一种垫圈和包括该垫圈的止动件组件以及线性传动器的制作方法

1.本发明涉及一种垫圈，具体地，涉及一种安装于同轴布置并相互运动的两个部件之间的垫圈，用于减小两部件之间的摩擦。本发明还涉及一种止动件组件，包括止动件和所述垫圈。本发明还涉及一种线性传动器，其包括所述止动件组件。


背景技术：

2.线性致动器或传动器是一种将电动机的旋转运动转变为致动部件的直线往复运动的电力驱动装置。线性传动器是一种通用装置，广泛应用于家用电器、厨具、医疗器械、农业、汽车等行业。
3.例如参照cn110030350a，在线性致动器中，电动机通过传动装置(例如行星齿轮系)驱动带有外螺纹的主轴(或螺杆)，主轴外端配备有管形的致动元件(或内管)，该致动元件与主轴螺母形成为一体(或固定在主轴螺母上)，主轴螺母与主轴螺纹接合，管形的致动元件与主轴同轴布置。因此当电动机驱动主轴旋转时，主轴螺母带动管形的致动元件沿主轴线性运动。
4.主轴端部通常设置有止动件，以限制管形的致动元件沿主轴线性运动的范围。致动元件和止动件通常由金属制成，为减小止动件与致动元件之间的摩擦，通常在止动件外圆周通过包覆模制形成与止动件一体的塑料垫圈。因此，在线性致动器工作时，主轴旋转运动，同轴的致动元件沿主轴线性运动，在主轴端部的止动件和垫圈与主轴一起旋转，塑料垫圈与金属致动元件内表面之间沿螺旋轨迹发生摩擦。
5.这种垫圈与止动件一体的止动件组件存在的问题在于，塑料垫圈受到的摩擦较大，因此塑料垫圈寿命较短，维修需要整体更换垫圈和止动件组件，并且由于止动件通常通过铆接安装在线性传动器中，因此在塑料垫圈磨损严重时甚至需要更换整个线性传动器，造成产品寿命缩短，维护成本较高。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决以上技术问题，提供一种垫圈和包括该垫圈的止动件组件，其中所述垫圈受到的摩擦减少，所述垫圈和止动件组件具有延长的使用寿命，从而降低产品维护成本。
7.本发明的另一目的在于提供一种垫圈和包括该垫圈的止动件组件，其中所述垫圈便于安装，并能够吸收材料热胀冷缩效应带来的影响。
8.本发明提供一种垫圈，安装于同轴布置并相互运动的两个部件之间，用于减小两部件之间的摩擦，其中第一部件能够绕其轴线转动，第二部件能够相对于第一部件轴向滑动，所述垫圈相对于所述第一部件在轴向方向上固定，所述第二部件相对于所述垫圈能够沿轴向方向运动，其中所述垫圈能够围绕第一部件旋转。
9.本发明还提供一种止动件组件，安装于同轴布置的第一杆和第二杆之间，其中所述第一杆能够绕其轴线转动，所述第二杆相对于第一杆能够沿轴向方向运动，所述止动件
组件包括：止动件，其在所述第一杆的一轴向位置处固定于所述第一杆的外周边，用于限制所述第二杆沿第一杆的轴向运动范围，所述止动件能够与所述第一杆一起转动；垫圈，其接合在所述止动件的外周边上，所述垫圈相对于所述止动件在轴向方向上基本固定，所述第二杆相对于所述垫圈能够沿轴向方向运动，其特征在于，所述垫圈能够围绕止动件旋转。
10.优选的，所述止动件的外圆周面包括凹槽或突起，相应地，所述垫圈的内圆周面包括突起或凹槽，所述突起与所述凹槽接合，并且所述突起的尺寸略小于所述凹槽的尺寸，使得所述突起与所述凹槽之间具有间隙，由此所述垫圈能够围绕止动件旋转。
11.优选的，通过铣削加工所述凹槽，使得所述凹槽的表面粗糙度最高达约ra 0.8。
12.优选的，所述垫圈为环形；优选的，所述垫圈包括沿圆周方向的缺口，更优选的，所述垫圈为c形。
13.优选的，所述垫圈由pom材料制成。
14.优选的，所述止动件由金属材料制成，例如通过铆接而固定在所述第一杆的端部。
15.优选的，所述止动件为环形形状，其内孔表面在一端处扩孔，形成锥形部分。
16.本发明还提供一种线性传动器，包括：后部安装件和前部安装件；外壳；电动机，该电动机通过传动机构输出旋转动力；带有外螺纹的螺杆，其在第一端附近旋转固定地安装在所述传动装置中，以便从所述传动装置接收旋转动力；带有内螺纹的螺母，其与所述螺杆螺纹接合，因此在螺杆旋转时，所述螺母根据螺杆的旋转方向沿着螺杆的轴向上升或下降；内管，其与所述螺杆同轴布置，所述内管的第一端固定在所述螺母上，从而能够通过螺母进行线性运动，所述前部安装件连接在所述内管的第二端上，从而与所述内管一体地线性运动；外管，其同轴布置在所述内管的外围，并第一端处固定在所述外壳上，其中在所述螺杆的第二端附近设置根据本发明所述的止动件组件。
17.本发明的垫圈和包括该垫圈的止动件组件和线性传动器具有以下优点：垫圈受到的摩擦减少，磨损减少，因此垫圈和止动件组件具有延长的使用寿命，减小维护成本；所述垫圈便于安装，并能够吸收材料热胀冷缩效应带来的影响。
