可调自锁轴系统的制作方法

本实用新型涉及磁制动结构领域，具体地，涉及一种可调自锁轴系统。

背景技术：

磁制动由于具有原理简单，控制有效等优点，已经应用在多种场合。现有技术中，通常采用电磁制动的结构，例如专利文献CN105584951B提供的电磁制动装置包括能够与被制动体滑动接触的制动靴、支承制动靴的衔铁、按压衔铁而对制动靴施加朝向制动方向的力的多个制动弹簧、抵抗制动弹簧的作用力地对衔铁电磁吸引而向远离被制动体的方向驱动制动靴的电磁体主体，其中：设置有在衔铁的制动方向上将压缩橡胶叠层多层而构成的叠层式压缩橡胶，在衔铁向制动方向移动时被压缩而作为制动弹簧的反力起作用，据该专利文献自述能够长期稳定地抑制制动时的碰撞音等噪声。但是对于电磁制动结构，由于需要对应的控制开关与持续供电的电源，在构造上仍显得复杂，不太适用于小空间的制动(或自锁)。而一般的纯机械制动结构则容易出现连接松动，疲劳失效的缺陷。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种可调自锁轴系统。

根据本实用新型提供的可调自锁轴系统，包含导向件、轴结构、卡合件以及自锁开关结构；

导向件中设置有轴向导向孔，轴结构滑动安装在轴向导向孔中；轴向导向孔的孔壁面包含导向面，沿导向件竖截面上，导向面相对导向件中轴线斜向延伸；导向面与轴结构之间的空间形成滑锁空间；

卡合件安装在滑锁空间中，自锁开关结构驱动卡合件在滑锁空间中滑动，完成卡合件在锁合状态与解锁状态这两种状态之间的转换；

所述锁合状态下，卡合件同时与轴结构、导向面接触；所述解锁状态下，卡合件仅与轴结构接触，或者仅与导向面接触。

优选地，所述自锁开关结构包含手柄与楔形块；手柄与楔形块紧固连接，手柄通过螺纹径向滑动安装在导向件上；

楔形块上的斜面与卡合件接触并驱动卡合件在滑锁空间中滑动。

优选地，所述楔形块包含永磁楔块，所述卡合件包含磁体小球。

优选地，所述自锁开关结构还包含推压弹性件，推压弹性件在释放状态下，卡合件处于锁合状态。

优选地，所述自锁开关结构包含电磁铁结构、永磁体结构以及弹性垫片；

永磁体结构与电磁铁结构相对布置并通过相互作用驱动弹性垫片发生变形。

优选地，电磁铁结构包含线圈与铁芯，所述永磁体结构包含永磁楔块；铁芯、弹性垫片、永磁楔块依次布置；

弹性垫片在释放状态下，卡合件处于解锁状态。

优选地，所述自锁开关结构还包含位移弹性件，永磁体结构包含第一永磁体与第二永磁体；

第一永磁体、弹性垫片、第二永磁体、位移弹性件依次布置，第一永磁体与第二永磁体异性相对布置或者同性相对布置；位移弹性件与卡合件接触。

优选地，所述位移弹性件包含一个或多个片状弹性片，多个片状弹性片沿导向件周向布置；或者，

所述位移弹性件包含环形弹性片。

优选地，包含多个导向面，多个导向面在沿导向件轴向方向上对称布置；

还包含套筒与调节弹性件，导向件与套筒紧固连接，所述调节弹性件沿轴向的两端分别与套筒、轴结构连接。

优选地，自锁开关结构包含如下任一种或任多种结构：

--气动结构；

--液压结构；

--能量致变形材料结构；

--自伸缩件。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型能够通过自锁开关结构控制卡合件的位置，进而实现卡合件在锁合状态与解锁状态之间转换，当处于锁合状态时，能够实现轴结构的自锁；并且，

2、在选取适当材料和表面处理工艺的情况下，使得轴结构的抗拉强度和表面硬度以及导向件内腔表面硬度满足要求时，即使机构尺寸很小，也能实现力在非常大范围内的自锁；

3、本实用新型中除非轴结构和导向件内腔表面被压溃或机构破坏，否则轴结构无法反向运动，克服了传统纯机械结构容易松动、疲劳失效的缺陷；

4、调节弹性件起到调节正向运动规律的作用，选取不同的调节弹性件，可使得正向运动的规律可调；

5、通过位移弹性件的设置，可以降低加工精度要求，进而减少制造成本，减轻制造难度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实施例1中本实用新型结构示意图；

图2为实施例2中本实用新型结构局部放大图；

图3为实施例3中本实用新型结构示意图；

图4为实施例4中采用片状弹性片时结构局部放大图；

图5为实施例4中采用环形弹性片时结构局部放大图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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。

