TW201600764A - 線性致動裝置及其緩衝機構 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種線性致動裝置，包括齒輪箱、馬達結構、導螺桿、伸縮管、快釋機構及緩衝機構，馬達結構連接齒輪箱；導螺桿的一部分容置在齒輪箱內另一部分凸伸出；伸縮管具有與導螺桿螺接傳動的螺帽；快釋機構容置在齒輪箱內，快釋機構包含套接在導螺桿的圓筒聯結部件及蝸輪構件，圓筒聯結部件跟隨導螺桿轉動，蝸輪構件受馬達結構的驅動且可選擇性地對應圓筒聯結部件產生離合；緩衝機構套設在導螺桿的外周緣且介於螺帽和齒輪箱之間。藉此，可吸收伸縮管在快速下降過程中所產生的衝擊力。

Description

線性致動裝置及其緩衝機構

本發明係有關一種線性致動裝置，尤指一種線性致動裝置及其緩衝機構。

將線性致動裝置(Linear Actuator)安裝在電動病床、跑步機、輪椅等各方面，以做為位置的高低或仰角大小的調整變換，已是相當的常見和廣被接受；其中在對病患進行急救處理過程時，通常是透過一快釋機構來對致動裝置做快速釋放，如此可使病床能做迅速的調整變換，以爭取最寶貴的黃金救援時間，但在快速釋放的過程中，也因為快速的下墜所產生的衝擊極易造成病人可能的傷害，如何在快速的下墜停止前提供一緩衝作用，則為本發明所研究的主要課題。

習知的線性致動裝置，主要包括一馬達、一傳動機構及一快釋機構，馬達具有一蝸桿，而傳動機構包含一導螺桿及套接於導螺桿且與前述蝸桿囓合傳動的一蝸輪，快釋機構包括二圓筒聯接部件，其中的一圓筒聯接部件固接在導螺桿並跟隨導螺桿轉動，另一圓筒聯接部件固接在蝸輪並跟隨蝸輪轉動，在各圓筒聯接部件的對應端設有扭矩傳動元件，利用各圓筒聯接部件之間的離合，來使導螺桿和蝸輪一起傳動或脫離傳動。

然而，習知線性致動裝置，在實際使用上仍存在有下述之問題點，由於其是在線性致動裝置的旁邊另外加裝一氣壓棒來提供緩衝功能，但外加一氣壓棒將使病床結構複雜連帶也使製造成本增加。另在重力加速度的作用下所產生的衝擊力道，往往皆遠大於氣壓棒所能承受的負載，不僅易讓 氣壓棒產生損壞，而且對於病患的保護又欠缺周全，而亟待加以克服解決。

本發明之一目的，在於提供一種線性致動裝置及其緩衝機構，其係可吸收伸縮管在快速下降過程中所產生的衝擊力。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種 線性致動裝置，包括一齒輪箱、一馬達結構、一導螺桿、一伸縮管、一快釋機構及一緩衝機構，該馬達結構連接該齒輪箱；該導螺桿的一部分容置在該齒輪箱內，另一部分凸伸出該齒輪箱的外部；該伸縮管具有與該導螺桿螺接傳動的一螺帽；該快釋機構容置在該齒輪箱內，該快釋機構包含套接在該導螺桿的一圓筒聯結部件及形成在該圓筒聯結部件側邊的一蝸輪構件，該圓筒聯結部件跟隨該導螺桿轉動，該蝸輪構件受該馬達結構的驅動且可選擇性地對應該圓筒聯結部件產生離合；該緩衝機構套設在該導螺桿的外周緣且介於該螺帽和該齒輪箱之間。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種線性致動裝置的緩衝機構，所述線性致動裝置包括一齒輪箱、一導螺桿及一伸縮管，所述伸縮管具有與所述導螺桿螺接傳動的一螺帽，該緩衝機構套設在所述導螺桿的外周緣且介於所述螺帽和所述齒輪箱之間。

本發明還具有以下功效，利用板片所捲繞成的螺旋彈簧，具有較大的軸向承受力來承受各種不同大小的負載。藉由第一限位環和插腳的設置，不僅可穩定的對螺旋彈簧的一端進行固持，以令螺旋彈簧不產生徑向偏擺來承受衝擊力，進而可防止螺旋彈簧因為不正的作用力所產生的變形損壞。利用第二限位環固接在齒輪箱的承接口內，可提供螺旋彈簧不產生位移以作為軸向的限制作用。