附图说明
18.通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。
19.附图示出本发明的优选实施例，其中：
20.图1示出了根据本发明的线性传动器，其中安装有根据本发明的止动件组件；
21.图2示出了根据本发明的线性传动器前端部的视图，其中外管被去除；
22.图3示出了沿图2的线a-a的剖视图；
23.图4示出了图1中b部分的放大图；
24.图5示出了垫圈组装在止动件上的视图；
25.图6示出了沿图5中的线c-c的剖视图；并且
26.图7和8示出了线性传动器的应用。
27.附图标记说明
28.1——止动件组件
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2——止动件
29.3——垫圈
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4——螺杆
30.5——内管
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6——前部安装件
31.7——止动件内孔
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8——锥形部分
32.9——凹槽
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10——凸起
33.11——缺口
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12——后部安装件
34.13——螺母
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14——外管
35.15——蜗轮
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16——外壳
36.17——电动机
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18——螺钉
37.19——螺钉
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22——安全螺母
38.23——轴承
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24——外管盖
39.25——垫片
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26——联接件
40.27——制动器保持件
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28——制动器
41.29——轴承
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30——外壳盖
42.31——枢轴
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32——可动部分
43.50——床
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100——线性传动器
44.注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
45.为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。
具体实施方式
46.下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
47.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的装置及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的装置和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。
48.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
49.在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
