应用于电动舵机传动机构的锁定装置及电动舵机的制作方法

1.本发明属于舵机技术领域，具体涉及一种应用于电动舵机传动机构的锁定装置及电动舵机。


背景技术：

2.锁定装置是航天系统工程中确保组件间可靠连接与分离的关键机构，当前航天系统中的电动舵机的传动机构的锁定装置主要使用电磁解锁方式，以弹簧预紧进行锁定，通电后通过电磁力克服弹簧力进行解锁，该方式在导弹舵面零位锁定方面广泛应用。在弹载舵系统中，由于现有的锁定装置需要持续通电进行解锁，造成严重发热及弹上能源消耗，不能长期使用，在未来导弹长航时、低功耗趋势下面临技术瓶颈。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种应用于电动舵机传动机构的锁定装置及电动舵机，以解决现有技术中应用于电动舵机传动机构的锁定装置能耗大、不能长期使用的难题。
4.为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种应用于电动舵机传动机构的锁定装置，包括：
5.壳体，所述壳体上围设形成有安装腔，所述壳体上贯穿设置有安装孔，所述安装孔与所述安装腔连通；
6.锁止机构，所述锁止机构包括锁销轴，所述锁销轴可移动地安装于所述安装孔，所述锁销轴具有伸出于所述壳体外的锁止位置和缩回于所述壳体内的解锁位置；以及
7.驱动机构，所述驱动机构包括旋转推动组件、动力组件以及推杆组件，所述旋转推动组件设置于所述安装腔，所述动力组件设置于所述壳体上，所述推杆组件的一端与所述动力组件连接，另一端与所述旋转推动组件驱动连接；
8.其中，当对所述动力组件通瞬时电流时，所述动力组件驱动所述推杆组件带动所述旋转推动组件旋转预定角度，以使所述锁销轴在所述锁止位置和所述解锁位置之间切换。
9.进一步地，所述安装孔的内侧壁上设置有第一限位台阶和第二限位台阶，所述第二限位台阶较所述第一限位台阶更靠近所述安装腔，所述锁销轴的外周设置有止挡凸缘，所述止挡凸缘位于所述第一限位台阶和所述第二限位台阶之间；
10.所述锁止机构还包括弹性元件，所述弹性元件套设于所述锁销轴上，所述弹性元件的两端分别抵顶于所述止挡凸缘和所述第一限位台阶上。
11.进一步地，所述锁销轴上设置有滚动轴承，所述滚动轴承的轴向垂直于所述锁销轴的轴向，所述锁销轴通过所述滚动轴承与所述安装孔的内壁面接触。
12.进一步地，所述锁销轴靠近所述旋转推动组件的一端设置有滚轮。
13.进一步地，所述旋转推动组件包括：
14.推动轮，所述推动轮可转动地安装于所述安装腔，所述推动轮的外周沿设置有多
个凹槽和多个凸起，多个所述凹槽和多个所述凸起交替布置，所述锁销轴的长度方向与所述推动轮的径向一致；以及
15.棘轮，所述棘轮与所述推动轮同轴固定连接，所述棘轮的外周设置有多个棘齿槽；
16.其中，对所述动力组件通瞬时电流时，所述动力组件驱动所述推杆组件带动所述棘轮转动并卡设于不同的所述棘齿槽内，所述推动轮与所述棘轮同步转动预定角度以使所述锁销轴的端部在所述凹槽和所述凸起之间切换。
17.进一步地，所述壳体上设置有安装凹槽，所述动力组件包括：
18.电磁线圈，所述电磁线圈安装于所述安装凹槽内；
19.衔铁，所述衔铁安装于所述安装凹槽内，所述衔铁位于所述电磁线圈远离所述安装腔的一侧并与所述电磁线圈间隔预定间隙，所述推杆组件穿过所述电磁线圈与所述衔铁连接；以及
20.弹性件，所述弹性件设置于所述安装凹槽，所述弹性件套设于所述推杆组件上，所述弹性件的两端分别抵顶在所述衔铁和所述安装凹槽的侧壁上；
21.其中，对所述电磁线圈通瞬时电流时，所述衔铁受所述电磁线圈施加的电磁力朝向靠近所述电磁线圈的方向运动。
22.进一步地，所述推杆组件包括:
23.推杆，所述推杆与所述衔铁连接并与所述锁销轴平行；以及
24.锁止杆，所述锁止杆铰接在所述推杆远离所述衔铁的一端，所述锁止杆随所述推杆运动以推动所述旋转推动组件旋转。
25.进一步地，所述应用于电动舵机传动机构的锁定装置还包括防逆转组件，所述防逆转组件包括：
26.支撑座，所述支撑座固定设置于所述安装腔的侧壁上；以及
27.棘爪，所述棘爪铰接在所述支撑座上并卡设于所述棘齿槽内。
