线性致动器以及包括此种线性致动器的可调节设备
阅读说明：本技术 线性致动器以及包括此种线性致动器的可调节设备 (Linear actuator and adjustable device comprising such a linear actuator ) 是由 黄诚强 安思格·孟格尔 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：一种线性致动器,包括：上部壳体；心轴,心轴外表面上形成有外螺纹；电机,传动机构,其包括与心轴上的蜗轮相啮合的蜗杆；心轴螺母,其内螺纹与所述外螺纹相啮合；围绕心轴以一定间距平行设置的内管件；与内管件以一定间距平行设置的外管件,心轴螺母与外管件上的线性引导轨道相配合；后安装件,其为整体式件并包括轴承容纳部,轴承容纳部内圆周上形成有周向凹槽且在其一侧形成有长条形开口,具有周向凹槽的制动件保持部被卡合在长条形开口中；布置在所述轴承容纳部中的轴承；第一止动件布置在所述凹槽中；心轴的前端支撑在内管件中。还涉及包括该线性致动器的可调节设备。本公开中的后安装件制成单个部件,确保轴承容纳部的圆柱度和同心性。(A linear actuator, comprising: an upper housing; a mandrel having external threads formed on an outer surface thereof; the motor and the transmission mechanism comprise worms meshed with the worm wheels on the mandrel; a spindle nut having an internal thread engaged with the external thread; inner tubes arranged in parallel at a spacing around the mandrel; an outer tubular member disposed in parallel with the inner tubular member at a spacing, the spindle nut cooperating with a linear guide track on the outer tubular member; a rear mounting member which is an integral member and includes a bearing receiving portion having a circumferential groove formed on an inner circumference thereof and an elongated opening formed at one side thereof, the braking member holding portion having the circumferential groove being engaged in the elongated opening; a bearing disposed in the bearing receiving portion; a first stop is disposed in the groove; the front end of the mandrel is supported in the inner tubular member. It also relates to an adjustable device comprising the linear actuator. The rear mount in the present disclosure is made as a single component, ensuring cylindricity and concentricity of the bearing housing.)
技术领域
本发明涉及一种线性致动器以及包括此种线性致动器的可调节设备。本发明的线性致动器特别适用于与家具类型的产品一起使用，用于调整家具类型的产品的高度、长度、宽度和/或倾斜度。
背景技术
线性致动器在工业上以及在日常生活中已得到广泛应用，例如，其可应用于患者特别是长期患病而卧床的患者或者正经受手术或已经历手术的病人所用的床的长度、宽度、高度和/或倾斜度的调节中。当然，线性致动器的应用范围并不限于此，其亦可适用于需要进行高度、长度、宽度和/或倾斜度调节的其他家具类型的产品中。
