一种可双向自锁的电动推杆的制作方法

【技术领域】

本发明涉及一种可双向自锁的电动推杆，属于线性传动技术领域。

背景技术：

电动推杆，一般也叫线性致动器，其主要工作原理是通过电机驱动传动丝杆转动，传动丝杆上设置传动螺母，传动丝杆转动时带动螺母往复运动，电动推杆上通常设置有自锁装置，以避免电机停止运行后电动推杆在受外力作用时出现滑动，导致电动推杆出现失锁现象，现有电动推杆自锁结构基本采用扭簧方式实现，其主要原理是利用传动丝杆反转时扭簧会抱紧传动丝杆，从而实现制动，但是现有电动推杆上的自锁装置，只能单一地实现在推杆的伸出方向自锁，或者回缩方向自锁，但是同一个推杆却很难有同时能实现两个方向的自锁，即便是有，结构也比较复杂，而且成本比较高。

技术实现要素：

本发明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可双向自锁的电动推杆，能够实现双向自锁，而且结构简单，自锁稳定。

解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可双向自锁的电动推杆，包括外管、内管、传动丝杆和传动螺母，所述传动丝杆转动安装在外管内，所述传动螺母与内管固定连接，所述电动推杆设置有自锁装置，所述自锁装置包括左轴承座、右轴承座和设在左轴承座和右轴承座之间用于贴紧左轴承座或右轴承座的刹车盘，所述左轴承座、右轴承座安装在外管上，所述刹车盘固定安装在传动丝杆上，所述刹车盘的外周套设有自锁扭簧，所述自锁扭簧与左轴承座的外周、右轴承座的外周、刹车盘的外周均过盈配合。

采用本发明的有益效果：

本发明中，自锁装置主要包括刹车盘、左轴承座、右轴承座、自锁扭簧，其中左轴承座和右轴承座分别设在刹车盘的不同侧，自锁扭簧是同时套设在刹车盘、左轴承座、右轴承座外周，并与这三者同时过盈配合，传动丝杆在伸出或回缩时会受到不同方向的轴向力，该轴向力能驱动刹车盘与左轴承座或右轴承座贴紧，当电机是正常运行时，自锁扭簧是处于松开状态，故刹车盘即便与左轴承座或右轴承座之间是紧贴状态，两者之间也不会产生制动力，而当电机停止状态下，传动丝杆是处于被动运行状态，此状态下自锁扭簧是旋紧状态，会夹紧左轴承座或右轴承座，而无论此时传动丝杆是伸出时还是回缩时，刹车盘必然与左轴承座、右轴承座其中之一紧贴，这样左轴承座和右轴承座，其中之一必然会对刹车盘起到制动作用，对于整个电动推杆而言，即无论是推杆在伸出状态，还是回缩状态，只要电机停止运行时，电动推杆的自锁装置均会被触发，从而使得电动推杆具备双向自锁的能力。

另外，本发明中，零部件成本较少，尤其是自锁扭簧，仅采用一个即可，而且组装也较为方便，仅需要将左轴承座、右轴承座插装在同一个自锁扭簧中，整体装入外管中，并让外管对左轴承座、右轴承座完成轴向定位即可。

作为优选，所述自锁扭簧与传动丝杆的旋向相同。

作为优选，左轴承座与刹车盘之间设有左轴承，右轴承座与刹车盘之间设有右轴承。

作为优选，所述外管内固定设有左固定板和右固定板，所述左固定板和右固定板分别位于刹车盘的不同两侧，左固定板和所述左轴承座之间设有左摩擦片，右固定板和右轴承座之间设有右摩擦片。

作为优选，所述左摩擦片包括第一摩擦片和第二摩擦片，第一摩擦片固定安装在左固定板上，第二摩擦片固定安装在左轴承座上，第一摩擦片和第二摩擦片之间设有左垫块。

作为优选，所述右摩擦片包括第三摩擦片和第四摩擦片，第三摩擦片安装在右固定板上，第四摩擦片固定安装在右轴承座上，第三摩擦片和第四摩擦片之间设有右垫块。

作为优选，所述外管内设有定位台阶，所述外管内安装有固定座，所述左固定板、右固定板被定位在定位台阶和固定座之间。

作为优选，所述固定座包括座本体和设在座本体内的调节螺母，所述左固定板和右固定板被定位在调节螺母与定位台阶之间。

作为优选，所述固定座与所述外管通过螺纹连接，所述外管上设有锁紧所述固定座的并紧螺母。

作为优选，所述左固定板和外管的内壁，其中之一设有第一定位筋，另一个上设有与所述第一定位筋匹配的第一定位槽；和/或，所述右固定板和外管的内壁，其中之一设有第二定位筋，另一个上设有与第二定位筋匹配的第二定位槽。

