CN2396234Y - 自锁式螺杆致动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的自锁式螺杆致动器设计一新式的螺杆致动器自锁机构,且为提高螺杆致动器自锁的效果,该自锁机构特别被设置于螺杆致动器的传动轴上;前述的自锁机构装置于螺杆致动器的传动轴上具有较好的自锁效果且马达主动驱动的效率也较佳。

Description

自锁式螺杆致动器

本实用新型是关于一种螺杆致动器，特别是一种受到轴向推力时，具自锁功能的螺杆致动器。

螺杆致动器一般由外壳、马达、传动轴及出力轴所组成，马达将旋转动力经由传动轴传至出力轴上，出力轴则具一螺杆轴，而螺帽将螺杆轴的旋转动力转换成一直线的推力，以带动工作物。

习知的螺杆致动器大致有使用滚珠螺杆带动，及使用ACME螺杆带动两种。滚珠螺杆由于机械传动效率高，当螺帽受到轴向推力时，滚珠螺杆可将轴向的推力转换成螺杆轴旋转的动力，并没有自锁的作用；ACME螺杆由于机械传动效率比较差，某些导程角较小的规格，当受到轴向推力时，螺杆轴和螺帽间的滑动磨擦阻力大于推力在滑动面上的分力，螺杆轴产生自锁的作用，但是对导程角较大的规格，则当受到轴向推力时，螺杆轴和螺帽间的正向力较小，导致滑动磨擦阻力小于推力在滑动面上的分力，螺杆轴无法达到自锁的效果。

螺杆致动器以电动马达动力推动或拉动工作物后，为使工作物位置保持固定，螺杆致动器需有自锁煞车的力量，以保持工作物的位置，不致由外力反推而回复原来的位置。在习知的技术，例如专利EP0662573及US5910692，为使螺杆致动器应用时具有自锁煞车功能，在螺杆轴的肩部上加装一自锁机构，以使螺杆致动器达成自锁的要求。但是在螺杆轴的肩郭上加装自锁机构需要加长螺杆轴的肩部长度，此导致螺杆致动器的总长需加大，或者致动的行程必需缩减，此增加材料及制作成本，且造成使用上的限制增加。

本实用新型的目的为克服习知技术的缺点，提供一种自锁式螺杆致动器，其可提高螺杆致动器自锁的效果。

本实用新型一种自锁式螺杆致动器，至少包含一外壳、一马达、一传动轴及一出力轴；其中马达的旋转中心上具有一蜗杆，而蜗杆和传动轴上的蜗轮相咬合而将马达的动力传至传动轴；传动轴和出力轴间以齿轮传送动力，出力轴上含有一螺杆轴及一螺帽，且传动轴上设有一防止出力轴因自重下滑的机构。

其中的防止出力轴自重下滑机构包含前述的蜗轮延伸出的一导引面、一压缩弹簧、一楔形机构及导引圆柱，其中压缩弹簧接触导引圆柱，导引圆柱和前述的导引面接触。

其中的楔形机构上设有散热片设计。

本实用新型的自锁式螺杆致动器设计一新式的螺杆致动器自锁机构，自锁机构特别被设置于螺杆致动器的传动轴上。由于螺杆致动器上的螺帽在受工作物的负荷后，会将负荷转换成螺杆轴旋转的动力，但在转换的过程中，有能量的损失；同理在传动轴和出力轴之间，以齿轮组来传动扭矩，由于齿轮组的能量损失高，故也会有大量的扭矩损失。因此即使传动轴和出力轴间的齿轮比为1∶1，则虽然两轴的转速相同，而其扭矩却不同，由于能量的损失，被带动轴的扭矩会较小。当螺杆致动器上的螺帽受工作物的负荷后，负荷转换成螺杆轴旋转的动力，如欲锁住螺杆轴，使螺杆轴不旋转，则由传动轴端来锁持会明显较从出力轴锁持的力矩小，故本实用新型的螺杆致动器上具有较习知螺杆致动器佳的自锁效果。相反地，当马达主动驱动以带动出力轴旋转时，由于是以传动轴去带动出力轴，故自锁机构装置于传动轴时，自锁机构的扭力对螺杆致动器出力的影响也较自锁机构装置于出力轴时低。是故将自锁机构装置于螺杆致动器的传动轴上具有较好的自锁效果且马达主动驱动的效率也较佳。由于机械传动机构能量损失的考量，如若将自锁机构装置于马达轴上，理论上其锁定力量会最大，但因马达的转速太快，具有容易发热的缺点，故自锁机构装置于传动轴上为最合适的设计。

本实用新型自锁机构的楔形机构上可附设散热片设计，以达良好散热效果。工作物被升起而产生的能量，在下降时部分会消耗在自锁机构上，散热片可增加将热量散发至空气中的能力，而减少传回到马达上的热量，以避免马达迅速升温而失去扭力。

螺杆致动器一般的使用为推工作物上升之用，但如设计为拉工作物上升之用时，则仅需将螺杆的旋向，左旋或右旋互换，或改换自锁机构的方向即可。

为方便进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请详细参阅以下有关本实用新型的较佳实施例，然而此实施例及图式仅供说明及参考用，而非用以对本实用新型做任何限制者；有关的附图为：