在线性致动器应用于上述种类的床或患者升降装置的情况下，一旦线性致动器出现故障(例如由于容纳轴承的后安装件的容纳腔室的圆柱度或同心性偏差造成心轴运动的跑偏或卡塞)，其将对处于上述床或装置上的病人带来极大的危险。
常用类型的致动器主要包括：线性致动器外管件；心轴，该心轴上设置有外螺纹；可逆转马达；传动机构，其与可逆转马达相连；心轴螺母，该心轴螺母上形成有与心轴上的外螺纹相啮合的内螺纹，心轴螺母的最大直径部分的外圆周上形成有与致动器外管件的内表面上的引导轨道相配合的滑动部分；致动元件，该致动元件的一端与心轴螺母的一端相连；前安装件，致动元件的另一端与所述前安装件相连；后安装件；心轴的后端通过轴承而安装在后安装件中；心轴上配置有蜗轮，而所述传动机构包括蜗杆，所述蜗轮与蜗杆相啮合，可逆转马达的动力通过所述传动机构以及相啮合的蜗轮蜗杆而传送至所述心轴，由此推动心轴进行转动，心轴的旋转驱动通过所述心轴与心轴螺母之间的螺纹配合而转换为心轴螺母的前后线性运动，由此使得致动元件前后运动，从而推动或拉动前安装件相对于后安装件的前后相对运动。
但现有的线性致动器存在多种缺陷，例如，在CN1281882C中公开了一种线性驱动器，其中的主轴通过其后端部的球轴承安装在后支座(即，后安装件)中。依据该现有技术明确可知：其中的后支座为分体式两件式的，在后支座的各个半部中形成凹陷部分。
在组装的情况下，后支座的两个半部相对结合而形成一完整的容纳腔，从而将球轴承容纳在由相应的两个凹陷部分所组成的容纳腔中。
此种结构显然存在如下缺陷：
1)这两个半部是在不同的加工过程中相独立加工制作的，二者的加工精度和加工误差不同，由此造成由这两个半部所构成的柱体的容纳腔的两个部分之间在圆柱度以及同心性存在偏差。在轴承被安装在所述容纳腔中的情况下，由于所述两个半部的圆柱度和同心性的偏差造成轴承所受到的支撑负载以及轴承所受到的磨损情况均不相同，由此使得轴承不能一致地运转和磨损。且存在轴承在容纳腔中以跑偏的形式不正常运转的情况。在一段工作时间之后，由于轴承所受的磨损不均匀会造成轴承的变形，这样会产生轴承在所述容纳腔中的卡滞、失效。由此会使该线性致动器及使用此种线性致动器的设备不能正常工作，其将对处于上述床或装置上的病人带来极大的危险。
2)在现有技术的线性致动器被组装的情况下，这两个半部通过螺栓结合、焊接或粘接或其他方式固定在一起，在长时间的工作之后，由于工作载荷的作用会造成连接螺栓的松动或两个半部之间的结合处的分离，这样就产生了使得心轴的轴承错位或脱离的正常位置的风险，由此则会使得该线性致动器或整个设备不能正常工作。从而增大了工作风险以及部件更换的成本。
基于此，在工业应用上以及日常的生活中存在由整体式单个部件来形成单个整体式容纳腔的需要，以提高该容纳腔的圆柱度和同心性，减少加工材料的浪费，且节约人力成本，并能延长线性致动器的使用寿命。
发明内容
本申请的目的即为提供一种消除上述现有技术中的缺陷和不足的线性致动器，其能够提供具有所需圆柱度和同心性的后安装件，且使得该线性致动器以及安装有该线性致动器的可调节设备能够平顺安全地运行。
本申请涉及一种线性致动器，该线性致动器包括：
上部壳体；
布置在前安装件与后安装件之间的心轴，该心轴上固定安装有蜗轮，该心轴的部分外表面上形成有外螺纹；
电机及传动机构，该传动机构包括与所述蜗轮相啮合的蜗杆，电机布置在电机保持件中，所述电机保持件连接至所述上部壳体；
设置在所述心轴上的心轴螺母，该心轴螺母的内螺纹与所述心轴的外螺纹相啮合；
内管件，该内管件的一端附接在所述心轴螺母，而其另一端附接在前安装件上，该内管件围绕所述心轴以一定间距与所述心轴平行设置；
围绕所述内管件而与该内管件以一定间距平行设置的外管件；
其中，所述后安装件是由具有一定硬度的塑性材料制成的整体式件，该后安装件包括沿着心轴的纵向轴线延伸的轴承容纳部，所述轴承容纳部内圆周上形成有周向凹槽且在其一侧形成有长条形开口，一制动件保持部被卡合在所述长条形开口中，在该制动件保持部的内侧上形成有凹槽，该制动件保持部上的凹槽与所述轴承容纳部上的周向凹槽形成一环状凹槽；
布置在所述轴承容纳部中的轴承；
第一止动件，其布置在由所述轴承容纳部上的周向凹槽与所述制动件保持部上的凹槽所形成的环状凹槽中。
优选地，在所述蜗轮的固定安装在所述心轴上的基座部上设置有辅助轴承，该辅助轴承被压置在所述蜗轮的基座部和线性致动器的所述上部壳体之间。