本发明的其他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】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明电动推杆实施例一的爆炸示意图；

图2为本发明电动推杆实施例一的剖视示意图一；

图3为本发明电动推杆实施例一的剖视示意图二；

图4为本发明电动推杆实施例一中固定板与外管的截面示意图；

图5为本发明电动推杆实施例一中多层防护结构的爆炸示意图；

图6为本发明电动推杆实施例一中多层防护结构的剖视示意图；

图7为本发明电动推杆实施例一中电缆线的截面示意图。

【具体实施方式】

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

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发明的限制。

实施例1：

如图1至图4所示，本实施例展示的一种可双向自锁的电动推杆，本实施例主要优选用于太阳能热发电技术中，驱动定日镜来使用，当然也可以用于其他对可双向自锁的电动推杆精度较高的领域中，本实施例中的可双向自锁的电动推杆，其主要结构包括电机，电机传动连接有传动丝杆1，传动丝杆1上连接有传动螺母2，电机是安装在基座内，基座固定连接有外管11，而传动螺母2则固定连接有内管21，当电机带动传动丝杆1转动时，传动螺母2与传动丝杆1发生相对移动。对于整体而言，是实现了内管21与外管11发生相对移动，内管21的最外端则用于驱动定日镜转动。

本实施例中的电动推杆设置有自锁装置，所述自锁装置包括左轴承座31、右轴承座32、刹车盘12和自锁扭簧13，刹车盘12固定设在传动丝杆1上，且位于左轴承座31和右轴承座32之间，从图1和图2所示，左轴承座31和右轴承座32位于刹车盘12的不同两侧，刹车盘12在传动丝杆1受到不同方向的轴向力时用于贴紧左轴承座31或右轴承座32，所述左轴承座31、右轴承座32被轴向定位安装在外管11上，所述刹车盘12的外周套设有自锁扭簧13，所述自锁扭簧13与左轴承座31的外周、右轴承座32的外周、刹车盘12的外周均过盈配合。

传动丝杆1在伸出或回缩时会受到不同方向的轴向力，该轴向力能驱动刹车盘12与左轴承座31或右轴承座32贴紧，当电机是正常运行时，自锁扭簧13是处于松开状态，故刹车盘12即便与左轴承座31或右轴承座32之间是紧贴状态，两者之间也不会产生制动力，而当电机停止状态下，传动丝杆1是处于被动运行状态，此状态下自锁扭簧13是旋紧状态，会夹紧左轴承座31或右轴承座32，而无论此时传动丝杆1是伸出时还是回缩时，刹车盘12必然与左轴承座31、右轴承座32其中之一紧贴，这样左轴承座31和右轴承座32，其中之一必然会对刹车盘12起到制动作用，对于整个电动推杆而言，即无论是推杆在伸出状态，还是回缩状态，只要电机停止运行时，电动推杆的自锁装置均会被触发，从而使得电动推杆具备双向自锁的能力。

另外，本实施例中，零部件成本较少，尤其是自锁扭簧13，仅采用一个即可，而且组装也较为方便，仅需要将左轴承座31、右轴承座32插装在同一个自锁扭簧13中，整体装入外管11中，并让外管11对左轴承座31、右轴承座32完成轴向定位即可。

具体结构：

刹车盘12与传动丝杆1的连接结构：如图1所示，传动丝杆1上设置有横向穿孔101，所示刹车盘12套设在传动丝杆1上，并利用一个插销14固定在传动丝杆1上，与传动丝杆1同步转动。

左轴承座31：朝向刹车盘12的端面内凹设有左轴承槽，左轴承槽内安装有左轴承33，左轴承33位于左轴承座31与刹车盘12之间，设置轴承后能减少左轴承座31与传动丝杆1之间的摩擦，同时也能承担一部分轴向力；左轴承座31远离刹车盘12的一端面径向凸设有限位环，所述自锁扭簧13套设在左轴承座31的外周并被限位环限位。

右轴承座32：与左轴承座31是对称设置，结构一致，不作过多阐述。

本实施例中，所述外管11内固定设有左固定板41和右固定板42，所述左固定板41和右固定板42分别位于刹车盘12的不同两侧，左固定板41和所述左轴承座31之间设有左摩擦片，设置左摩擦片，能够使得制动力更平衡，另一方面，由于左轴承座31在受到较大制动力作用下，会与左固定板41之间发生一定的相对转动，设置左摩擦片可以有效减少左轴承座31与左固定板41之间的摩擦。