图1为本实用新型的自锁式螺杆致动器的一例的示意图；

图2为当传动轴逆时钟旋转时图1的A-A部分剖视图；

图3为图2的B-B剖视图；

图4为当传动轴顺时钟旋转时图1的A-A部分剖视图；

图5为自锁机构的另一例的示意图；以及

图6为自锁机构加设散热片的示意图。

图1为本实用新型的自锁式螺杆致动器的一例的示意图，螺杆致动器由马达1、传动轴2、出力轴3及外壳4构成。当螺杆致动器主动驱动时，马达1主动旋转，蜗杆11设于马达1的心轴上，以带动传动轴2上的蜗轮21旋转，蜗轮21旋转带动心轴22及伞齿轮25旋转，经由出力轴的伞齿轮34和传动轴2的伞齿轮25的咬合，将旋转动力传到螺杆轴32，螺杆轴32上装有轴承35以减少旋转的阻力；螺帽33锁固在延伸管31上而限制其转动，由螺杆轴32和螺帽33间相对旋转，带动螺帽33移动，而使延伸管31伸长或缩收。外管41套于延伸管31的外侧以导引延伸管31的伸缩。即马达1正向或反向旋转时，动力可传到延伸管31上作前进与后退。反之，当马达电源切断后马达1不作动时，延伸管31受工作物的负荷，负荷自延伸管31经由螺帽33、螺杆轴32、伞齿轮34，25、蜗轮21、蜗杆11，回传至马达1，此时，马达1由于不作动，其永久磁铁提供的扭力不足以克服工作物回传的力量，可能造成马达1被工作物的负荷带动而旋转，造成工作物位置的滑动。为使工作物不致滑动，图1本实用新型的自锁式螺杆致动器设计有一自锁机构21，23，24，以避免工作物异常滑动。

为较清楚了解本实用新型的自锁机构，请参考图2及图3，图2为当传动轴逆时钟旋转时图1的A-A部分剖视图，而图3为图2的B-B剖视图。由图2显示自锁机构主要包含蜗轮21、楔形机构23、导引圆柱24及压缩弹簧26，当蜗轮21逆时钟旋转时，蜗轮21的导引面211逆时钟旋转而将导引圆柱24轻微地推向压缩弹簧26；楔形机构23上具楔形面231，当导引圆柱24被推向压缩弹簧26时，导引圆柱24和楔形面231间几乎无接触力，此时蜗轮21几乎能够自由传递动力。图3的剖视图可看到传动轴2上各元件详细的相对位置。

图4为蜗轮21顺时钟旋转时的自锁机构部分剖视图。当蜗轮21顺时锺旋转时，导引面211也顺时锺旋转，此时导引圆柱24因受压缩弹簧26的轻微推挤，导引圆柱24和导引面211及楔形面231皆轻微接触，导引面211顺时钟旋转时带动导引圆柱24轻微地相对于楔形面231逆时钟旋转，导引圆柱24被带往楔形面的狭窄楔形空间中，由于导引圆柱24和导引面211间的正向力急速增加，正向力大则其相对的磨擦力也大，螺杆致动器因此可具有防止工作物下滑的自锁作用。当马达1主动驱动使蜗轮21顺时钟旋转时，此时蜗轮21和导引圆柱24间也会产生磨擦力，但因工作物向下移动产生的扭矩和马达的扭矩的方向是同向的，故两力的合成力可克服导引圆柱24的磨擦阻力，使马达驱动工作物下移动。

导引圆柱24和蜗轮21间的摩擦力大小，和楔形面231与导引圆柱24的接触角、导引圆柱24的长度、数目等有关，图5为自锁机构的另一例的示意图，图中的自锁机构具三支导引圆柱24及两个楔形面231、232，其中两楔形面231、232各和前后两导引圆柱24接触，而中间的导引圆柱则并不用以产生自锁力量，而是用以使前后两导引圆柱24的旋转方向相同之用。对于不同的负荷需求，可设计及实验以得到合适的煞车力量，使此力量能够自锁煞住工作物的反作用力量，使工作物不致受重力而移动，且马达主动反向旋转时，力量可大于此煞车力，以便马达可以自由控制工作物移动。

螺杆致动器一般的使用为推工作物上升之用，但如设计为拉工作物上升的用时，则螺杆致动伸长时所受的负荷较小，而螺杆致动器缩短时的负荷较大，对于如此需求的场合，只需将螺杆的旋向，左旋或右旋互换，或改变伞齿轮25的锥度方向，或改换自锁机构的方向即可。

为减少自锁机构在马达主动驱动时磨擦产生的温升，图6为自锁机构加设散热片的示意图，本实用新型的自锁机构的楔形机构上可附设散热片233设计，以达良好的散热效果。工作物被升起而产生的能量，在下降时部分会消耗在自锁机构上，散热片233可增加将热量散发至空气中的能力，而减少传回到马达1上的热量，以避免马达迅速升温而失去扭力。

Claims (3)

1.一种自锁式螺杆致动器，至少包含一外壳、一马达、一传动轴及一出力轴；其特征在于，其中马达的旋转中心上具有一蜗杆，而蜗杆和传动轴上的蜗轮相咬合而将马达的动力传至传动轴；传动轴和出力轴间以齿轮传送动力，出力轴上含有一螺杆轴及一螺帽，且传动轴上设有一防止出力轴因自重下滑的机构。

2.根据权利要求1所述的自锁式螺杆致动器，其特征在于，其中的防止出力轴自重下滑机构包含前述的蜗轮延伸出的一导引面、一压缩弹簧、一楔形机构及导引圆柱，其中压缩弹簧接触导引圆柱，导引圆柱和前述的导引面接触。

3.根据权利要求1所述的自锁式螺杆致动器，其特征在于，其中的楔形机构上设有散热片设计。

Images