优选地，所述心轴螺母的后部与所述心轴之间形成空腔，在该空腔中设置与所述心轴进行螺纹啮合的安全螺母，该安全螺母由所述心轴螺母的后部保持在所述心轴上。
优选地，在该心轴的后端部上固定安装有耦合件,所述耦合件为阶梯形构造，所述轴承安装在该阶梯形构造的小直径部分上，而在该阶梯形构造的大直径部分上安装有卷绕弹簧。
优选地，所述制动件保持部与所述长条形开口的一侧二者所形成的卡持部固定所述卷绕弹簧的向外延伸的一端，该卷绕弹簧的另一端则固定在所述耦合件上。
优选地，所述卡持部由在该制动件保持部上的卡槽与所述长条形开口的所述一侧上的相对应的卡槽二者形成。
优选地，所述心轴螺母与该外管件上的线性引导轨道相配合。
优选地，所述心轴的前端通过第二止动件而被支撑在内管件中。
优选地，所述后安装件包括与所述轴承容纳部相连而沿着心轴的纵向轴线延伸的安装部，该安装部包括相对于所述心轴的纵向轴线对称布置的两个叉腿部。
本申请还涉及一种可调节设备，其中，该可调节设备包括根据前述技术内容所述的线性致动器，所述线性致动器的前安装件和后安装件分别安装在该可调节设备的相应的安装部上，以对该可调节设备的尺寸或倾斜度进行调节。
优选地，该可调节设备为康复用床或手术用床或家具类型的设备。
相比于现有技术，根据本发明的技术方案能够产生显著的技术效果，例如：由于本申请中的后安装件是由单个工件加工而成，由此保证了在该后安装件中所形成的轴承容纳腔室的同轴性和圆柱度；由于本申请中的后安装件是由单个工件加工而成，由此则增大了该后安装件的刚性而避免由多部件形成情况下所存在的相结合部件之间的分离的问题，这样消除了由此造成的轴承跑偏、轴承及容纳腔室的相应部分磨损不均匀以及部件频繁更换的问题。更进一步地，本申请中的此种构造显著降低了材料成本和加工成本。
此外，本申请中的制动件保持部以及相应的长条形开口起到多种作用：1)在安装轴承以及第一止动件时，通过长条形开口的扩展则有利于轴承和第一止动件的安装；2)制动件保持部与长条形开口的适配则实现了卷绕弹簧的端部的固定。
上面已经概述了本申请线性致动器及包含该线性致动器的可调节设备的某些技术内容，以便可以更好地理解下文的详细描述。当然，还有将在下文描述的附加实施方式，这些实施方式将构成权利要求的主题。在这方面，应当理解线性致动器在其应用中不限于在以下公开中所阐述或者在附图中所示的构造的细节和部件的布置。此外，应当理解本文使用的措辞和术语是用于说明的目的，不应当被视为限制性的。因此，本公开所基于的概念可以容易地用作设计用于实现线性致动器的若干目的的其他结构和系统的基础。因此，应当理解权利要求包括这样的等代结构，只要其不背离本公开的精神和范围。
附图说明
参照附图描述本申请线性致动器的
具体实施方式
，其中相似的附图标记在全文中指的是相似的部分。本申请所描述以及附图所显示的内容仅为使得本领域技术人员能够更好地理解和实现本申请所公开的技术方案，但其中的附图上以及具体实施方式的描述仅是示例性的，本申请并不仅限于此。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。
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。
图1为根据本发明的线性致动器的透视图；
图2为根据本申请具体实施例的线性致动器的总体结构的剖视图，其详细地显示了该线性致动器所包含的各个部件以及部件之间的配合和位置关系；
图3简略地显示了图2中的心轴后端的轴承与整体式后安装件的分解视图，图中显示了蜗轮与后安装件之间的主要部件；
图4显示了蜗轮与后安装件之间的主要部件安装后的视图；
图5示意性地显示了沿图1中的线A-A所做的剖视图；
图6显示了蜗轮与后安装件之间的主要部件安装后的剖视图；
图7为一剖视图，其显示了在后安装件上设置的周向槽。
具体实施方式
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。
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。
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。
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。
现依据附图对本申请的优选实施方式进行具体描述，附图1为根据本申请具体实施例的线性致动器的总体结构的剖视图，其中的附图标记的具体含义如下：