28.进一步地，所述应用于电动舵机传动机构的锁定装置还包括用于对所述锁销轴的位置进行检测的检测元件。
29.另一方面，本技术还提供了一种电动舵机，包括锁定装置，所述锁定装置为上述的锁定装置。
30.应用本发明的技术方案，当需要切换锁销轴的位置时，只需对动力组件通瞬时电流，此时，动力组件可以驱动推杆组件带动旋转推动组件在安装腔内旋转预定角度，当旋转推动组件旋转时，可以带动锁销轴伸缩，使得锁销轴可以在锁止位置和解锁位置之间进行切换。相对于现有技术中需要持续通电才能解锁的锁定装置的结构而言，本发明中的锁定装置只需要对动力组件通瞬时电流就可以实现锁销轴锁止和解锁，能耗小，能够延长锁止装置的使用时长。
附图说明
31.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
32.图1是本技术实施例公开的应用于电动舵机传动机构的锁定装置的剖视图。
33.附图标记说明：
34.10、壳体；11、安装腔；12、安装孔；121、第一限位台阶；122、第二限位台阶；13、安装凹槽；
35.20、锁止机构；21、锁销轴；211、止挡凸缘；22、弹性元件；23、滚轮；24、滚动轴承；
36.30、驱动机构；31、旋转推动组件；311、推动轮；3111、凸起；3112、凹槽；312、棘轮；3121、棘齿槽；32、动力组件；321、电磁线圈；322、衔铁；323、弹性件；33、推杆组件；331、推杆；332、锁止杆；
37.40、防逆转组件；41、支撑座；42、棘爪；
38.50、检测元件。
具体实施方式
39.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
40.需要说明的是，为了清楚地说明本发明的内容，本发明特举多个实施例以进一步阐释本发明的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此，后实施例中未提及的内容可相应参考前实施例。
41.参见图1所示，根据本技术的实施例，提供了一种应用于电动舵机传动机构的锁定装置，下称锁定装置，该锁定装置包括壳体10、锁止机构20以及驱动机构30。
42.具体来说，壳体10上围设形成有安装腔11，且该壳体10上贯穿设置有安装孔12，该安装孔12与安装腔11连通；锁止机构20包括锁销轴21，该锁销轴21可移动地安装于安装孔12，该锁销轴21具有伸出于壳体10外的锁止位置和缩回于壳体10内的解锁位置(图1中示出了锁销轴21处于解锁位置时的情况)；驱动机构30包括旋转推动组件31、动力组件32以及推杆组件33，旋转推动组件31设置于安装腔11，动力组件32设置于壳体10上，推杆组件33的一端与动力组件32连接，另一端与旋转推动组件31驱动连接；其中，当对动力组件32通瞬时电流时，动力组件32驱动推杆组件33带动旋转推动组件31旋转预定角度，从而可以使锁销轴21在锁止位置和解锁位置之间切换。
43.结合本技术的锁定装置的结构可以知道，当需要切换锁销轴21的位置时，只需对动力组件32通瞬时电流，此时，动力组件32可以驱动推杆组件33带动旋转推动组件31在安装腔11内旋转预定角度，当旋转推动组件31旋转时，可以带动锁销轴21伸缩，使得锁销轴21可以在锁止位置和解锁位置之间进行切换。相对于现有技术中需要持续通电才能解锁的锁定装置的结构而言，本实施例中的锁定装置只需要对动力组件32通瞬时电流就可以实现锁销轴21锁止和解锁，能耗小，能够延长锁止装置的使用时长。
44.具体来说，本实施例中的壳体10的外形可以是圆柱体、棱柱体、椭圆柱体或者其他异形柱体，本技术中不作具体限定。在本技术的一种具体的实施方式中，将安装腔11设置在壳体10靠近底部的位置处，而将安装孔12设置在安装腔11的上方。安装孔12的中段的内径比两端的内径大，此时，安装孔12的内侧壁上形成有第一限位台阶121和第二限位台阶122，其中，第二限位台阶122较第一限位台阶121更靠近安装腔11。实际设计时，锁销轴21的外周设置有止挡凸缘211，该止挡凸缘211位于第一限位台阶121和第二限位台阶122之间，当锁