50.图1示出了根据本发明的线性传动器100，其中安装有根据本发明的止动件组件1。
51.参见图1，线性传动器100主要包括：后部安装件12和前部安装件6，它们分别用于将所述线性传动器100安装在其他部件上，例如安装在床可调节的部分上，下文将参照图7和8详细说明；外壳16；电动机17，该电动机17通过蜗杆输出旋转；蜗轮15，与电动机17的蜗杆啮合，从而接收电动机的旋转输出；带有外螺纹的螺杆4，其在第一端附近旋转固定地安装在所述蜗轮15中，以便与所述蜗轮一体地旋转，例如通过花键与所述蜗轮15连接；带有内
螺纹的螺母13，其与所述螺杆4螺纹接合，因此在螺杆4旋转时，所述螺母13根据螺杆4的旋转方向沿着螺杆4的轴向上升或下降(在图1中为左右运动)；内管5，其与所述螺杆4同轴布置，所述内管5的第一端固定在所述螺母13上，从而与螺母13一体地线性运动，所述前部安装件6固定在所述内管5的第二端上，从而与所述内管5一体地线性运动；外管14，其同轴布置在所述内管5的外围，并第一端处固定在所述外壳16上。
52.电动机17与螺杆4之间还可以设置其它传动机构，例如行星齿轮系，从而改变传动比、实现动力的稳定传递等。
53.为限制所述螺母13在所述螺杆4上线性运动的范围，在所述螺杆4的第二端或最外端附近设置根据本发明的止动件组件1，其包括止动件2和垫圈3，将在下文详细说明。
54.如图1所示，所述线性传动器100还包括：轴承23和29，用于在不同位置处支撑所述螺杆4的第一端；垫片25，用于在所述螺杆4的第一端处定位；联接件26，其旋转固定在所述螺杆4的第一端，与所述螺杆4一体地旋转；制动器28和制动器保持件27，用于在所述内管5沿轴向移动到理想的位置时，防止所述螺杆4进一步转动或反向转动，从而使得内管停止在该理想位置处；安全螺母22，用于在所述螺母13磨损严重时防止螺母13快速返回；螺钉18、19，用于安装所述外壳16；外壳盖30和外管盖24，分别用于防止杂物和灰尘进入外壳或外管内部。
55.所述线性传动器的工作原理如下所述：当电动机17启动时，旋转动力从电动机17的蜗杆传递到与之啮合的蜗轮15，蜗轮15带动固定在其上的螺杆4一起旋转，因此螺纹连接在所述螺杆4上的螺母13沿着螺杆4线性运动，固定在螺母13上的内管5与螺母13一体地线性运动，从而使得连接在前安装件6上的部件运动。
56.以下参见图7和8，说明线性传动器100在床50上的应用，所述床50具有可动部分32。图7示出处于水平状态的床50，其中线性传动器100分别通过后部安装件12和前部安装件6安装在床50的两个支柱上(两支柱垂直于纸面向里延伸)。当电动机起动时，如上所述，内管5向外伸出，从而推动与所述前部安装件6连接的支柱围绕枢轴31进行枢转，同时所述后部安装件12绕自身发生枢转运动，因此床的可动部分32围绕枢轴31发生枢转从而升高，如图8所示。当可动部分32升高到理想高度时，使电动机停止转动，同时起动制动器28，防止所述螺杆4沿任意方向旋转，使得可动部分32停留在理想高度处。
57.以下参考图2-4详细说明根据本发明的止动件组件1。其中图2示出了根据本发明的线性传动器前端部的视图，其中外管被去除；图3示出了沿图2的线a-a的剖视图；图4示出了图1中b部分的放大图。
58.如上文所述，本发明的止动件组件1安装于同轴布置的螺杆4和内管5之间。所述螺杆4能够绕其轴线d-d旋转，所述内管5能够沿轴线d-d进行线性运动。
59.止动件组件1在所述螺杆4的一轴向位置处(例如在螺杆4的最外端部)固定于所述螺杆4的外周边，用于限制所述内管5沿螺杆4的轴向运动范围，并用于支撑内管。例如，内管5的端部(在图3中为右端部，未示出)或者螺母13(见图1)的端部能够与该止动件组件1配合，在内管沿轴向在图3中向左运动时，当内管5的端部或螺母13的端部到达止动件2的位置处，与该止动件组件1配合防止内管5进一步向左运动。
60.本发明的止动件组件1包括止动件2和垫圈3。图5和6示出本发明的止动件组件1，其中图5示出了垫圈组装在止动件上的视图，图6示出了沿图5中的线c-c的剖视图。
61.参见图4和6，所述止动件2通常由金属材料制成，例如通过铆接将所述止动件2固定安装在所述螺杆4的端部，使得所述止动件能够与所述螺杆4一体地旋转。止动件2整体为环形形状，如图6所示，所述止动件2的外圆周面包括凹槽9，止动件2的内孔7在一端处进行扩孔，从而形成图5和图6所示锥形部分8，其作用将在下文说明。
62.仍然参照图4和6，其中示出垫圈3接合在所述止动件2的外周边上，所述垫圈3相对于所述止动件2在轴向方向上基本固定，因此所述内管5相对于所述垫圈3能够沿轴向方向运动，但是本发明的垫圈3能够围绕止动件2旋转，这例如通过以下详细说明的方式实现。