1.――后安装件；
1′――轴承容纳部；
1″――后安装件的后部；
2.――轴承；
3.――第一止动件；
4.――耦合件；
4′――耦合件大直径部分；
4″――耦合件小直径部分；
5.――垫片；
6.――制动件；
6′――卷绕弹簧的外伸端；
7.――蜗轮；
8.――辅助轴承；
9.――保持元件；
10.――心轴螺母；
11.――外管件；
12.――内管件；
13.――第二止动件；
14.――垫圈；
15.――前安装件；
16.――上部壳体；
17.――电机；
18.――电机连接螺栓；
19.――电机连接螺栓；
20.――磁体；
21.――夹持件；
22.――安全螺母；
23.――心轴；
24.――套管；
25.――制动件保持部；
26.――狭槽；
27.――周向凹槽；
28.――电机保持件。
为便于描述的目的，将本发明附图2中沿着心轴23的纵向轴线的“右侧”定义为前侧，而与其相反的侧定义为后侧。
参见附图1、2，二者总体上显示了本发明的线性致动器以及其中的各部件在组装情况下的位置配合关系。
本发明的线性致动器包括：上部壳体16；前安装件15，其具有与相应的设备(例如康复用床)的固定部相连的安装孔；后安装件1，其具有与所述设备的另一固定部相连的安装孔；在前安装件15与后安装件1之间纵向延伸的心轴23，其中，心轴23的一部分上形成有外螺纹；其上形成有内螺纹的心轴螺母10，所述内螺纹与心轴的外螺纹螺纹啮合；基本平行且同轴地布置在所述心轴23外部且与所述心轴以一定距离间隔的内管件12，该内管件12起到致动元件的作用，其后端与所述心轴螺母10相连而其前端与前安装件15相连；外管件11以一定距离包围内管件12且与所述内管件12基本平行地同轴布置，在外管件11上形成有心轴螺母10进行前后运动所沿的轨道部；电机17，该电机具有输出轴，该输出轴最后联接至蜗杆，该蜗杆与固定在心轴23上的蜗轮7相啮合而驱动心轴。在心轴23受到驱动进行旋转时，该心轴23的旋转运动转化为心轴螺母10的前后线性运动，该心轴螺母10推动或拉动内管件12，并由此推动或拉动前安装件15，使得安装件15伸出或回撤，从而实现与该线性致动器相连的设备的长度、宽度或斜度的调节。
如图2所示，所述心轴螺母10采用直径不同的两部分的形式，其中，在图2中所示的处于后部大直径部分上形成有与所述外管11上的轨道部相配合的部分，以有助于该心轴螺母10沿着外管件11上的轨道部进行前后运动。内管件12的后端固定安装(例如通过螺纹安装，粘合剂或铆接的形式)在所述心轴螺母10的处于前部的小直径部分上，由此在心轴螺母10的作用下沿轴向进行前后运动。
该线性致动器布置有保持元件9，该保持元件9将后安装件1与外管件11连接在一起。此外，在外管件的朝向所述前安装件的端部处设置有套管24，上部壳体16、所述保持元件9、外管件11、套管24以及电机保持件28用于封装该线性致动器中的各个部件。
在心轴23的右端(外部自由端)套装有刚性的第二止动件13，其对心轴螺母10的线性运动进行限位，在该第二止动件13的外周上安装有垫圈14，其对内管件12的内周进行滑动支撑。
优选地，所述垫圈14是由聚甲醛(POM)制成的。
参见附图2、6，心轴23的处于蜗轮7后侧的无螺纹的端部上固定安装有耦合件4，其与心轴23一体旋转。该耦合件4形成为阶梯形状，即分为直径不同的两个部分，轴承2安装在该阶梯形状的小直径部分4″(即最靠近后安装件1的部分)上，而制动件6安装在该阶梯形状的大直径部分4′(即最靠近蜗轮7的部分)上；其中，所述制动件6优选为卷绕弹簧。该卷绕弹簧对心轴23施加与其转动方向反向的扭矩，以在心轴螺母10向前运动至其行程端部时使其减速。
其中，所述耦合件4也可形成为不同于阶梯形状的其他形状，例如，具有均一直径的圆筒状。
在本申请的实施例中，其中的后安装件1整体为由具有一定硬度的塑性材料(例如尼龙)制成的单个部件，该单个部件形成为带有安装孔的后部1″以及从该后部向前延伸的轴承容纳部1′。其中，所述带有安装孔的后部1″可形成为如图所示的相对于心轴的纵向轴线相对称的两个叉腿部。但本申请并不仅限于此，例如叉腿部的数量可为一个或多于两个，这根据安装需要而定。
所述轴承容纳部1′是后安装件1的一部分，其整体性成为大体圆筒形状，如图7所示，沿着该轴承容纳部1′的内圆周形成有周向凹槽27，在该轴承容纳部1′的侧部形成有沿着心轴纵向轴线的长条形开口。该线性致动器还包括形状和尺寸与该长条形开口相契合的制动件保持部25。在该制动件保持部25的弧形内侧上也形成有与轴承容纳部1′的内圆周上形成的周向凹槽27相应的凹槽，这两个凹槽在组装后形成为整体式环形凹槽。
