构非常紧凑，对空间的占用少且规整，有利于执行机构的规整化和小型化。

如图6所示，电机3采用与齿条2平行布置的布局形式，即电机3的转轴大体与齿条2方向平行，这并不意味着必须严格平行布置，两者的夹角在±5°范围内均是较佳的布局形式，两者的夹角在±15°范围内也是可行的布局形式。

如图6所示，电路板6上紧邻电机3接线端子的位置设有对应电机3的连接端子，电机3的接线端子与电路板6上对应电机3的连接端子之间通过线路连接。由于电路板6布置于齿条2、传动齿轮组和电机3包绕形成一半开放的容纳区域内，电路板6与电机3直接紧靠在一起，因此电路板6与电机3可以采用极短的导线连接，即使在不对该导线采取辅助固定措施的情况下，该导线依然能保持原有的位置，避免了挤伤的风险。对于电机3，其接线端子较佳是位于电机3的尾部，即设置在远离传动齿轮组的位置。

如图6所示，壳体1的侧壁上还设有电气接口7，气接口7正对电机3的尾部；电电路板6上紧邻电气接口7的位置设有对应电气接口7的连接端子，电气接口7与电路板6上对应电气接口7的连接端子之间通过线路连接。由于电路板6布置于齿条2、传动齿轮组和电机3包绕形成一半开放的容纳区域内，电路板6可以与电机3尾部的电气接口7紧靠在一起，因此电路板6与电气接口7之间也可以采用极短的导线连接，即使在不对该导线采取辅助固定措施的情况下，该导线依然能够保持在原有位置上，避免被挤伤。

如图6所示，在第二区域内紧邻齿条2的位置间隔地布置第一抵靠柱13和第二抵靠柱14，第一抵靠柱13和第二抵靠柱14均抵靠在齿条2的背面，从背面支撑齿条2与传动齿轮组紧密啮合。在第一抵靠柱13与第二抵靠柱14之间的间隔区域内且紧邻齿条2的位置一高一低且彼此靠近地布置第一触发元件81和第二触发元件82。齿条2滑动时，齿条2上被第一触发元件81所扫过的路径记为第一路径21，齿条2上被第二触发元件82所扫过的路径记为第二路径22。

如图8所示，在齿条2的第一路径21上设有用于触发第一触发元件81的第一定位部23，在齿条2的第二路径22上设有用于触发第二触发元件82的第二定位部24。随着齿条2的移动，当第一定位部23运动至第一触发元件81位置时，第一触发元件81被触发，当第二定位部24运动至第二触发元件82位置时，第二触发元件82被触发。这样一来，根据第一触发元件81和第二触发元件82是否被触发的不同情况，即可确定齿条2是否滑动至预先设定的位置上，例如可以在齿条2预先设定合理第一定位部23和第二定位部24的位置，使第一定位部23触发第一触发元件81时置物架恰好完全打开，第二定位部24触发第二触发元件82时置物架恰好完全关闭，这样即可方便地确定置物架的开闭状态，为自动控制提供准确可靠的位置依据。

如图6所示，第一触发元件81和第二触发元件82均为微动开关，第一定位部23和第二定位部24均为设置在齿条2背面的凹陷，这是一种经济且可靠的方案。当然，触发元件与定位部的配合也可以选择其他形式，例如触发元件还可以是光电传感器、接近开关、振动传感器、压力传感器、磁感应开关等不同的形式，定位部还可以是凸起、磁性件等不同的形式。

电路板6上靠近触发元件的位置设有对应触发元件的连接端子，触发元件与电路板6上对应触发元件的连接端子之间通过线路连接。如图9所示，在第二区域内布置有线槽11，线槽11从齿条2侧面绕过齿条2，形成从触发元件至电路板6的引线通道，该引线通道大体为图中弯曲虚线所示意的路径，连接在触发元件与电路板6之间的线路嵌入线槽11中。这样设置，使触发元件与电路板6之间通过较短的线路连接，并且线路嵌入线槽11，线槽11作为一种保护结构提供物理屏障，防止齿条2对线路造成挤压和碰撞，减少线路受到外界力的影响，从而保护线路的完整性和稳定性。

较佳地，第一触发元件81和第二触发元件82的接线端子均位于远离齿条2的一侧，且第一触发元件81和第二触发元件82的接线端子相距线槽11的直线距离均不超过15.0mm。

作为进一步的优选方案，如图10所示，线槽11沿着壳体1内侧壁布置，沿着线槽11还间隔地布置有若干卡紧块12，卡紧块12在线槽11两侧内壁上交替布置，使线路嵌入线槽11更加稳定牢靠。

如图8所示，传动齿轮组中包括电磁离合器41，电磁离合器41具有动力连接状态和动力分离状态；当电磁离合器41处在动力连接状态时，电机3的转动与齿条2的滑动彼此联动，当电磁离合器41处在动力分离状态时，电机3的转动与齿条2的滑动彼此独立。通过控制电磁离合器41的状态，可以实现手动操作和自动操作之间的平顺切换。当需要手动操作时，可以将电磁离合器41置于动力分离状态，此时电机3的阻力不会影响齿条2的滑动，用户可以直接通过手动操作控制置物架的进出。而当需要自动操作时，可以将电磁离合器41置于动力连接状态，此时电机3的转动会与齿条3的滑动相联动，从而执行机构可以推动置物架的自动进出。