销轴21沿安装孔12运动时，通过该止挡凸缘211、第一限位台阶121和第二限位台阶122的作用，可以对锁销轴21进行限位，防止锁销轴21从安装孔12内掉落出来。
45.进一步地，本实施例中的锁止机构20还包括弹性元件22，该弹性元件22套设于锁销轴21上，且该弹性元件22的两端分别抵顶于止挡凸缘211和第一限位台阶121上。当锁销轴21在锁止位置和解锁位置之间切换时，该弹性元件22可以起到缓冲和复位作用，能够提高锁定装置的使用稳定性和可靠性。可选地，该弹性元件22可以是弹性、橡胶套等结构。
46.为了能够提高本实施例中的锁定装置的使用寿命，本实施例中的锁销轴21上设置有滚动轴承24，该滚动轴承24的轴向垂直于锁销轴21的轴向，锁销轴21通过滚动轴承24与安装孔12的内壁面接触。也即是说，当锁销轴21受到驱动机构30的驱动作用在安装孔12内运动时，锁销轴21与安装孔12的内壁面之间为滚动接触，能够减小锁销轴21与安装孔12之间的摩擦，降低锁销轴21与壳体10的磨损，进而可以提高本实施例中的锁定装置的使用寿命。当然，在本技术中，还可以将滚动轴承24设置为滚轮等结构，只要是在本技术的构思下的其他变形方式，均在本技术的保护范围之内。
47.进一步地，本实施例中的锁销轴21靠近旋转推动组件31的一端设置有滚轮23，锁销轴21通过该滚轮23与旋转推动组件31接触，当驱动机构30驱动旋转推动组件31旋转时，锁销轴21通过滚轮23与旋转推动组件31接触，能够减小锁销轴21与旋转推动组件31之间的摩擦，进一步提高锁定装置的使用寿命。
48.再次参见图1所示，本实施例中的旋转推动组件31包括推动轮311和棘轮312。推动轮311可转动地安装于安装腔11，该推动轮311的外周沿设置有多个凹槽3112和多个凸起3111，多个凹槽3112和多个凸起3111交替布置，即相邻两个凹槽3112之间设置一个凸起3111，且相邻两个凸起3111之间设置一个凹槽3112的设置方式，且锁销轴21的长度方向与推动轮311的径向一致；棘轮312与推动轮311同轴固定连接，棘轮312的外周设置有多个棘齿槽3121。具体地，棘轮312与推动轮311之间可以通过连接螺钉、销钉、卡扣或者焊接等方式固定在一起，推动轮311和棘轮312通过转轴等结构可转动地安装在安装腔11内。当对动力组件32通瞬时电流时，动力组件32驱动推杆组件33带动棘轮312转动并卡设于不同的棘轮312外周的棘齿槽3121内，当推杆组件33插设在不同的棘齿槽3121内的过程中，可以带动推动轮311与棘轮312同步转动预定角度(具体的转动角度可以根据棘轮312上的棘齿槽3121和推动轮311上的凸起3111和凹槽3112的个数决定，本技术中不作具体的限定)，推动轮311转动的过程中，可以使锁销轴21的端部在凹槽3112和凸起3111之间切换，当锁销轴21的端部抵顶在凹槽3112内时，锁销轴21处于解锁位置，当锁销轴21的端部抵顶在凸起3111上时，锁销轴21处于锁止位置。
49.可选地，凸起3111的顶端设置有凹陷部，通过该凹陷部与锁销轴21端部的滚轮23接触，能够提高锁销轴21与凸起3111的接触稳定性。
50.可选地，本实施例中的凸起3111和凹槽3112的个数之和与棘轮312外周的棘齿槽3121的个数相同，如此，当棘轮312转动过一个棘齿槽3121时，锁销轴21在锁止位置和解锁位置之间切换一次。当然，在本技术的其他实施方式中，棘齿槽3121的个数还可以是凸起3111和凹槽3112的个数之和的整数倍，只要是在本技术的构思下的其他变形方式，均在本技术的保护范围之内。
51.进一步地，本实施例中的棘轮312的最大外径小于所述推动轮311的最大外径，如
此，可以避免锁销轴21与棘轮312发生摩擦，可以提高本实施例中的锁定装置的稳定性和可靠性。
52.棘轮312与推动轮311在进给运动中会承受一定的冲击载荷，因此，本技术中选用韧性好、强度高、耐腐蚀的铜合金材料来加工棘轮312与推动轮311，以适应棘轮312与推动轮311的工作条件，为增强摩擦副耐磨性，需通过进一步的热处理以提高棘轮312与推动轮311硬度。