如图2所示，沿线性致动器的轴向方向，在心轴上且在轴承2的后侧(图2中的左侧)布置有起止动作用的垫片5。其防止轴承沿着心轴23向后运动。
在安装轴承2时，通过对轴承容纳部1′施加作用力，因该轴承容纳部1′是由具有一定弹性的材料制成的且由于其侧部上长条形开口的存在，因此，该轴承容纳部径向扩展开，由此将轴承2布置就位且将第一止动件3放置在在该轴承容纳部的内圆周上形成的周向凹槽27中。在该线性致动器安装完毕的情况下，轴承2的前侧则受到耦合件4的两个直径不同的部分中大直径部分4′的侧面以及第一止动件3的限制，由此阻止其相对于心轴23向前运动。
在耦合件4为具有均一直径的圆筒状的情况下，仅由第一止动件3来限制轴承2的向前运动。
在轴承2以及第一止动件3在轴承容纳腔中布置就位之后，将制动件保持部25安装到在所述轴承容纳部1′的侧部上所形成的长条形开口中，且使得该制动件保持部25内侧上的凹槽与所述轴承容纳部的内圆周形成的凹槽相连续，从而该该制动件保持部25内侧上的凹槽也容纳所述第一止动件3的一部分。此种结构确保了所述轴承容纳腔的圆柱度和同心性。
结合附图2、4、5和6所示的内容来描述本发明中的制动件6在本申请的线性致动器中的布置和固定。
所述制动件6优选为卷绕弹簧，但本申请并不仅限于此。卷绕弹簧安装在耦合部4的大直径部分4′上并处于所述止动件3和蜗轮7之间，且卷绕弹簧一端通过熔焊、钎焊或其他方式固定在该大直径部分4′上，而其外伸端6′向外伸出(参见附图5)，并采用如下方式固定：所述制动件保持部25的一侧与在所述轴承容纳部的侧部上所形成的长条形开口一侧二者形成卡持部26，该卡持部优选由二者上相对应的卡槽形成。卷绕弹簧的所述外伸端6′即被保持在所述卡持部26中。但是，本申请中的卡持部26并不仅限于卡槽的形式。
特别地，所述耦合件4并不是必需的，所述轴承2以及制动件6也可直接安装在心轴上。
在附图4、5中显示了制动件保持部25被安装在所述长条形开口中而将卷绕弹簧的径向向外伸出的一端保持就位的情况。
优选地，沿着心轴的轴向方向，在所述心轴螺母10的后侧围绕心轴23设置有安全螺母22，在心轴螺母10由于功能失效或用于长时间的应用而磨损或者所受负载过大产生打滑时，该安全螺母22对心轴螺母10起到推顶作用，从而使心轴螺母能够安全运行，由此延长了该线性致动器的运行寿命，且保证了线性致动器的运行安全。
进一步优选地，在所述心轴螺母10的大直径部分与心轴23之间设置有空腔，所述安全螺母22设置在该空腔中，并由所述心轴螺母10保持在心轴23上而与心轴螺母10在芯轴23上一起转动，特别请参见附图2。
在一具体实施方式中，所述电机17通过电机连接螺栓18、19连接至线性致动器的电机保持件28。
在一具体实施方式中，安装于心轴23上的蜗轮7的基座部的径向外部上设置有辅助轴承8。该辅助轴承8被压置在蜗轮7的基座部和所述上部壳体16之间，由此在该线性致动器的运转过程中保持心轴的平直。
邻近所述蜗轮7的基座设置有由夹持件21所支撑的磁体20，该磁体20与线性致动器的电子控制装置(例如印制电路板(PCB板)，在图中未显示)相联，所述电子控制装置根据磁体20对心轴23转动的感应而计算该心轴转动的圈数，从而控制心轴螺母10沿着心轴23的运动量。该磁体20通过夹持件21固定。
优选地，所述轴承3和辅助轴承8均为球轴承，但本申请并不仅限于此。
本发明还涉及一种包括上述线性致动器的可调节设备，其中，所述线性致动器的前安装件、后安装件分别固定安装在该可调节设备的相应的安装部上而用于该可调节设备的尺寸或者倾斜度的调节。
优选地，该可调节设备为康复用床或手术用床或家具类型的设备。
上面已结合附图对本发明的技术方案进行了详细描述。
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。
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。
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。
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。
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