一种挤压自锁式二级自动伸缩杆结构的制作方法

本发明属于伸缩杆技术领域，具体涉及一种挤压自锁式二级自动伸缩杆结构。

背景技术：

伸缩杆多由2节或多节杆件套接而成,因而具有收缩体积小以便于携带与收藏，而展开即满足使用长度要求的特点。在人们的日常生活中应用广泛，尤其是在人们用手机自拍时，伸缩杆发挥了很大的作用，能够轻松调节拍摄距离，又或支撑衣架所用的伸缩架，均采用到可以具有一定承载能力的伸缩杆。

发明人认为：目前常见的伸缩杆结构中，特别是2节伸缩杆，是利用套杆之间的阻尼件实现各杆件伸展或收缩后的定位，或者利用套杆端部设置的定位件实现各杆件伸展或收缩后的定位。

无论采用何种方式的结构，均需要手动操作的方式，或者采用多电机的方式，分别驱动各级杆件以实现相应的运动。这两种方式，一方面手动操作费时费力，十分不便；另一方面，采用多电机驱动大大提高了能耗，且每个电机的配合程度也是设计者需要考虑的问题，因此这种伸缩杆设计和制作较为复杂，且操作不便。

技术实现要素：

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种挤压自锁式二级自动伸缩杆结构，能够利用一个电机驱动两节伸缩杆依次伸缩，能够在伸缩杆伸缩的过程中实现多节伸缩杆之间的定位，不需要手动操作阻尼件或定位件，方便快捷。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种挤压自锁式二级自动伸缩杆结构，包括底座，所述底座中转动连接有第一丝杠的一端，第一丝杠能够沿自身轴线转动。

所述第一丝杠的外部套设有第一齿轮，第一齿轮具有与自身转动轴线重合的螺纹孔，第一丝杠穿过第一齿轮中的螺纹孔，所述第一齿轮转动安装于支撑板中，支撑板中转动安装有第二齿轮和第三齿轮，第一齿轮分别与第二齿轮、第三齿轮啮合。

所述第二齿轮具有螺纹孔，第二齿轮的螺纹孔中设有第二丝杠，第二丝杠穿过第二齿轮及支撑板。

所述第三齿轮与第三丝杠固定连接，第三丝杠向着远离底座的方向延伸，所述第三丝杠的外部套设有螺纹套筒，螺纹套筒与推板固定连接，第三丝杠穿过所述推板。所述第二丝杠远离第二齿轮的一端与推板固定连接；

采用第一齿轮的螺纹孔与第一丝杠配合使用的方式，第一齿轮外部分别与第二齿轮及第三齿轮啮合，当第一齿轮与第一丝杠间转动所需要的扭矩较大时，第一齿轮会随第一丝杠转动，齿轮啮合驱动第二齿轮及第三齿轮的转动，进而实现推板的直线运动。

当推板被固定后，第二丝杠及第三丝杠无法转动，第二齿轮及第三齿轮被固定，第一齿轮与第二齿轮、第三齿轮间无法发生转动，第一齿轮会与第一丝杠发生相对转动。

即在不同时刻，第一齿轮与第一丝杠之间的运动状态不同，能够实现分别驱动推板及支撑板直线运动的作用。

所述第二齿轮远离底座的端面固定设有第一楔形套筒，推板靠近底座的端面设有第一楔形件，第一楔形件能够与第一楔形套筒插接，所述推板远离底座的端面设有第二楔形套筒，第三丝杠远离底座的一端固定设有第二楔形件，第二楔形件能够与第二楔形套筒插接。

采用第一楔形套筒与第一楔形件配合使用、第二楔形套筒与第二楔形件配合使用的方式，第一楔形件及第二楔形件分别设置于推板的两侧面，并能够随推板运动，当推板靠近支撑板或者第三丝杠远离支撑板的一端时，能够利用第一楔形套筒或第二楔形套筒实现推板的定位，进而实现第二齿轮及第三齿轮的卡死；使得第一齿轮能够获得足够的扭矩，实现第一齿轮与第一丝杠之间的相对转动。

所述底座与底部矩形筒固定连接，底部矩形筒套设在第一丝杠外部，支撑板与一级矩形筒固定连接，推板与二级矩形筒固定连接，一级矩形筒套设在底部矩形筒的内部，一级矩形筒能够从底部矩形筒伸缩，二级矩形筒套设在一级矩形筒的内部，二级矩形筒能够沿一级矩形筒伸缩。