本实用新型提供的可调自锁轴系统的基本实施例：

包含导向件1、轴结构2、卡合件3以及自锁开关结构，导向件1中设置有轴向导向孔，轴结构2滑动安装在轴向导向孔中；轴向导向孔的孔壁面包含导向面6，沿导向件1竖截面上，导向面6相对导向件1中轴线斜向延伸；导向面6与轴结构2之间的空间形成滑锁空间。卡合件3安装在滑锁空间中，自锁开关结构驱动卡合件3在滑锁空间中滑动，完成卡合件3在锁合状态与解锁状态这两种状态之间的转换：所述锁合状态下，卡合件3同时与轴结构2、导向面6接触；所述解锁状态下，卡合件3仅与轴结构2接触，或者仅与导向面6接触。

以下对可调自锁轴系统基本实施例的各个优选例进行具体说明：

实施例1：

如图1所示，所述自锁开关结构包含手柄7与楔形块8；手柄7与楔形块8紧固连接，手柄7通过螺纹径向滑动安装在导向件1上，楔形块8上的斜面与卡合件3接触并驱动卡合件3在滑锁空间中滑动。所述楔形块8包含永磁楔块9，所述卡合件3包含磁体小球。本实施例中，所述磁体小球为铁球，手柄7与导向件1之间是螺纹配合，永磁楔块9与手柄7之间是过盈配合。轴结构2采用导磁材料，导向件1采用非导磁材料。

如图1所示位置，铁球与轴结构2、导向件1以及永磁楔块9都相切，此时轴结构2锁紧，不能向右运动。优选地，所述铁球与永磁楔块9之间也可以是不相切的，也就是说，永磁楔块9本身可以不参与到铁球的直接接触锁合工作中。当旋转手柄7时，可推动永磁楔块9向轴结构2运动，在推力作用下，铁球脱离相切位置，此时，铁球可以是只与导向件1或者只与轴结构2脱离相切，轴结构2可以自由移动。由于磁路关系，铁球始终和永磁楔块9接触，便于铁球在永磁楔块9的推动下，在锥形的滑锁空间内轴向方向往复运动，完成卡紧或解锁。当反向旋转手柄7时，永磁楔块9向远离轴结构2方向运动，此时永磁楔块9带动铁球运动，直至回到与轴结构2以及导向件1都相切的位置，将轴结构2单向锁死。优选地，还包含套筒4与调节弹性件5，导向件1与套筒4紧固连接，所述调节弹性件5沿轴向的两端分别与套筒4、轴结构2连接。此外调节弹性件5起到调节正向运动规律的作用，选取不同的调节弹性件5，正向运动的规律可调。优选地，所述自锁开关结构还可以是位于套筒4上的。

实施例2：

本实施例在实施例1提供的结构基础上进行了改变。如图2所示，所述自锁开关结构还包含推压弹性件10，推压弹性件10在释放状态下，卡合件3处于锁合状态。本实施例中，卡合件3可以使用非导磁材料的小球，永磁楔块9对小球不再有力的作用。小球在推压弹性件10的推力下将轴结构2锁紧，旋转手柄7可将小球推开，轴结构2自由移动。反向旋转手柄7时，小球在推压弹性件10的作用下将球推进，轴结构2重新锁紧。优选地，手柄7与楔形块8之间还可以是在轴结构2径向方向上滑动连接的，手柄7上设置有螺孔，另设一螺杆贯穿螺孔后与楔形块8相连，通过转动螺杆控制楔形块8靠近或远离轴结构2。

优选地，还可以将推压弹性件10替换成气动结构，小球的远离、靠近，通过气体的吹和吸实现。或者，将推压弹性件10替换成液压系统，通过液压推动小球。对于气动结构或液压系统，可以在导向件1上设置一个或两个流体通道，流体通道连通至滑锁空间中。对于一个流体通道的结构，同一时刻仅进行吹或吸(推或拉)的动作；对于两个流体通道的结构，沿导向件1的轴向方向分别在小球的两边，同一时刻可同时进行吹与吸(推与拉)的动作，更加高效。优选地，两个流体通道可以同时连接至一换向阀，通过控制换向阀的动作来控制小球的位置。

优选地，所述推压弹性件10还可以替换成能量致变形材料，例如记忆合金、热胀冷缩效果明显的材料、电致变形材料、静电变形材料、磁致伸缩材料等。优选地，还可以是推压弹性件10与能量致变形材料组合的结构。所述推压弹性件10可以流体压力控制的变形部件。

实施例3：

如图3所示，所述自锁开关结构包含电磁铁结构、永磁体结构以及弹性垫片11，永磁体结构与电磁铁结构相对布置并通过相互作用驱动弹性垫片11发生变形。电磁铁结构包含线圈12与铁芯13，所述永磁体结构包含永磁楔块9，铁芯13、弹性垫片11、永磁楔块9依次布置，弹性垫片11在释放状态下，卡合件3处于解锁状态。本实施例通过电控的方式来实现上面的锁合与解锁过程。铁芯13固定在线圈12中，并和永磁楔块9之间垫有弹性垫片11。当不通电时，由于永磁楔块9和铁芯13之间的吸力，永磁楔块9压紧弹性垫片11，并同时吸引铁球(卡合件3)处于极限位置，即铁球与轴结构2和导向件1以及永磁楔块9都相切，此时轴结构2被锁死，双向都不能运动。当通电时，利用电磁铁结构产生的磁场，对永磁楔块9形成斥力，永磁楔块9将向轴结构2运动微小的距离，同时推动铁球与导向件1分离，轴结构2可双向自由移动，断电后铁球仍回到极限位置，重新锁死。

