一种电动执行器手轮切换机构及切换方法 |
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| 申请号 | CN201811629164.5 | 申请日 | 2018-12-29 | 公开(公告)号 | CN109857187A | 公开(公告)日 | 2019-06-07 |
| 申请人 | 南京拓耘达智慧科技有限公司; | 发明人 | 禹建勇; 王成; 武文俊; 夏前好; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种电动执行器手轮切换机构及切换方法， 蜗杆 转动连接在安装壳上，蜗杆与手轮结合子之间相互 啮合 ，手轮轴转动连接在安装壳上，手轮轴与手轮结合子相啮合，手轮 弹簧 套设于手轮轴上，两永 磁性 磁 钢 固定于安装管的左右两端，手轮结合子的左端面 吸附 于左侧的永磁性磁钢上，顶杆沿着蜗杆的轴心方向穿设于蜗杆上，且顶杆的一端抵触于手轮结合子上， 电机 驱动部件驱动顶杆轴向运动。本发明在操作过程中通过两组永磁性磁钢对手轮结合子的吸合作用，实现手动状态和电动状态的切换，操作便捷。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电动执行器手轮切换机构，其特征在于：包括顶杆（2）、蜗杆（3）、永磁性磁钢（4）、安装壳、手轮结合子（9）、手轮轴（12）、手轮弹簧（16）、手轮（18）、安装管（22）和电机驱动部件，所述安装管（22）固定于安装壳内，手轮结合子（9）滑动置于安装管（22）内，蜗杆（3）转动连接在安装壳上，且蜗杆（3）的一端伸于安装管（22）内并插接于手轮结合子（9）上，蜗杆（3）与手轮结合子（9）之间相互啮合，手轮轴（12）转动连接在安装壳上，且手轮轴（12）的一端插接于手轮结合子（9）上并与手轮结合子（9）相啮合，手轮轴（12）的另一端伸于安装壳外并与手轮（18）固定连接；手轮弹簧（16）套设于手轮轴（12）上，且手轮弹簧（16）的一端抵触于安装壳上，另一端抵触于手轮轴（12）上；两永磁性磁钢（4）固定于安装管（22）的左右两端，手轮结合子（9）的左端面吸附于左侧的永磁性磁钢（4）上，顶杆（2）沿着蜗杆（3）的轴心方向穿设于蜗杆（3）上，且顶杆（2）的一端抵触于手轮结合子（9）上，电机驱动部件驱动顶杆（2）轴向运动。 |
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| 说明书全文 | 一种电动执行器手轮切换机构及切换方法[0001] 技术领域：本发明涉及一种电动执行器手轮切换机构及切换方法。 [0002] 背景技术：手电动切换系统是电动执行器重要组成部分，手电动切换离合装置作为手电动切换系统的重要组成部分，手动状态下，手电动切换离合装置处于结合状态，电动状态下，手电动切换离合装置处于脱离状态；目前市场上常见的用于手电动切换的方法多以“手柄切换离合”、“手轮推入电磁感应离合”和“按钮切换离合”为主，“手柄切换离合”外观难看；“手轮推入电磁感应离合”在手动操作执行器时需要一直克服弹簧的力推着手轮操作，操作性较差； “按钮切换离合”结构复杂，零件较多工艺一致性较差。本发明是基于以上问题的背景下，提出了一种新的电动执行器手电动切换方法及手轮切换机构，该方法的主要零件基本为标准件或加工要求不高的机加工件，工艺易保证，只需要一个动作（推一下手轮，随即松开），即可进入手动状态，在手动状态时，人只需要提供摇手轮的力即可；切换电动时只需启动电机，可自动切换至电动状态，电动状态下手轮不跟转，实现手动、电动无扰切换。 [0004] 本发明所采用的技术方案有：一种电动执行器手轮切换机构，包括顶杆、蜗杆、永磁性磁钢、安装壳、手轮结合子、手轮轴、手轮弹簧、手轮、安装管和电机驱动部件，所述安装管固定于安装壳内，手轮结合子滑动置于安装管内，蜗杆转动连接在安装壳上，且蜗杆的一端伸于安装管内并插接于手轮结合子上，蜗杆与手轮结合子之间相互啮合，手轮轴转动连接在安装壳上，且手轮轴的一端插接于手轮结合子上并与手轮结合子相啮合，手轮轴的另一端伸于安装壳外并与手轮固定连接；手轮弹簧套设于手轮轴上，且手轮弹簧的一端抵触于安装壳上，另一端抵触于手轮轴上；两永磁性磁钢固定于安装管的左右两端，手轮结合子的左端面吸附于左侧的永磁性磁钢上，顶杆沿着蜗杆的轴心方向穿设于蜗杆上，且顶杆的一端抵触于手轮结合子上，电机驱动部件驱动顶杆轴向运动。 [0006] 进一步地，所述手轮结合子上插接有圆柱销，并在手轮结合子外壁上套设O型圈，O型圈将圆柱销定位于手轮结合子上，顶杆的一端抵触于圆柱销上。 [0007] 进一步地，所述安装壳包括手轮幅、手轮盖和外壳体，所述手轮幅穿设于外壳体内，手轮盖与外壳体固定连接，且手轮盖的一端抵触于手轮幅上，并将手轮幅轴向定位于外壳体上。 [0008] 进一步地，所述安装管置于外壳体内，包括套管接头、紧定螺钉和套管，所述套管的一端插接于套管接头内，且套管接头与套管之间通过紧定螺钉固定连接，在套管的另一端端口壁上设有内螺纹，在手轮幅上设有安装凸台，在安装凸台上设有外螺纹，套管螺纹连接在手轮幅的安装凸台上，套管接头抵触在外壳体上。 [0009] 进一步地，所述安装管内设有磁钢架和磁钢压板，磁钢架置于套管接头内，一个永磁性磁钢置于磁钢架内，一个永磁性磁钢置于手轮幅内，套管的一端抵触于磁钢压板，磁钢压板将所述永磁性磁钢进行轴向限位，套管的另一端抵触于另一所述永磁性磁钢上，并将永磁性磁钢抵触于手轮幅上。 [0010] 进一步地，所述手轮轴上设有挡圈槽，并设有轴用弹性挡圈，轴用弹性挡圈一端抵触于手轮轴，另一端在手轮轴回弹时抵触于手轮辐，避免手轮轴回弹过程中弹出。 [0011] 进一步地，所述手轮轴上设有第二台阶面，在手轮轴上套设手轮弹簧垫片，手轮弹簧的一端抵触于手轮弹簧垫片上，并将手轮弹簧垫片抵触于第二台阶面上。 [0012] 进一步地，所述手轮轴的末端设有第三台阶面，在手轮轴的末端螺纹连接有盖形螺母，盖形螺母将手轮抵触于第三台阶面上。 [0013] 一种电动执行器手轮切换机构的切换方法，其特征在于：如下：1）初始状态：顶杆抵触于手轮结合子上，并使得手轮结合子脱离蜗杆； 2）手动模式：沿手轮轴轴向方向推动手轮，手轮轴推动顶杆和手轮结合子一起轴向运动，并使得手轮结合子套设于蜗杆上并与蜗杆相互啮合，继续推动手轮，直至手轮结合子抵触于左侧永磁性磁钢上，并使得手轮结合子吸附于左侧永磁性磁钢上，松开双手，手轮回弹至初始状态，左侧永磁性磁钢使得手轮结合子与蜗杆保持结合状态，完成手动模式切换，手动模式下，转动手轮，实现蜗杆转动； 3）电动模式：电机驱动部件驱动顶杆轴向运动，顶杆推动手轮结合子，并使得手轮结合子脱离蜗杆，直至手轮结合子抵触于右侧的永磁性磁钢上，并使得手轮结合子吸附于右侧永磁性磁钢上，右侧永磁性磁钢使得手轮结合子与蜗杆保持脱开状态，完成电动模式切换，电动模式下，蜗杆转动，手轮不跟转，实现电动操作，手动电动互不干扰。 [0014] 本发明具有如下有益效果：1）现有电动执行器技术手电动切换技术多采用手柄切换或按钮切换，其结构复杂，操作难度较大，本发明在操作过程中通过两组永磁性磁钢对手轮结合子的吸合作用，实现手动状态和电动状态的切换，操作便捷； 2）本发明设置有O型密封圈和骨架油封，防护等级达到IP68，增加了密封效果和产品的适应等级； 3）本发明可作为一个整体进行拆装，便于生产管理和维护，生产和维护效率和便利性大大提高。 [0016] 图 2 为本发明在手动模式下的结构图；图2中：2.1-电动切换手动状态时顶杆位置，9.1-电动切换手动状态时手轮结合子位置，11.1-电动切换手动状态时圆柱销位置。 [0017] 图 3 为本发明在电动模式下的结构图；图3中：2.2-手动切换电动状态时顶杆位置，9.2-手动切换电动状态时手轮结合子位置，11.2-手动切换电动状态时圆柱销位置。 [0018] 图4为图1的局部放大图。 [0019] 其中：1-磁钢架，2-顶杆，3-蜗杆，4-永磁性磁钢，5-磁钢压板，6-套管接头，7-紧定螺钉，8-套管，9-手轮结合子，10-O型圈，11-圆柱销，12-手轮轴，13-轴用弹性挡圈，14-手轮辐，15-手轮盖，16-手轮弹簧，17-手轮弹簧垫片，18-手轮，20-盖形螺母，21-外壳体、22-安装管。 [0020] 具体实施方式：下面结合附图对本发明作进一步的说明。 [0021] 如图1至图4，本发明一种电动执行器手轮切换机构，包括顶杆2、蜗杆3、永磁性磁钢4、安装壳、手轮结合子9、手轮轴12、手轮弹簧16、手轮18、安装管22和电机驱动部件，安装管22固定于安装壳内，手轮结合子9滑动置于安装管22内，蜗杆3转动连接在安装壳上，且蜗杆3的一端伸于安装管22内并插接于手轮结合子9上，蜗杆3与手轮结合子9之间相互啮合，手轮轴12转动连接在安装壳上，且手轮轴12的一端插接于手轮结合子9上并与手轮结合子9相啮合，手轮轴12的另一端伸于安装壳外并与手轮18固定连接；手轮弹簧16套设于手轮轴12上，且手轮弹簧16的一端抵触于安装壳上，另一端抵触于手轮轴12上。两永磁性磁钢4固定于安装管22的左右两端，手轮结合子9的左端面吸附于左侧的永磁性磁钢4上，顶杆2沿着蜗杆3的轴心方向穿设于蜗杆3上，且顶杆2的一端抵触于手轮结合子9上，电机驱动部件驱动顶杆2轴向运动。 [0022] 本发明中的手轮结合子9为花键套结构，在蜗杆3和手轮轴12上均设有与手轮结合子9内齿相配合的外齿。 [0023] 在手轮结合子9上插接有圆柱销11，并在手轮结合子9外壁上套设O型圈10，O型圈10将圆柱销11定位于手轮结合子9上，顶杆2的一端抵触于圆柱销11上。 [0024] 安装壳包括手轮幅14、手轮盖15和外壳体21，手轮幅14穿设于外壳体21内，手轮盖15与外壳体21固定连接，且手轮盖15的一端抵触于手轮幅14上，并将手轮幅14轴向定位于外壳体21上。 [0025] 安装管22置于外壳体21内，安装管22包括套管接头6、紧定螺钉7和套管8，套管8的一端插接于套管接头6内，且套管接头6与套管8之间通过紧定螺钉7固定连接，在套管8的另一端端口壁上设有内螺纹，在手轮幅14上设有安装凸台，在安装凸台上设有外螺纹，套管8螺纹连接在手轮幅14的安装凸台上，套管接头6抵触在外壳体21上。 [0026] 在安装管22内设有磁钢架1和磁钢压板5，磁钢架1置于套管接头6内，一个永磁性磁钢4置于磁钢架1内， 一个永磁性磁钢4置于手轮辐14内，套管8的一端抵触于磁钢压板5，磁钢压板5将左侧永磁性磁钢4进行轴向限位，套管8的另一端抵触于右侧永磁性磁钢4上，并将右侧永磁性磁钢4抵触于手轮幅14上。 [0027] 右端的永磁性磁钢4被套管8顶住，避免掉落，左端的永磁性磁钢4被磁钢压板5顶住，避免掉落。 [0028] 磁钢架1均匀装有12个永磁性磁钢4，磁钢压板5避免磁钢掉落，磁钢架1上永磁性磁钢4磁力大于手轮结合子9的重力，保证任何方向均能吸合。 [0029] 手轮轴上12设有挡圈槽，并设有轴用弹性挡圈13，轴用弹性挡圈13一端抵触于手轮轴12，另一端在手轮轴12回弹时抵触于手轮辐14，避免手轮轴12回弹过程中弹出。 [0030] 手轮结合子9材质为磁性材料40Cr，手轮结合子9上的圆柱销11和顶杆2均为SKD61材质。手轮辐14、磁钢架1和磁钢压板5，材质均为非磁性材料6061。 [0031] 在手轮轴12上设有第二台阶面，在手轮轴12上套设手轮弹簧垫片17，手轮弹簧16的一端抵触于手轮弹簧垫片17上，并将手轮弹簧垫片17抵触于第二台阶面上。 [0032] 手轮轴12的末端设有第三台阶面，在手轮轴12的末端螺纹连接有盖形螺母20，盖形螺母20将手轮18抵触于第三台阶面上。 [0033] 本发明电动执行器手轮切换机构的切换方法，如下：1）初始状态：手轮切换机构初始状态为电动状态，此时手轮弹簧16顶住手轮18保持退回状态，手轮结合子9套装于手轮轴12上，手轮结合子9与右端永磁性磁钢4吸合，手轮结合子9与蜗杆3分离。 [0034] 2）手动模式（如图2）：沿手轮轴12轴向方向推动手轮18，克服手轮弹簧16的弹簧力，带动手轮轴12一起向左运动；手轮轴12推动手轮结合子9和其中的圆柱销11一起向左运动，圆柱销11推动蜗杆3中间的顶杆2向左运动；当手轮轴12推到底时，手轮轴12推动圆柱销11顶到蜗杆3的端面，此时顶杆2处于图2中2.1所示的位置，手轮结合子9处于图2中9.1的位置，圆柱销11处于图2中11.1的位置，顶杆2推开电动离合装置使之保持脱开状态，手轮结合子9和蜗杆3通过内外花键的方式配合连接，松开双手，手轮弹簧16在弹簧力作用下推动手轮轴12和套于手轮轴上的手轮18退回初始状态，手轮结合子9与左端永磁性磁钢4吸合，磁力作用下，手轮结合子9和蜗杆3保持结合状态，同时手轮结合子9与手轮轴12仍保持内外花键连接状态；此时处于手动状态，转动手轮18，手轮轴12带动手轮结合子9转动，手轮结合子 9带动蜗杆3转动，实现手动操作； 3）电动模式（如图3）：电机驱动部件驱动顶杆2轴向运动，顶杆2推动手轮结合子9中的圆柱销11退回，由于此推力大于左端永磁性磁钢4对手轮结合子9的吸合力，圆柱销11推动手轮结合子9退回，退到底时，手轮结合子9顶到手轮辐14，，此时顶杆2处于图3中2.2所示的位置，手轮结合子9处于图3中9.2的位置，圆柱销11处于图3中11.2的位置，手轮结合子9与蜗杆3完全脱开，手轮结合子9前移至与右端永磁性磁钢4吸合，与手轮辐14保持贴合状态，手轮结合子9与蜗杆3保持脱开状态。此时处于手轮机构工作常态，即电动状态，电机转动带动蜗杆4转动，且手轮18不跟转，实现电动操作，手动电动互不干扰。 [0035] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。 |
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