采用底部矩形筒、一级矩形筒及二级矩形筒配合使用的方式，能够实现推板及支撑板在运动过程中的导向，使得支撑板在第一丝杠的驱动下实现直线运动，推板在第二丝杠、第三丝杠的驱动下实现直线运动。

进一步，所述底座中设有驱动装置，所述驱动装置能够驱动第一丝杠转动。

进一步，所述驱动装置包括机壳固定安装于底座上的电机，所述电机的输出轴与转轴固定连接，所述转轴与第一丝杠的轴线相互垂直，所述转轴的外部固定套设有第一锥齿轮，所述第一丝杠靠近底座的一端设有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合。

采用电机、转轴、第一锥齿轮及第二锥齿轮的配合使用，使得电机输出轴的转向与第一丝杠的转动中心轴线垂直。

进一步，所述支撑板包括固定连接的第一支撑板与第二支撑板，所述第二支撑板靠近第一支撑板的端面中设有安装槽，所述安装槽中安装有所述第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮。

采用第一支撑板与第二支撑板配合使用的方式，第二支撑板中设置安装槽，能够实现第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮在支撑板中的轴向定位，保证第一齿轮分别与第二齿轮、第三齿轮啮合。

本发明的有益效果：

采用第一齿轮的螺纹孔与第一丝杠配合使用的方式，第一齿轮外部分别与第二齿轮及第三齿轮啮合，当第一齿轮与第一丝杠间转动所需要的扭矩大于第一齿轮与第一丝杠之间的实际转矩时，第一齿轮会随第一丝杠转动，齿轮啮合驱动第二齿轮及第三齿轮的转动，进而实现推板的直线运动。

当第二齿轮及第三齿轮被固定后，第一齿轮与第二齿轮、第三齿轮间无法发生转动，第一齿轮会与第一丝杠之间的转矩会增大，直至发生相对转动。

即在不同时刻，第一齿轮与第一丝杠之间的运动状态不同，能够实现分别驱动推板及支撑板直线运动的作用。

采用第一楔形套筒与第一楔形件配合使用、第二楔形套筒与第二楔形件配合使用的方式，第一楔形件及第二楔形件分别设置于推板的两侧面，并能够随推板运动，当推板靠近支撑板或者第三丝杠远离支撑板的一端时，能够实现推板的定位，进而实现第二齿轮及第三齿轮的卡死；使得第一齿轮能够获得足够的扭矩，实现第一齿轮与第一丝杠之间的相对转动。

采用底部矩形筒、一级矩形筒及二级矩形筒配合使用的方式，能够实现推板及支撑板在运动过程中的导向，使得支撑板在第一丝杠的驱动下实现直线运动，推板在第二丝杠、第三丝杠的驱动下实现直线运动。

采用第一支撑板与第二支撑板配合使用的方式，第二支撑板中设置安装槽，能够实现第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮在支撑板中的轴向定位，保证第一齿轮分别与第二齿轮、第三齿轮啮合。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例中整体结构示意图；

图2为本发明实施例中去掉底部矩形筒等结构后的示意图；

图3为图2中ⅰ部分的结构放大图；

图4为图2中ⅱ部分去掉第二支撑板后的结构放大图；

图5为图2中ⅲ部分的结构放大图；

图6为本发明实施例中第一楔形件或第二楔形件的结构示意图；

图7为本发明实施例中第一楔形套筒或第二楔形套筒的结构示意图。

图中：1、底座；2、底部矩形筒；3、一级矩形筒；4、二级矩形筒；5、伺服电机；6、第一锥齿轮；7、转轴；8、第二锥齿轮；9、固定装置；10、第一丝杠；11、第一支撑板；12、第二支撑板；13、第二丝杠；14、第三丝杠；15、推板；151、螺纹套筒；152、第一楔形件；153、第一连接板；154、螺栓；155、第二楔形套筒；16、固定板；161、第二楔形件；162、第二连接板；163、端盖；17、第二齿轮；18、限位挡圈；19、第一楔形套筒；20、第一齿轮；21、第三齿轮；22、联轴器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供优选的的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要指出的是，本申请中第一齿轮及第二齿轮的内孔均为螺纹孔，螺纹孔与齿轮外圆同轴心设置，螺纹孔用于配合丝杠，因此，第一齿轮及第二齿轮能够具有齿轮及螺母的功能。

