具双向自锁的线性致动器 【技术领域】
本发明涉及一种具双向自锁的线性致动器，线性致动器是用于任何作伸出或收回的往复运动的设备上；而本发明的自锁机构当线性致动器的马达停止时，可将线性致动器的致动机构自动锁住，致使负载不会滑动并稳定停在马达停止时的位置。
背景技术
一般线性致动器主要由本体、马达、出力轴及传动轴等所组成；首先马达将旋转扭力藉由涡杆带动涡轮而传至出力轴上，然后因出力轴与传动轴以轴向相接合，故可将出力轴的旋转扭力传递至传动轴上，而传动轴上设有螺杆轴，而螺杆轴上套合有螺帽且螺帽上接有负载内管；当螺杆轴随传动轴旋转时，螺帽将螺杆轴的旋转力转换成一线性的推力或拉力，使负载内管作伸出或收回的往复运动而带动工作物作动以达到线性致动的目的。
传统线性致动器若无设计自锁机构时，该致动器锁固是靠机构间的磨擦力而达到锁固的目的，而机构间地磨擦力的缺点是降低了线性致动器正常运作的速度并且会增加马达负载。另外，设有自锁机构的线性致动器，其自锁机构是当马达停止时锁住传动轴，而使负载不致滑动且停在马达停止时的位置；例如专利EP0662573是将一螺旋弹簧外包于传动轴外径上，弹簧一端则固定于本体上，其自锁方式为当马达运转带动传动轴推动负载时，螺旋弹簧在此扭力方向呈松开的情形，故螺旋弹簧相当于不存在也不会有作用；但当马达停止时，传动轴会因重力被负载推动而反向旋转，此时螺旋弹簧在此扭力方向呈锁紧的情形，故将传动轴锁住而达到自锁的目的。此种自锁方式的缺点是只有单向自锁功能，且若马达要反转将负载收回时，马达的扭力就必须大于螺旋弹簧的自锁扭力方可将负载收回，如此也造成马达额外的负载。
【发明内容】
本发明目的是在提供一种具双向自锁的线性致动器，其自锁机构的设计具有双向自锁的功能，使动力装置无论在正反转作动下，停止时皆可达到自行锁住功能，且动力装置也不会产生额外负载。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种具双向自锁的线性致动器，其主要包含：一动力装置，为输出旋转扭力的动力源；一传动装置，包含两片传动卡合部，上述动力装置输出旋转扭力的传递机构；一致动装置，包含致动结合部、螺杆轴及螺帽，该致动结合部与上述传动卡合部相套接，将上述传动装置的输出旋转扭力转换成线性运动而带动负载作线性移动；及一自锁机构，由一自锁弹簧与上述传动装置及致动装置相互配合以产生双向自锁作用的机构，上述自锁弹簧设置于上述传动卡合部外且自锁弹簧的两端各有一折勾，并于自锁弹簧外再套合一内壁有油沟槽设计的衬管，使自锁机构的设计具有双向自锁的功能，而动力装置也不会产生额外负载。
动力装置输出旋转扭力借着传动装置传递至致动装置使线性致动器作动，其中本发明的自锁装置由一自锁弹簧与传动装置及致动装置相互配合以产生双向自锁作用的机构，使动力装置停止输出旋转扭力时，可将线性致动器的致动机构自动锁住而使负载不致滑动。
为达到上述目的，本发明运用摩擦力及叠合设计一即是利用传动装置、致动装置及自锁机构交互作用，以达到双向自锁的功能。首先将传动装置与致动装置设计成联轴方式配合，传动装置由至少两片传动卡合部构成而致动装置则设有与传动卡合部配合的结构，使其可互相带动并传递扭力；然后将自锁机构的自锁弹簧设置于传动装置与致动装置相互配合之处；当动力装置有动力输出而带动传动装置及致动装置将负载推动时，自锁弹簧亦同时被带动而旋转；但当动力装置在任一位置停止输出动力时，该传动装置即成为无动力状态，此时致动装置会受负载的重力影响被带动而反转，但在致动装置反转的同时自锁弹簧外径会向外扩张与外壁产生摩擦阻力而自锁。另一方面，当动力装置再次输出动力欲将负载带动时，传动装置有动力而带动自锁弹簧向内旋转收缩外径，以产生解锁作用且与传动装置同旋转，故不会使动力装置产生额外负载；因此能达到双向自锁的目的。
综合上述，本发明的自锁机构设计可运用动力传输方向控制线性致动器的作动与否，亦即无论动力输出为顺时针或逆时针转动，只要动力传递方向系由动力装置传至传动装置再传至致动装置，则自锁机构不作动而线性致动器可正常推出或收回；反之动力传递方向若由负载重力产生而欲带动致动装置旋转(无论顺时针或逆时针转动)，则自锁机构作动锁住致动装置使线性致动器无法移动。
为进一步了解本发明的特征及技术内容，请详细参考以下有关本发明的实施方式与图式，然而所附的图式仅供参考与说明用，而并非用来对本发明做任何限制者。且任何运用或参考本发明所述及的技术范围或精神所达成的技术、功能、型式与运动机构的改善、修正，皆在本发明专利申请范围之内。
使用本发明的有益效果在于：首先本发明是以摩擦力及叠原理设计自锁机构，因此能相对减小线性致动器的整体体积。