作为优选方案，所述左摩擦片包括第一摩擦片51和第二摩擦片52，第一摩擦片51固定安装在左固定板41上，第二摩擦片52固定安装在左轴承座31上，第一摩擦片51和第二摩擦片52之间设有左垫块55，这样设计，将主要摩擦部分集中在左垫块55上，其他零件几乎不受影响。

第一摩擦片51和左固定板41的固定方式：左固定板41上设置有多个安装孔411，第一摩擦片51上对应设置有两个折耳511，折耳511对应插入安装孔411内，以防止第一摩擦片51与左固定板41发生相对转动；

第二摩擦片52与左轴承座31的固定方式：所述左轴承座31的端面上内凹设置有左扁位槽311，第二摩擦片52定位安装在左扁位槽311内，实现周向定位，以防止第二摩擦片52与左轴承座31发生相对转动。

上述的左固定板41、第一摩擦片51、左垫块55、第二摩擦片52、左轴承座31、左轴承33在本实施例中均是套设在传动丝杆1上，其中左固定板41还通过一左定位套61定位套装在传动丝杆1上，以减少摩擦。

左固定板41是与外管11保持周向方向相对固定的，具体的定位方式可参见图4，所述左固定板41和外管11的内壁，其中之一设有第一定位筋111，另一个上设有与所述第一定位筋111匹配的第一定位槽412，本实施例中左固定板41的外周设有多个第一定位槽412，而外管11的内壁上周向设有多个位置对应的第一定位筋111，左固定板41通过这种结构定位安装在外管11内。

对于：右固定板42、右轴承座32，以及设在右固定板42和右轴承座32之间的右摩擦片；右摩擦片包括第三摩擦片53和第四摩擦片54；第三摩擦片53和第四摩擦片54之间的右垫块56；右定位套62等均是与刹车盘12左侧零部件的对称结构，不作过多阐述。

本实施例的具体原理：

本实施例中传动丝杆1的旋向与自锁扭簧13的旋向相同，当传动丝杆1在电机带动下顺时针转动时，刹车盘12克服自锁扭簧13的摩擦力进行转动，电动推杆处于正常回缩状态，此时传动丝杆1受到的轴向力朝向图2中a方向，此时的刹车盘12虽然与左轴承座31相抵，但是此时的自锁扭簧13是松开状态，故此状态下，左轴承座31会与刹车盘12同步转动，不产生制动力。

而当电机停止时，传动丝杆1是处于被动状态，此状态下，传动丝杆1受到的轴向力仍然为图2中a方向，但是此时自锁扭簧13是处于旋紧状态，会抱紧左轴承座31，左轴承座31与刹车盘12紧贴，故两者之间产生较大的摩擦力，以实现制动效果；同时由于是同个自锁扭簧13，右轴承座32也会被抱紧，此时右摩擦片，即第三摩擦片53和第四摩擦片54与右垫块56之间的摩擦力也会起到辅助制动作用。

同理，当传动丝杆1在电机带动作用下逆时针转动时，电动推杆处于伸出状态，此时传动丝杆1受到的轴向力朝向图2中的b方向，此时刹车盘12与右轴承座32相抵，但是不产生制动力。

当电机停止时，自锁扭簧13处于旋紧状态，会抱紧右轴承座32，右轴承座32贴紧刹车盘12，以起到制动作用，而同时自锁扭簧13在左边会抱紧左轴承座31，左轴承座31上的第一摩擦片51和第二摩擦片52与左垫块55之间的摩擦力也会起到辅助制动的作用。

由于本实施例中的制动力大小，很大程度上取决于左轴承座31、右轴承座32与刹车盘12之间的轴向间隙，同时第一摩擦片51与第二摩擦片52之间的距离、第三摩擦片53与第四摩擦片54之间的距离也一定程度上影响着整体的制动力，为了让制动力更为精确，或者更加可控，本实施例设置了相应的调节结构。

首先，本实施例中，所述外管11内设有定位台阶112，所述外管11内安装有固定座7，所述左固定板41、右固定板42被定位在定位台阶112和固定座7之间，定位台阶112的位置是固定不变的，而固定座7，本实施例中是采用与外管11螺纹连接的方式，在外管11的外壁上设置外螺纹，固定座7安装在外螺纹上，这样固定座7自身的轴向位置也是可调的，利用可调的特性，就能调节右固定板42的轴向位置。为了避免固定座7位置发生松动变化，所述外管11上设有锁紧所述固定座7的并紧螺母71。