本发明的一种典型实施方式中，如图1-7所示，一种挤压自锁式二级自动伸缩杆结构，包括底座1，所述底座1中转动连接有第一丝杠10的一端，第一丝杠10能够沿自身轴线转动，具体的，所述第一丝杠10为十字螺纹丝杠，其样式为十字实心丝杠，横截面为十字型，并在其十字突出部位雕刻螺纹用于与第一齿轮20啮合传动。

所述第一丝杠10的外部套设有第一齿轮20，第一丝杠10穿过第一齿轮20的螺纹孔，所述第一齿轮20转动安装于支撑板中，支撑板中转动安装有第二齿轮17和第三齿轮21，第一齿轮20分别与第二齿轮17、第三齿轮21啮合。

具体的，所述第一齿轮20、第二齿轮17及第三齿轮21分别为直齿轮。

所述第二齿轮17具有螺纹孔，第二齿轮17的螺纹孔中设有第二丝杠13，第二丝杠13穿过第二齿轮17及支撑板。

所述第三齿轮21与第三丝杠14固定连接，第三丝杠14向着远离底座1的方向延伸，所述第三丝杠14的外部套设有螺纹套筒151，螺纹套筒151与推板15固定连接，第三丝杠14穿过所述推板15。第三齿轮的安装孔中固定安装有转动轴，转动轴与支撑板转动连接。

所述第二丝杠远离第二齿轮的一端与推板固定连接。

所述第二齿轮17远离底座1的端面固定设有第一楔形套筒19，限位挡圈18与第一楔形套筒固定在第二支撑板12表面，用来限制第二齿轮17的轴向运动增加稳定性。推板15靠近底座1的端面固定设有第一楔形件152，第一楔形件套设在第二丝杠外部，第一楔形件152能够与第一楔形套筒19插接。

推板的主体部件为第一连接板153，第一连接板153中设有两个安装孔，分别用于安装螺纹套筒15及第一楔形件152，第一连接板与第一楔形件152是固定连接的。在一些实施方式中，螺栓154通过二者之间的孔隙与第二丝杠13进行连接固定在一起。

所述推板15远离底座1的端面固定设有第二楔形套筒155，第二楔形件155套设在第三丝杠外部，第三丝杠远离底座1的一端固定设有第二楔形件161，第二楔形件161能够与第二楔形套筒155插接。

所述底座1与底部矩形筒2固定连接底部矩形筒2套设在第一丝杠10外部，支撑板与一级矩形筒3固定连接，推板15与二级矩形筒4固定连接，一级矩形筒3套设在底部矩形筒2的内部，二级矩形筒4套设在一级矩形筒3的内部。

所述底座1中设有驱动装置，所述驱动装置能够驱动第一丝杠10转动。

所述驱动装置包括机壳固定安装于底座1上的电机，所述电机的输出轴与转轴7固定连接，所述转轴7与第一丝杠10的轴线相互垂直，所述转轴7的外部固定套设有第一锥齿轮6所述第一丝杠10靠近底座1的一端设有第二锥齿轮8，所述第一锥齿轮6与第二锥齿轮8啮合。

具体的，所述电机为伺服电机5，所述底座1包括固定装置9，所述固定装置9为u型结构，所述固定装置9通过轴承件与第一丝杠10转动连接，固定装置9的外部与伺服电机5的外壳固定连接，所述伺服电机5的输出轴通过固定结构的两竖直段定位。

所述支撑板包括固定连接的第一支撑板11与第二支撑板12，所述第二支撑板12靠近第一支撑板11的端面中设有安装槽，所述安装槽中安装有所述第一齿轮20、第二齿轮17及第三齿轮21。

具体的，安装槽的底端面与第一支撑板11之间的距离大于第一齿轮20、第二齿轮17及第三齿轮21的厚度。

所述第三丝杠14远离底座1的一端固定设有固定板16，所述固定板16靠近底座1的端面固定设有所述第二楔形件161。

固定板16的主体结构为第二连接板162，第二连接板上开设有两个通孔，一个通孔用于固定安装第二楔形件161，另一个通孔与第二丝杠同轴线布置，用于容纳凸出于第二连接板的螺栓及第一楔形件。