优选地，在不通电时，永磁楔块9和铁芯13之间的吸力不足以抵抗弹性垫片11的弹力，此时，永磁楔块9将铁球推动至解锁状态对应的位置，轴结构2可以自由滑动；当通电时，永磁楔块9和铁芯13之间吸力增大，将弹性垫片11进行压缩，使得铁球运动至锁合状态对应位置，完成轴结构2的双向锁死。优选地，还可以只在永磁楔块9的一侧设置铁球，锁合状态下，仅实现轴结构2的单向锁死。

实施例4：

如图4所示，本实施例为对实施例3提供的结构的改变。所述自锁开关结构还包含位移弹性件14，永磁体结构包含第一永磁体15与第二永磁体16，第一永磁体15、弹性垫片11、第二永磁体16、位移弹性件14依次布置，第一永磁体15与第二永磁体16异性相对布置，两者相互吸引；位移弹性件14与卡合件3接触。所述位移弹性件14包含第一或多个片状弹性片17，多个所述片状弹性片17沿导向件1周向布置。线圈12内放置两块永磁体，如图4所示，异性相对放置，第一永磁体15固定，第二永磁体16可在导向作用下有微小的行程。第二永磁体16与片状弹性片17固定，片状弹性片17为导磁材料，由于磁路关系，始终与小球保持接触。初始位置时，线圈12不通电，第二永磁体16在第一永磁体15的吸引作用下远离轴结构2，同时片状弹性片17吸引小球将轴锁紧。当线圈12通电时，电磁场力推动第二永磁体16向轴结构2运动，同时片状弹性片17将推开小球，轴结构2自由运动。当断电时，在第一永磁体15的吸引下，第二永磁体16和片状弹性片17复位并将轴结构2锁紧。优选地，第一永磁体15与第二永磁体16同性相对布置，两者相互排斥，这样线圈12在未通电时，第二永磁体16在第一永磁体15的排斥作用下靠近轴结构2，片状弹性片17将推开小球，轴结构2自由运动；反之，当线圈12在通电时，轴结构2被双向锁紧。

优选地，如图5所示，所述位移弹性件14包含环形弹性片18。第一永磁体15与第二永磁体16异性相对布置，通电时，轴结构2两侧第二永磁体16在电磁场作用力同时向轴结构2运动，环形弹性片18沿径向压缩时，沿轴向整体向外伸展，推动小球，轴结构2可自由移动。当断电时，在第一永磁体15的吸引作用下，第二永磁体16连带环形弹性片18复位环形弹性片18吸引小球复位，将轴结构2重新锁紧。同样优选地，在初始状态下，第一永磁体15与第二永磁体16同性相对布置时，可实现断电时，轴结构2自由运动，通电时，轴结构2被锁死。优选地，所述位移弹性件14是片状弹性片17与环形弹性片18的组合结构，例如：采用左侧小球、第一个环形弹性片18、一个或多个片状弹性片17、第二个环形弹性片18、右侧小球依次连接的结构，这种结构一方面使得重量得到减轻，另一方面还可以使得小球在周向方向的任意位置上均能与位移弹性件14连接。

优选地，位移弹性件14为铁磁材料结构，第一永磁体15、第二永磁体16以及弹性垫片11全部替换为铁芯结构，所述铁芯结构通过间隙或小弹簧提供位移弹性件14的变形行程。优选地，第一永磁体15与第二永磁体16均替换成铁磁材料结构，当线圈12通电时，铁磁材料结构相互吸引，来实现弹性垫片11变形，进而完成小球在锁合状态与解锁状态之间的转换。优选地，所述位移弹性件14为铁磁材料结构，所述电磁铁结构仅包含线圈12，线圈12通电后对位移弹性件14进行吸引。优选地，小球上设置有转轴，位移弹性件14沿轴向的两端紧固连接到对应的小球转轴上，这样小球在运动时，由原来的滑动摩擦变为了滚动摩擦，相应更加迅速灵活。

进一步优选地，还可以不设置电磁铁结构，即省略线圈12结构，将弹性垫片11替换成上述的能量致变形材料，通过温度、磁场、流体、静电等间接控制小球的运动。优选地，所述位移弹性件14或卡合件3可为一种自伸缩件，如压电片，热膨胀片。本实用新型中还还可以通过是静电吸力或斥力，以及上述的气动(压差、负压或流道)、液动(压差、左右单向阀门控制的流道)等方式，只要能使小球产生可往复运动，而且对应是轴结构2解锁或锁死的效果即可。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。