另外需要说明的是，图8所示的传动齿轮组是一种优选的形式，实际应用时可以根据所需的传动比大小等要求来合理调整传动齿轮组的组成，例如还可以包括以及结合直齿轮、斜齿轮、蜗轮、蜗杆、内齿轮、锥齿轮、链传动、曲柄连杆传动、行星齿轮传动等各类传动形式中的一种或多种。

以上实施方式是示例性的，其目的是说明本实用新型的技术构思及特点，以便熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直线运动执行机构，其特征在于：包括壳体（1）、与所述壳体（1）滑动配合连接的齿条（2），还包括设于所述壳体（1）内的电机（3）、传动齿轮组、触发元件和电路板（6）；所述传动齿轮组动力连接在所述电机（3）和齿条（2）之间，接受电机（3）输出的扭矩并带动齿条（2）滑动；所述齿条（2）将所述壳体（1）的内腔分隔为两个区域，其中靠近齿条（2）齿面的区域记为第一区域，靠近齿条（2）背面的区域记为第二区域；所述电机（3）、传动齿轮组和电路板（6）均位于所述第一区域内，所述传动齿轮组布置在紧邻齿条（2）的部位，所述电机（3）布置在与齿条（2）间隔一段距离的位置，所述齿条（2）、传动齿轮组和电机（3）包绕形成一半开放的容纳区域，在所述容纳区域内布置所述电路板（6）；所述触发元件位于所述第二区域内，所述齿条（2）上具有定位部，所述定位部移动至所述触发元件位置时引起触发元件发出触发信号。

2.根据权利要求1所述的直线运动执行机构，其特征在于：所述电路板（6）上紧邻电机（3）接线端子的位置设有对应电机（3）的连接端子，电机（3）的接线端子与电路板（6）上对应电机（3）的连接端子之间通过线路连接。

3.根据权利要求2所述的直线运动执行机构，其特征在于：所述壳体（1）的侧壁上还设有电气接口（7），所述电气接口（7）与所述电路板（6）之间线路连接。

4.根据权利要求3所述的直线运动执行机构，其特征在于：所述电机（3）与所述齿条（2）平行布置，所述电机（3）的接线端子位于电机（3）的尾部；所述电气接口（7）正对电机（3）的尾部；所述电路板（6）上紧邻电气接口（7）的位置设有对应电气接口（7）的连接端子，电气接口（7）与电路板（6）上对应电气接口（7）的连接端子之间通过线路连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的直线运动执行机构，其特征在于：所述触发元件包括第一触发元件（81）和第二触发元件（82），在所述第二区域内紧邻齿条（2）的位置高低布置所述第一触发元件（81）和第二触发元件（82）；所述齿条（2）滑动时，齿条（2）上被第一触发元件（81）所扫过的路径记为第一路径（21），齿条（2）上被第二触发元件（82）所扫过的路径记为第二路径（22）；在所述齿条（2）的第一路径（21）上设有可触发第一触发元件（81）的第一定位部（23），在所述齿条（2）的第二路径（22）上设有可触发第二触发元件（82）的第二定位部（24）。

6.根据权利要求5所述的直线运动执行机构，其特征在于：所述电路板（6）上靠近所述触发元件的位置设有对应触发元件的连接端子，触发元件与电路板（6）上对应触发元件的连接端子之间通过线路连接；在所述第二区域内布置有线槽（11），所述线槽（11）从齿条（2）侧面绕过齿条（2），形成从触发元件至电路板（6）的引线通道，连接在触发元件与电路板（6）之间的线路嵌入所述线槽（11）中。

7.根据权利要求6所述的直线运动执行机构，其特征在于：所述线槽（11）沿着壳体（1）内侧壁布置，沿着所述线槽（11）还间隔地布置有若干卡紧块（12），所述卡紧块（12）在所述线槽（11）两侧内壁上交替布置。

8.根据权利要求6所述的直线运动执行机构，其特征在于：所述第一触发元件（81）与第二触发元件（82）紧邻设置，所述第一触发元件（81）和第二触发元件（82）的接线端子均位于远离所述齿条（2）的一侧，且第一触发元件（81）和第二触发元件（82）的接线端子相距线槽（11）的直线距离均不超过15.0mm。

9.根据权利要求5所述的直线运动执行机构，其特征在于：在所述第二区域内紧邻齿条（2）的位置间隔地布置第一抵靠柱（13）和第二抵靠柱（14），所述第一抵靠柱（13）和第二抵靠柱（14）均抵靠在所述齿条（2）的背面；所述第一触发元件（81）与第二触发元件（82）均设置在第一抵靠柱（13）与第二抵靠柱（14）之间的间隔区域内。

10.根据权利要求5所述的直线运动执行机构，其特征在于：所述传动齿轮组包括电磁离合器（41），电磁离合器（41）具有动力连接状态和动力分离状态；当电磁离合器（41）处在动力连接状态时，电机（3）的转动与齿条（2）的滑动彼此联动，当电磁离合器（41）处在动力分离状态时，电机（3）的转动与齿条（2）的滑动彼此独立。