其次，固定座7内部也有相应可调设计，本实施例中，固定座7包括座本体，座本体内部设置有内螺纹，其内螺纹上设置两个调节螺母72，而右固定板42的轴向位置可以通过这两个调节螺母72来调节。

另外，本实施例的电动推杆还设置了多层防护，以提高密封性能，具体参见图5至图7，本实施例中所述外管11上安装有导套81，所述导套81与内管21之间设有第一密封刮片91，所述导套81上设有第二防尘件92，第二防尘件92位于第一密封刮片91的轴向内侧，所述外管11内安装有固定套82，所述固定套82套在内管21外，所述固定套82与所述内管21之间设有防水用的第三密封圈93，第三密封圈93位于第二防尘件92的轴向内侧。

本实施例中，电动推杆设置了多层防护结构，第一层为第一密封刮片91，当电动推杆使用在户外环境下时，内管21外表面上容易附着一些异物，第一密封刮片91则用于刮去附着在内管21外表面上的异物；第二层为第二防尘件92，第二防尘件92设在内管21与导套81之间，由于第一密封刮片91与内管21之间并不是完全密封，有一些细小颗粒或灰尘等还是容易通过第一密封刮片91和内管21外表面的间隙进入，而第二防尘件92就是用于阻挡这部分的小颗粒或灰尘进入电动推动内部；第三层是防水用的第三密封圈93，第二防尘件92主要是起到防尘作用，与内管21的外表面之间还是刚性配合为主，这里所指的刚性配合是指弹性变形量较小的配合，包括塑料件与金属件的配合，而第三密封圈93与内管21的外表面之间是柔性配合的方式，能够防止附着在内管21上的水进入到电动推杆内。

本实施例中，设置三层防护，密封性、稳定性更好，即便其中一道防护发生问题，其他几道防护也能一定程度上缓解下整个电动推杆的密封性，不会导致密封性完全失效。

多层防护结构的具体结构：

如图6所示，本实施例中，所述外管11的端部安装有安装座15，安装座15通过螺纹连接套装在外管11上，所述外管11上设有限位台阶113，固定套82、导套81整体被定位在限位台阶113和安装座15的端面之间，所述导套81外周凸设有定位环，所述定位环定位在安装座15的端面与外管11的端面之间。为了防止固定套82与外管11发生相对转动，固定套82的外周面上设有定位凹槽821，所述外管11的内壁上设有与定位凹槽821匹配的定位凸筋，本实施例中定位凸筋与第一定位筋均为同一个。

本实施例中对第二防尘件92也进行改进，具体而言，所述第二防尘件92包括第一防护圈9201和第二防护圈9202，第一防护圈9201和第二防护圈9202优选为具备一定润滑性的注塑件，第一防护圈9201和第二防护圈9202之间设有垫圈9203，设置双层防护圈，相当于将单层防尘结构改为双层防尘结构，其中一层失效时，另一层还能继续实现防尘效果。

为了方便第二防尘件92的安装，所述导套81的内侧端面上内凹形成有第一安装槽，所述第一防护圈9201、第二防护圈9202被定位在第一安装槽和所述固定套82的端面之间，从而第一防护圈9201和第二防护圈9202被轴向定位。需要说明的是，如果不考虑第二防尘件92的安装方便性，导套81与固定套82可以是一体结构。

为了让第一防护圈9201和第二防护圈9202紧贴内管21的外表面，第一防护圈9201与第一安装槽的内侧壁之间设有第一柔性密封圈9204，第一柔性密封圈9204为o型圈，利用第一柔性密封圈9204的弹性作用，可以让第一防护圈9201紧贴内管21的外表面，同理，所述第二防护圈9202与第一安装槽的内侧壁之间设有第二柔性密封圈9205，利用第二柔性密封圈9205的弹性作用，让第二防护圈9202紧贴内管21的外表面。第一防护圈9201、第二防护圈9202与内管21的外表面间隙小了，防尘效果更好。

所述导套81的朝外侧端面内凹设有第二安装槽，第一密封刮片91安装在第二安装槽内，同时第一密封刮片91还延伸至安装座15的外侧端面，由于第一密封刮片91与内管21的外表面之间是存在一定间隙，为了减少这部分间隙，所述第一密封刮片91与第二安装槽之间设有第三柔性密封圈94，利用第三柔性密封圈94的弹性作用，可以让第一密封刮片91尽量贴近内管21的外表面。