10‧‧‧齒輪箱

11‧‧‧左殼體

12‧‧‧右殼體

13‧‧‧承接口

131‧‧‧嵌槽

14‧‧‧通槽

15‧‧‧樞接座

20‧‧‧馬達結構

21‧‧‧下殼罩

22‧‧‧馬達

221‧‧‧蝸桿

23‧‧‧上殼罩

30‧‧‧導螺桿

301‧‧‧定位段

31‧‧‧前軸承

32‧‧‧後軸承

40‧‧‧伸縮管

41‧‧‧內管體

42‧‧‧螺帽

421‧‧‧導塊

43‧‧‧耐衝擊件

50‧‧‧快釋機構

51‧‧‧圓筒聯結部件

511‧‧‧定位孔

512‧‧‧凸鍵

52‧‧‧蝸輪構件

521‧‧‧離合段

522‧‧‧受推段

523‧‧‧齒輪段

524‧‧‧鍵槽

53‧‧‧壓縮彈簧

54‧‧‧套環

55‧‧‧徑向軸承

60‧‧‧緩衝結構

61‧‧‧螺旋彈簧

62‧‧‧第一限位環

621‧‧‧插腳

63‧‧‧第二限位環

631‧‧‧凸緣

64‧‧‧插座

70‧‧‧外管體

701‧‧‧導槽

80‧‧‧扳拉機構

81‧‧‧扳柄

811‧‧‧撥動臂

82‧‧‧拉桿組件

821‧‧‧拉桿

822‧‧‧移動塊

823‧‧‧復位彈簧

90‧‧‧後支座

95‧‧‧前支座

圖1係本發明線性致動裝置的組合示意圖。

圖2係本發明之外管、緩衝機構和導螺桿的立體分解圖。

圖3係本發明之馬達結構、齒輪箱和導螺桿的立體分解圖。

圖4係本發明之快釋機構的立體分解圖。

圖5係本發明之快釋機構和導螺桿的組合剖視圖。

圖6係本發明線性致動裝置的組合剖視圖。

圖7係本發明線性致動裝置的使用狀態剖視圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本 發明加以限制者。

請參閱圖1至圖6所示，本發明係提供一種線性致動裝置及其緩衝機構，其中線性致動裝置主要包括一齒輪箱10、一馬達結構20、一導螺桿30、一伸縮管40、一快釋機構50及一緩衝結構60。

在圖3揭示的齒輪箱10主要包含一左殼體11及對應左殼體11罩合的一右殼體12，各殼體11、12皆呈一半圓弧狀，藉以透過螺絲等螺固元件組接成一中空圓筒體，在齒輪箱10的前側形成有一承接口13，並在承接口13的內壁面設有一嵌槽131；另在各殼體11、12的相對應位置分別開設有一通槽14及在通槽14的邊緣形成有一樞接座15。

承上，馬達結構20主要包含一下殼罩21、一馬達22及一上殼罩23，馬達22容置在下殼罩21內，並自馬達22的中心延伸出一蝸桿221，上殼罩23對應下殼罩21罩合並將前述的齒輪箱10包覆固定，可透過螺絲等螺固元件對下殼罩21和上殼罩23進行組接，其中蝸桿221是延伸進入齒輪箱10內部，而馬達22則透過其內部的磁極、線圈和電流等的運作以令蝸桿221可產生正、反方向的旋轉。

在圖3、圖5和圖6揭示的導螺桿30透過一前軸承31和一後軸承32的支承而使後段區域形成在齒輪箱10內，導螺桿30的其餘部分則凸伸出齒輪箱10的外部，此導螺桿30為一非自鎖性導螺桿，即是當伸縮管40被限制而不能產生旋轉時，在伸縮管40受軸向推力或壓力的作用下，將使導螺桿30能夠相對於伸縮管40做自由旋轉，以令伸縮管40產生線性位移。另在導螺桿30的螺牙端部設有一定位段301(見於圖2)，此定位段301具有二相互平行的平面。

在圖2揭示的伸縮管40包含一內管體41及固定在內管體41端部的一螺帽42，其中內管體41是套設在導螺桿30的外周緣，螺帽42是與前述的導螺桿30相互螺接傳動，由於螺帽42為以塑鋼(P.O.M)等材質所製成，因此伸縮管40更包含一耐衝擊件43，其是以強度和硬度皆高的金屬材料所製成，耐衝擊件43固定在螺帽42遠離內管體41的端面上。

在圖4、圖5和圖6揭示的快釋機構50容置在齒輪箱10內，且其包含一圓筒聯結部件51及一蝸輪構件52，圓筒聯結部件51套接在導螺桿30，蝸輪構件52亦套接在導螺桿30且形成在圓筒聯結部件51的一側邊，在圓筒聯結部件51的中心形成有一定位孔511，此定位孔511是對應於前述導螺桿30的定位段301套接，從而使圓筒聯結部件51能夠跟隨導螺桿30做轉動。另在圓筒聯結部件51的外周緣間隔延伸有多數凸鍵512，蝸輪構件52包含一離合段521、自離合段521軸向延伸的一受推段522及自受推段522軸向延伸的一齒輪段523，其中齒輪段523是與前述蝸桿221相互囓合而受驅動，離合段521內部設有供前述各凸鍵512嵌入的多數鍵槽524，從而使蝸輪構件52可選擇性地對應圓筒聯結部件51產生分離或嵌合。