63.如上所述，所述止动件2的外圆周面包括凹槽9，相应地，所述垫圈3的内圆周面包括突起10，所述突起10与所述凹槽9相互接合，并且所述突起10的尺寸略小于所述凹槽9的尺寸，使得所述突起10与所述凹槽9之间具有间隙，由此所述垫圈3能够围绕止动件2旋转，但是垫圈3不能相对于止动件2沿轴向方向运动。
64.可以想到，如果将突起设置在止动件2上，而相应地将凹槽设置在垫圈3上，只要使得突起与凹槽形成间隙配合，同样能实现止动件与垫圈之间的上述联接。
65.优选的，通过铣削加工所述凹槽9，使得所述凹槽9的表面粗糙度最高达约ra 0.8。因此凹槽9与突起10配合的表面不需要额外的表面处理。
66.所述垫圈3优选由聚甲醛(pom，或称赛钢)材料注射模制形成。所述垫圈3可以为环形。优选的，所述垫圈3包括沿圆周方向的缺口11(参见图5)。更优选的，所述垫圈3为c形。该缺口便于将垫圈3安装到止动件2上，并有助于吸收垫圈3在热胀冷缩时沿圆周方向长度的变化。例如，当在温度较高的环境中使用本发明的线性传动器时，或者如下文所述，由于垫圈与内管的内表面和/或止动件的外表面之间的摩擦产生的热量，pom材料发生热膨胀，垫圈3的周向长度会发生变化，所述缺口11能够吸收垫圈3的这种长度变化，不会影响垫圈3在止动件2外周边的接合。该缺口11的大小例如为1mm。
67.本发明的止动件组件1的安装过程如下：首先，通过所述缺口11将所述垫圈3组装在所述止动件2上，形成所述止动件组件1；然后，例如通过铆接将所述止动件组件1安装在所述螺杆4上。
68.所述铆接过程如下：首先加工螺杆4的端部，使其直径小于止动件2的内径；使螺杆的所述端部穿过所述止动件2的内孔7；最后用工具敲击螺杆的所述端部，使得螺杆的金属材料沿着所述止动件2的锥形部分8进入止动件的内圆周，并在止动件端面上形成肩部，从而如图4所示将止动件2铆接在螺杆的所述端部。因此止动件2能与螺杆4一体地旋转。
69.本发明的止动件组件1的工作过程如下。在安装有本发明的止动件组件1的线性传动器100中，当螺杆4在电动机17驱动下旋转时，螺母13和内管5沿轴线d-d线性运动，止动件2与螺杆4一体旋转，而垫圈3介于线性运动的内管5的内表面与旋转的止动件2的外表面之间。由于垫圈3能够相对于所述止动件2旋转，并且垫圈3相对于所述止动件2在轴向方向上基本固定，因此当垫圈3与内管5的内表面之间的静摩擦较大时，垫圈3克服与止动件2的外表面之间的静摩擦，而在内管5的内表面的带动下相对于轴线d-d转动，与止动件2的外表面之间发生滑动摩擦；当垫圈3与止动件2的外表面之间的静摩擦较大时，垫圈3克服与内管5的内表面之间的静摩擦，而与内管5的内表面发生滑动摩擦。
70.与上文所述的现有技术中垫圈与止动件模制成一体的方案相比，本发明的垫圈能够相对于所述止动件旋转，因此在线性传动器工作期间，即在螺杆旋转运动、同时内管线性
运动期间，本发明的垫圈游离于运动的内管与螺杆之间(但是轴向运动受约束)，所述垫圈承受的摩擦减少，磨损减小。而且垫圈受到的摩擦被分配在垫圈的内外两个表面上，由于通常内管与垫圈之间的摩擦系数大于垫圈与止动件之间的摩擦系数，因此进一步减小垫圈受到的磨损。因此本发明的垫圈和止动件组件具有更长的使用寿命，本发明的线性传动器也因此具有更长的使用寿命。另外，由于本发明的垫圈可独立于止动件安装/拆卸，因此在垫圈磨损的情况下，可以只更换垫圈，而不必将止动件从螺杆端部整体去除，因此节省维护时间和成本。
71.在说明书及权利要求中的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其他取向上操作。
72.如在此所使用的，词语“基本”意指包含由设计或制造的公差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。
73.另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。
74.还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。
75.虽然已经描述了本公开的示范实施例，但是本领域技术人员应当理解的是，在本质上不脱离本公开的精神和范围的情况下能够对本公开的示范实施例进行多种变化和改变。因此，所有变化和改变均包含在权利要求所限定的本公开的保护范围内。本公开由附加的权利要求限定，并且这些权利要求的等同物也包含在内。