固定板远离螺纹套筒的端面设有端盖，端盖套设在第二楔形件外部，用于实现第二楔形件的保护。

所述第一丝杠10靠近底座1的一端为第一光滑段，所述第一光滑段穿过底座1并通过轴承件与底座1转动连接。

所述第三齿轮21与第三丝杠14之间通过联轴器22固定连接。

所述第二丝杠13靠近推板15的一端为第二光滑段，所述第二光滑段穿过推板15并通过轴承件实现推板15与第二丝杠13的转动连接。

第一楔形件152与第二楔形件161的具体结构为，在一个具有一定厚度的空心圆柱体之上，按等间距挖出四个楔形的凹槽，用于连接。

具体的，第一楔形套筒19及第二楔形套筒155的具体结构为，在一个具有一定厚度的空心圆柱体之上，挖除与楔形槽对称的部分，使得最后留余四处楔形凸起，用来插入楔形件的楔形凹槽中。

工作原理：当伸缩杆要伸出时:

启动伺服电机5，驱动转轴7转动，带动第一锥齿轮6转动，第一锥齿轮6与第二锥齿轮8相互啮合以传递动力，第二锥齿轮8通过第一丝杠将动力传递给第一齿轮，此时，第一齿轮20同时与第二齿轮17、第三齿轮21啮合。由于第一齿轮20未完全固定，所受的轴向推力较小，不足以借助螺纹随着第一丝杠10的转动进行轴向平移，即驱动第一齿轮20与第一丝杠10之间发生转动所需要的扭矩大于第一齿轮驱动第二齿轮及第三齿轮转动所需要的扭矩，因此第一齿轮20会随着第一丝杠10一起转动，伴随第一齿轮20的转动，第二齿轮17和第三齿轮21受力进而转动，其中第二齿轮17内含螺纹并被轴向固定，因此第二丝杠13通过螺纹连接进行轴向平移，同时第三齿轮21通过联轴器22带动第三丝杠14一同转动，此时安装在推板15的螺纹套筒151与第三丝杠14螺纹连接，由于推板15径向受到约束力，因此只具有轴向平移的趋势，所以当伺服电机5启动时，推板15伴随着第二丝杠13的轴向平移和第三丝杠14的转动产生轴向位移，并带动二级矩形筒4进行平动，此时一级矩形筒3静止，二级矩形筒4匀速伸出。

随着二级矩形筒4的平动，安装在推板15的螺纹套筒151逐渐靠近固定板16，当螺纹套筒151移动到第二楔形件161内时，楔形凸起插入楔形凹槽中，推板15将会因受到挤压而锁紧，此时第二丝杠13因推板15的自锁，无法进行轴向平移，第三丝杠14也无法进行转动，致使第二齿轮17和第三齿轮21无法进行转动，进而第一齿轮20受到相反的载荷也无法进行转动。因为第一齿轮20的受力而固定，转动的第一丝杠10通过螺纹对第一齿轮20产生足够的轴向推力，导致第一齿轮20由转动转变为轴向平移，并带动第一支撑板11，第二支撑板12，进行轴向平移，一级矩形筒3因与第二支撑板12联结，所以一级矩形筒3将会匀速运动。此时，二级矩形筒4静止，一级矩形筒3伸出，从而完成二级伸缩杆的伸展。

同理，当伸缩杆需要收缩时：

伺服电机5反向运动，二级矩形筒4内的螺纹套筒151与第二楔形件161相互远离，推板15反向平移，二级矩形筒4匀速收缩，当第一楔形套筒19与推板15上的第一楔形件152配合时，推板15停止平移，二级矩形筒4也停止收缩，此时，第一齿轮20受到反向的轴向推力，进而由转动变为反向平移，进而带动第一支撑板11，第二支撑板12反向移动，一级矩形筒3相应的进行收缩，完成二级伸缩杆的收缩。

该过程利用螺纹套筒151与楔形件的挤压而使得第二齿轮17和第三齿轮21发生自锁，进而使得第一齿轮20在转动和轴向平移之间相互转换，从而实现单一电源直接驱动二级伸缩杆。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。