其次本发明的双向自锁机构，可于线性致动器作推力或拉力负载时，均可达到自锁的目的，且带动自锁弹簧时均是使自锁弹簧呈缩回的情况，故不会产生额外负载。
再者本发明的传动卡合部设计为两片式，其上各设前后切槽使自锁弹簧能较稳固定位于传动卡合部外径上。
另外本发明的衬管内径也设计有油沟槽，以增加摩擦力并提供润滑，使线性致动器的自锁机构使用寿命能相对增加。
【附图说明】
图1为本发明具双向自锁的线性致动器的局部立体分解图
图2为本发明自锁机构的前剖面示意图
图3为本发明自锁机构的后剖面示意图
【主要部分代表符号】
10动力装置 11涡轮
20传动卡合部 21前切槽
22后切槽 30自锁弹簧
31前折勾 32后折勾
40衬管 41油沟槽
50致动结合部 51上长方键
52下长方键 60螺杆轴
【具体实施方式】
图1为本发明具双向自锁的线性致动器的局部立体分解图；其中动力源即动力装置10带动涡轮11，而涡轮11上设有两片传动卡合部20为传动装置(另传动装置亦可为三片、四片...传动卡合部20)，致动装置主要由致动结合部50、螺杆轴60及螺帽(未绘出)所组成，且传动卡合部20与致动结合部50相套接，藉由致动结合部50得上长方键51及下长方键52，使传动卡合部20与致动结合部50可互相带动，而将扭力传递至致动结合部50上的螺杆轴60，带动配合的螺帽(未绘出)使线性致动器产生作动；并于两片传动卡合部20外装置一有前折勾31与后折勾32的自锁弹簧30，于自锁弹簧30外再套合一衬管40。另外，为使自锁弹簧30可得较稳固的定位，可于一片传动卡合部20上设前切槽21而另一片传动卡合部20上设后切槽22，分别与自锁弹簧30的前折勾31与后折勾32相配合。
为更详细明了本发明的实施例，请参阅图2及图3；图2为本发明自锁机构的前剖面示意图；图3为本发明自锁机构的后剖面示意图；当线性致动器的作动是向外推出时，动力源带动两片传动卡合部20顺时针旋转，而两片传动卡合部20即带动有上下长方键51，52的致动结合部50旋转而传递扭力，并将负载推出，在此同时传动卡合部20的前切槽21也带动自锁弹簧30的前折勾31使自锁弹簧30一起旋转，而此时的动力传递方向是自锁弹簧30向内缩回的方向，故仅须很小的力即可带动自锁弹簧30一起旋转。在此推力负载情形下，若动力源停止输出动力(包括线性致动器抵达最大行程位置而停止时)，则两片传动卡合部20变成无动力状态，而致动结合部50会因负载的反向力作逆时针旋转(图2)，此逆时针旋转力使得致动结合部50的上长方键51逆时针拨动自锁弹簧30的前折勾31，致使自锁弹簧30向外扩张外径并与衬管40内壁产生摩擦力即自锁力，自锁力的大小恰与负载相等，故可使负载停在动力源停止输出动力时的位置不致任意移动。若此时(a)动力源再次激活要将负载继续推出时(此处假设原停止时负载不是停在最大行程处)，动力源又开始带动两片传动卡合部20作顺时针旋转(图2)，传动卡合部20亦带动自锁弹簧30的前折勾31，使自锁弹簧30扩张的外径缩回而解锁，故两片传动卡合部20可再次带动自锁弹簧30及致动结合部50一起作顺时针旋转，使线性致动器继续作动推出负载。(b)若动力源再次激活要将负载收回时，动力源带动两片传动卡合部20作逆时针旋转(图3，此时传动卡合部20拨动自锁弹簧30的后折勾32作逆时针旋转并向内缩回原扩张之外径，此缩回的扭力传至前折勾31时使整个自锁弹簧30外径向内缩回而自动解锁，解锁后两片传动卡合部20亦可再次带动致动结合部50及自锁弹簧30作逆时针旋转并使负载收回。
当线性致动器的作动是向内拉回时，其带动及拨动点则与上述相反，即动力源带动两片传动卡合部20作逆时针旋转(图3)，传动卡合部20即拨动自锁弹簧30的后折勾32向内缩回，并与致动结合部50一同被带动旋转而将负载拉回。而当动力源停止输出动力时两片传动卡合部20即呈无动力状态，致动结合部50会受负载的反向力而作顺时针旋转，致使致动结合部50上的上长方键51顺时针旋转并拨动自锁弹簧30的后折勾32，使自锁弹簧30外径向外扩张而自锁，当欲解锁时同上理，只要动力源再次带动两片传动卡合部20作顺(逆)时针旋转，使传动卡合部20拨动自锁弹簧30的前折勾31(后折勾32)向内缩回，此缩回的扭力传至后折勾32(前折勾31)使整个自锁弹簧30向内缩回而自动解锁，故两片传动卡合部20即可同时带动自锁弹簧30及致动结合部50作顺(逆)时针旋转并使负载推出(收回)。此即说明双向自锁的实施方式。
另外，因自锁力的产生是靠自锁弹簧30与衬管40内壁间的摩擦力来达成，因此可于衬管40内壁增设油沟槽41，以增加摩擦力并提供润滑，使线性致动器的自锁机构使用寿命能相对增加。