承上，快釋機構50還包含一壓縮彈簧53、套環54和一徑向軸承55，壓縮彈簧53的一端套接在蝸輪構件52，壓縮彈簧53的另一端則容置在套環54內，徑向軸承55則被夾掣在前述的後軸承32和套環54之間，徑向軸承55是提供壓縮彈簧53、套環54跟隨蝸輪構件52旋轉時的順暢性。

在圖2和圖6揭示的緩衝機構60套設在導螺桿30的外周緣且介於螺帽42和齒輪箱10之間。緩衝機構60包括一螺旋彈簧61、一第一限位環62及一第二限位環63，螺旋彈簧61為板片狀工具鋼所捲繞形成，且此板片的剖斷面為一矩形，螺旋彈簧61的一端穿接在第一限位環62內，第一限位環62的周面向外凸伸有二插腳621，在平行於伸縮管40的移動路徑設有一插座64，前述插腳621對應於插座64插接，藉以提供螺旋彈簧61不產生偏擺以作為徑向的限制作用，前述的耐衝擊件43是以朝向第一限位環62的方向固定在螺帽42端部。螺旋彈簧61的另一端容置在第二限位環63內，第二限位環63固接在前述齒輪箱10的承接口13內，並在第二限位環63的外周緣凸伸有嵌入前述嵌槽131的一凸緣631，此第二限位環63主要是用以提供螺旋彈簧61不產生位移以作為軸向的限制作用。

在圖2和圖6揭示，本發明的線性致動裝置更包括一外管體70，此外管體70是沿著導螺桿30的外周緣套設，且外管體70的一端是與前述的齒輪箱10相互抵接並被下殼罩21和上殼罩23包覆固定，前述伸縮管35穿接在外管體70內部，並透過在外管體70內壁設有複數導槽701及在螺帽42的外周面凸伸有分別與各導槽701嵌合的複數導塊421，從而使伸縮管35僅能夠相對於外管體70做軸向線性移動。

在圖3揭示，本發明的線性致動裝置更包括一扳拉機構80，此扳拉機構80主要包含一扳柄81和一拉桿組件82，其中扳柄81呈一U字型，透過螺栓等元件穿設樞接在前述齒輪箱10的各樞接 座15，在扳柄81的開口端向內延伸有一對撥動臂811，此對撥動臂811是對應於前述通槽14伸入齒輪箱10內部，且撥動臂811抵貼在前述 蝸輪構件52的受推段522端面位置(見於圖6)。拉桿組件82安裝在馬達結構20的上殼罩23，且其主要包含一 拉桿821、固定在拉桿821上一移動塊822及一復位彈簧823，拉桿821穿接上殼罩23，移動塊822則對應於扳柄81的封閉端套接，復位彈簧823則彈性夾掣在上殼罩23的內壁面和 移動塊822之間。

在圖3和圖7揭示，本發明的線性致動裝置更包括一後支座90和一前支座95，後支座90是套設後軸承32並被齒輪箱10的各殼體11、12固定，前支座95套接在伸縮管40遠離螺帽42的端部。

請參閱圖6所示，操作時是將後支座90和前支座95分別固定在一電動病床(圖未示出)上，利用蝸桿221的旋轉來驅使蝸輪構件52轉動，並以蝸輪構件52帶動導螺桿30旋轉，由於伸縮管40是被外管體70所拘限，因此在導螺桿30旋轉的過程中，伸縮管40將相對於導螺桿30產生軸向的線性移動，進而令電動病床的前段產生仰起的動作。

請參閱圖7所示，當病患在急救過程中必須以平躺方式來進行電擊等動作時，拉動拉桿821以令移動塊822驅動扳柄81，扳柄81將以樞接座15為旋轉中心產生逆時針方向的旋動，此時各撥動臂811將推動蝸輪構件52朝遠離圓筒聯結部件51的方向移動，以令圓筒聯結部件51的凸鍵512和蝸輪構件52的鍵槽524產生脫離釋放，利用病患的自身重量或醫護人員對電動病床的前段施加壓力，伸縮管40在承受前述的壓力後，將令導螺桿30產生快速旋轉而縮入外管體70內，以耐衝擊件43直接衝擊在第一限位環62，並且藉助螺旋彈簧61的彈性作用力和回復力，來吸收伸縮管40和螺帽42在快速下降時的衝擊力。