本实施例中第一密封刮片91的纵向截面形状大致呈l形，而第三柔性密封圈94的纵向截面形状也呈l形，具体而言，第三柔性密封圈94包括轴向段和径向段，轴向段位于第一密封刮片91与安装座15的端面之间，径向段位于第一密封刮片91与第一安装槽的内侧壁之间，从而使得第三柔性密封圈94对第一密封刮片91的轴向、径向都有弹性作用，使得第一密封刮片91在径向、轴向位置可实现少量的移动，让第一密封刮片91去除内管21外表面的异物效果更好。

另外，本实施例中还增加了另一层防护，即外管11与导套81之间的防护，前面描述的均是内管21上的防护，然而有一部分水分、灰尘可以通过导套81与外管11之间，或固定套82与外管11之间的间隙进入电动推杆内，为了解决这个问题，所述导套81与外管11之间设有第四柔性密封圈95。

本实施例中第四柔性密封圈95的纵向截面形状也优选为l形，与第三柔性密封圈94类似，第四柔性密封圈95也相应设置了轴向部分和径向部分，轴向部分设在安装座15的端面与导套81端面之间，径向部分设在安装座15的内侧壁与导套81的内侧壁之间，从而在轴向方向、径向方向都进行防护。

另外，比较重要的一点，由于本实施例中设置多层防护，尤其是第三密封圈93的设置，基本是阻隔了电动推杆内部与外部之间的气压流通，导致电动推杆内部几乎成为一个密闭的空间，由于电动推杆的传动螺母2是往复运动在电动推杆内部，类似于一个活塞在针筒内往复运动，如果针筒整体密封性非常好，针筒内会产生一个负压效果，则活塞的往复运动受到的阻力非常大，同理，本实施例中电动推杆的密封性非常好，传动螺母2在电动推杆内往复运动会使电动推杆内部产生负压，从而造成传动螺母2往复运动受到的阻力变大，这样驱动螺母往复运动的能耗就增加了，为了解决这个问题，本实施例中电动推杆内部的电器件上连接有电缆线，电缆线延伸到电动推杆外部，所述电缆线内设有连通所述电动推杆内部和电动推杆外部的通气通道，电器件优选是电机。

电缆线的具体结构如图7所示，电缆线包括护套10a，护套10a设有多根芯线10b，护套10a内穿有导管10c，所示导管10c的内腔形成通气通道，导管10c的内径为1mm～15mm，优选为5mm。

在电缆线上设置通气通道，电缆线一端连接到电动推杆内部的电机上，另一端则连接在外部的电源箱内或其他供电设备上，而这类电源箱或其他供电设备相当于与外界大气是相通的，这样一来，就相当于通过电缆线，将电动推杆的内部气压与外界气压连通，而且由于电源箱等供电设备一般都是有相应的防水防尘措施，所以雨水等也不会从电缆线的通气通道进入到电动推杆中，从而很好地解决了电动推杆内部的负压问题。

首先，解决了最直观的效果就是让传动螺母2在往复运动是受到的阻力大大减少，从而减少电动推杆的能耗损失。

其次，解决了负压的问题，不仅仅是减少螺母往复运动受到阻力的问题，而且还能起到其他预料之外的效果：

1、电动推杆上虽然设置了多层防护，但是由于电动推杆设置在露天环境下，如果第一密封刮片91、第二防尘件92附近附着着雨水，冰霜，沙尘等异物，当推杆发生伸缩时，由于外界大气大于电动推杆内部的气压，这类雨水，冰霜，沙尘等异物会被倒吸进入电动推杆的内部，所以即便是设置了第一密封刮片91、第二防尘件92，还是存在异物进入电动推杆的问题，而解决了负压问题后，电动推杆在伸缩时，其内部气压与外部气压是一致的，至少能保证倒吸现象不再发生，减少异物进入电动推杆内部的隐患。

2、应用在太阳能光热技术的电动推杆，其工作环境温度在-30℃～70℃，所以在极端的恶劣环境下，白天70℃，夜晚-30℃，昼夜温差达到100℃，在这种情况下，密闭的电动推杆内部经过100摄氏度的温差变化，电动推杆内部的压强与外部的压强出现较大的差异，此时在大气压强的作用下，第一密封刮片91、第二防尘件92、第三密封圈93所受到负担非常大，老化程序加剧，影响这些密封结构的使用寿命。而解决了负压问题后，就算经过昼夜100℃的温差，电动推杆的内部与外部的压强也能保持一致，至少能大大减少因为内外压强不一致对密封结构造成的负担，提高了电动推杆的使用寿命。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明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发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明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。