53.为了对动力组件32进行安装，本实施例中的壳体10上设置有安装凹槽13，具体地，动力组件32包括电磁线圈321、衔铁322以及弹性件323，其中，电磁线圈321、衔铁322以及弹性件323均安装于安装凹槽13，衔铁322位于电磁线圈321远离安装腔11的一侧并与电磁线圈321间隔预定间隙(电磁线圈321未通电时间隔预定距离)，推杆组件33穿过电磁线圈321与衔铁322连接；弹性件323套设于推杆组件33上，该弹性件323的两端分别抵顶在衔铁322和安装凹槽13的侧壁上；其中，当对电磁线圈321通瞬时电流时，衔铁322受电磁线圈321施加的电磁力朝向靠近电磁线圈321的方向运动，进而可以带动推杆组件33运动以驱动棘轮312转动预定角度，从而可以使得锁销轴21在锁止位置和解锁位置之间进行切换。可选地，弹性件323可以是弹簧、弹性橡胶圈等结构。
54.进一步地，本实施例中的推杆组件33包括推杆331以及锁止杆332，其中，推杆331与衔铁322连接并与锁销轴21平行；锁止杆332铰接在推杆331远离衔铁322的一端，锁止杆332随推杆331伸缩以推动旋转推动组件31旋转。电磁线圈321未通电时，衔铁322在弹性件323作用下与电磁线圈321分离，棘轮312与推动轮311固定，两者可沿同一转轴作旋转运动，锁销轴21受弹性元件22预紧向下作用于推动轮311的凹槽3112，锁销轴21顶部收至壳体10内，此时为“解锁位置。供电后，电磁线圈321产生电磁力驱动衔铁322向下运动，推杆组件33随衔铁322运动拨动棘轮312转动一齿或者几齿并插设在棘齿槽3121内，推动轮311随棘轮312转动相同角度后使推动轮311的凸起3111与锁销轴21底部接触，推动锁销轴21向上运动，使锁销轴21顶部伸出壳体10外，此时为“锁止位置”，电磁线圈321断电后推杆组件33与衔铁322恢复原状态。
55.进一步地，本实施例中的锁定装置还包括防逆转组件40，该防逆转组件40包括支撑座41和棘爪42，其中，支撑座41固定设置于安装腔11的侧壁上；棘爪42铰接在支撑座41上并卡设于棘齿槽3121内。棘轮312在防逆转组件40作用下不能回复运动，锁销轴21突出壳体10的部分阻挡电动舵机传动机构运动，实现传动机构“锁定”。
56.进一步地，本实施例中的锁定装置还包括用于对锁销轴21的位置进行检测的检测元件50。可选地，该检测元件50可以是霍尔组件与磁钢的组合元件，通过霍尔组件和磁钢的作用，可以用于检测锁销轴21的位置，确定锁定装置锁定状态。实际安装时，霍尔元件与磁钢两者之一安装在锁销轴21上，两者另一安装在壳体10上，便于对锁销轴21的位置进行检测，结构简单，便于实现。当然，在本技术的其他实施方式中，检测元件50还可以是接近开关等结构，只要是在本技术的构思下的其他变形方式，均在本技术的保护范围之内。
57.另一方面，本技术实施例还提供了一种电动舵机，该电动舵机包括上述实施例中的锁定装置。因此，本实施例中的电动舵机包括上述实施例中的锁定装置的所有技术效果，由于前文已经对锁定装置的技术效果进行详细描述，此处不再赘述。
58.从以上的描述中，可以看出，本技术上述的实施例实现了如下技术效果：
59.1、本技术的锁定装置通过巧妙棘轮、凸轮设计实现状态切换，并通过机构实现自维持，无需持续通电进行维持。
60.2、本技术的锁定装置体积小、重量轻，低成本中小型导弹领域的发展要求。
61.3、本技术的锁定装置上设置有检测元件，该检测元件可以对锁定装置的状态进行反馈。
62.4、本技术的锁定装置的功耗低，可以实现长航时效果。
63.5、本技术的锁定装置的结构紧凑，对伺服系统减轻重量、减小空间尺寸，提高装调效率有着重要意义。
64.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
65.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
66.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。