綜上所述，本發明之線性致動裝置及其緩衝機構，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

30‧‧‧導螺桿

301‧‧‧定位段

31‧‧‧前軸承

40‧‧‧伸縮管

41‧‧‧內管體

42‧‧‧螺帽

421‧‧‧導塊

43‧‧‧耐衝擊件

60‧‧‧緩衝結構

61‧‧‧螺旋彈簧

62‧‧‧第一限位環

621‧‧‧插腳

63‧‧‧第二限位環

631‧‧‧凸緣

70‧‧‧外管體

701‧‧‧導槽

95‧‧‧前支座

Claims (16)

1. 一種線性致動裝置，包括:
   一齒輪箱；
   一馬達結構，連接該齒輪箱；
   一導螺桿，一部分容置在該齒輪箱內，另一部分凸伸出該齒輪箱的外部；
   一伸縮管，具有與該導螺桿螺接傳動的一螺帽；
   一快釋機構，容置在該齒輪箱內，該快釋機構包含套接在該導螺桿的一圓筒聯結部件及形成在該圓筒聯結部件側邊的一蝸輪構件，該圓筒聯結部件跟隨該導螺桿轉動，該蝸輪構件受該馬達結構的驅動且可選擇性地對應該圓筒聯結部件產生離合；以及
   一緩衝機構，套設在該導螺桿的外周緣且介於該螺帽和該齒輪箱之間。
2. 如請求項1所述之線性致動裝置，其中該緩衝機構包括一螺旋彈簧，該螺旋彈簧為以板片所捲繞形成。
3. 如請求項2所述之線性致動裝置，其中該緩衝機構更包括一第一限位環，該螺旋彈簧的一端穿接在該第一限位環內。
4. 如請求項3所述之線性致動裝置，其中該緩衝機構更包括一第二限位環，該齒輪箱形成有一承接口，該第二限位環固接在該承接口，該螺旋彈簧的另一端容置在該第二限位環內。
5. 如請求項4所述之線性致動裝置，其中該承接口的內壁面設有一嵌槽，該第二限位環的外周緣凸伸有嵌入該嵌槽的一凸緣。
6. 如請求項3所述之線性致動裝置，其中該第一限位環的周面凸伸有複數插腳，在平行於該伸縮管的移動路徑設有一插座，各該插腳對應該插座插接。
7. 如請求項3所述之線性致動裝置，其中該伸縮管更包含一耐衝擊件，該耐衝擊件固定在該螺帽朝向該第一限位環的端面上。
8. 如請求項1所述之線性致動裝置，其中該蝸輪構件包含一離合段、自該離合段軸向延伸的一受推段及自該受推段軸向延伸的一齒輪段，該離合段對應該圓筒聯結部件結合，該馬達結構包含一馬達，該馬達的中心延伸出一蝸桿，該齒輪段受該蝸桿驅動。
9. 如請求項8所述之線性致動裝置，其更包括一扳拉機構，該扳拉機構包含一扳柄和一拉桿組件，該扳柄樞接在該齒輪箱，該扳柄延伸有一組撥動臂，各該撥動臂分別抵貼在該 受推段側邊，該馬達結構包含一上殼罩，該拉桿組件安裝在該上殼罩，該拉桿組件包含一拉桿、固定在該拉桿的一移動塊及一復位彈簧，該移動塊套接該扳柄，該復位彈簧套接該拉桿且彈性夾掣在該上殼罩和該移動塊之間。
10. 如請求項1所述之線性致動裝置，其中該快釋機構更包含一壓縮彈簧、一套環和一徑向軸承，該壓縮彈簧的一端套接在該蝸輪構件，該壓縮彈簧的另一端容置在該套環內，該徑向軸承的端面抵接在該套環側邊。
11. 一種線性致動裝置的緩衝機構，所述線性致動裝置包括一齒輪箱、一導螺桿及一伸縮管，所述伸縮管具有與所述導螺桿螺接傳動的一螺帽，該緩衝機構套設在所述導螺桿的外周緣且介於所述螺帽和所述齒輪箱之間。
12. 如請求項11所述之線性致動裝置的緩衝機構，其中該緩衝機構包括一螺旋彈簧，該螺旋彈簧為以板材所捲繞形成。
13. 如請求項12所述之線性致動裝置的緩衝機構，其中該緩衝機構更包括一第一限位環，該螺旋彈簧的一端穿接在該第一限位環內。
14. 如請求項13所述之線性致動裝置的緩衝機構，其中該緩衝機構更包括一第二限位環，該第二限位環固接在所述齒輪箱，該螺旋彈簧的另一端容置在該第二限位環內。
15. 如請求項14所述之線性致動裝置的緩衝機構，其中所述齒輪箱設有一嵌槽，在該第二限位環的外周緣凸伸有嵌入所述嵌槽的一凸緣。
16. 如請求項13所述之線性致動裝置的緩衝機構，其中該第一限位環的周面凸伸有複數插腳，在平行於所述伸縮管的移動路徑設有一插座，各該插腳對應該插座插接。