CN102966160A - 一种转动式水力驱动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转动式水力驱动装置及其控制方法，包括叶片模组、壳体和复位弹簧，壳体具有内腔、与该内腔相连通的进水口和出水口；叶片模组沿壳体内腔的径向转动安装于壳体的内腔中，该叶片模组于壳体内受水压驱动产生扭矩，并通过其转轴输出；该叶片模组通过复位弹簧实现复位。本发明可应用于带冲洗功能的马桶盖中，利用水力驱动产生扭矩而带动其喷管转动伸出或收起，因而，可以使马桶盖的喷管免于采用倾斜安装的方式，有助于降低马桶盖的整体高度，使马桶盖的体积较小、外形简洁、美观，并有利于节约马桶盖的材料成本。本发明还具有呈模块化结构，方便生产和检测等特点。

Description

一种转动式水力驱动装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种水力驱动装置，特别是涉及一种可应用于带冲洗功能的马桶盖中的转动式水力驱动装置及其控制方法。 

背景技术

请参见图1-图4所示，现有技术的带冲洗功能的马桶盖，该马桶盖包括马桶上盖1＇和马桶座圈2＇，其是在马桶座圈2＇后部安装一冲洗机构3＇，其中，该冲洗机构包括换向阀（图中未体现）、安装于马桶座圈的后部内腔中并与换向阀的出水口相连通的喷管和用于开启或关闭换向阀的开关旋钮22＇；马桶座圈2＇的后部左侧或右侧设有进水口21＇，该进水口21与换向阀的进水口相连通；喷管32＇具体通过一安装于马桶座圈的后部内腔中的喷管主体31＇与换向阀的出水口相连通，该喷管32＇与喷管主体31＇相活动套接，并可缩回喷管主体内或局部伸出喷管主体外，该喷管32＇的出水端装有喷头33＇。工作时，水通过马桶座圈2＇外部的进水口21＇由喷管主体31＇的进水口进入喷管主体31＇内，并推动喷管32＇，使喷管32＇在水压作用下局部伸出喷管主体31＇和进入马桶座圈2＇的内圈范围内，水再从喷管出水端的喷头33＇喷出，实现冲洗功能。 

上述带冲洗功能的马桶盖，其喷管32＇通常为硬管，并呈固定的弧线或直线形状，且该喷管32＇的驱动方式采用直线驱动式，由于喷管32＇的出水端必须低于马桶座圈2＇的平面，因此，现有技术的这种带冲洗功能的马桶盖，其喷管主体31＇和喷管32＇必须倾斜设置，这就导致马桶盖的整体高度H较高，从而使整个马桶盖的体积较大，不够美观。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种转动式水力驱动装置及其控制方法，将其应用于带冲洗功能的马桶盖中，使其利用进水压力驱动马桶盖的喷管转动收起或伸出， 从而可以避免喷管采用倾斜安装的方式，有利于降低马桶盖的整体高度。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种转动式水力驱动装置，包括叶片模组、壳体和复位弹簧，壳体具有内腔、与该内腔相连通的进水口和出水口；叶片模组沿壳体内腔的径向转动安装于壳体的内腔中，该叶片模组于壳体内受水压驱动产生扭矩，并通过其转轴输出；该叶片模组通过复位弹簧实现复位。 

所述叶片模组包括叶轮盖、主叶轮；主叶轮包括叶轮片和设于叶轮片一端的所述转轴，叶轮盖设有第一过水孔，叶轮片设有第二过水孔；该叶轮盖于叶轮片顺着水压推动方向的一侧对叶轮片进行局部包裹，且其第一过水孔与第二过水孔不相重叠；所述壳体的内底面或内腔壁设有一限位凸台，叶轮盖通过转动既定角度被该限位凸台顶住，以与叶轮片错开一个预设角度。 

还包括驱动齿轮，该驱动齿轮于所述壳体外固定安装于所述转轴，该驱动齿轮通过所述复位弹簧带动所述叶片模组实现复位。 

还包括复位齿轮，所述壳体延伸一安装部，该复位齿轮活动安装于该安装部，并与所述驱动齿轮相啮合，所述复位弹簧安装于复位齿轮与所述壳体的安装部之间。 

还包括齿条，该齿条的侧面设有多个轮齿，该齿条活动卡装于所述壳体，且该齿条的轮齿与所述驱动齿轮相啮合。 

所述叶片模组还包括密封垫圈，该密封垫圈安装于所述叶轮片的另一侧，以在所述主叶轮受水压驱动到位时对所述叶轮片与所述壳体的内腔壁之间的缝隙进行密封。 

所述壳体包括上盖和具有上开口的底壳，上盖包裹于底壳的上开口，上盖与底壳之间围成所述壳体的内腔；底壳的内腔呈由直腔壁和圆弧形腔壁构成的半圆形结构，所述进水口和出水口分别设于所述底壳的直腔壁；所述限位凸台设于底壳的内底面或圆弧形腔壁；所述叶片模组的转轴限位于底壳内腔的圆心位置，并密封伸出底壳的底面。 

所述叶轮片的顶面、底面和另一端侧面分别设有卡钩，所述叶轮盖包括主盖片和三个侧盖片，三个侧盖片分别一体相接于主盖片的其中三端，共同围成用于局部包裹所述叶轮片的空腔；所述第一过水孔设于主盖面，所述叶轮盖的三个侧盖片分别设有通孔，所述叶轮片的三个卡钩分别活动卡置于对应的通孔中。 

所述叶轮盖的第一过水孔为多个，且各个第一过水孔的孔径分别小于所述第二过水孔的孔径。 

一种转动式水力驱动装置的控制方法，包括如下控制步骤： 

使水力驱动模块的壳体从其进水口持续进水，进水在壳体内驱动叶片模组朝壳体出水口的方向转动，并产生扭矩，同时扭转复位弹簧，该扭矩通过该水力驱动模块的转轴输出； 

使水力驱动模块的壳体停止进水，叶片模组在复位弹簧的回复力作用下沿壳体进水口的方向回到初始位置。 

本发明的一种转动式水力驱动装置及其控制方法，将其应用于带有冲洗功能的马桶盖中，该马桶盖的喷管具有拐弯段，使该喷管通过转动使其拐弯段收起或伸出。具体应用时，使本发明配合传动机构，即可使本发明利用进水压力驱动喷管转动。 

本发明的有益效果是， 

1、由于本发明可在进水压力作用下产生扭矩输出，使得将本发明可以应用于带有冲洗功能的马桶盖中（该马桶盖的喷管具有拐弯段，该喷管通过转动使其拐弯段收起或伸出），并配合相应的传动机构，即可驱动马桶盖的喷管发生转动，从而使马桶盖的喷管免于采用倾斜安装的方式，可以有效降低马桶盖的整体高度，使马桶盖的体积较小、外形简洁、美观，并有利于节约马桶盖的材料成本； 

2、本发明呈模块化结构，有利于实现模块化生产和模块化检测。 

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种转动式水力驱动装置及其控制方法不局限于实施例。 

附图说明

图1是是现有技术的带冲洗功能的马桶盖（包括马桶座）的结构示意图； 

图2是图1对应的剖面图； 

图3是现有技术的带冲洗功能的马桶盖的剖视图（喷管缩回）； 

图4是现有技术的带冲洗功能的马桶盖的剖视图（喷管伸出）； 

图5是本发明的立体构造示意图（一）； 

图6是本发明的立体构造示意图（二）； 

图7是本发明的爆炸示意图； 

图8是本发明的叶片模组的立体构造示意图（一）； 

图9是本发明的叶片模组的立体构造示意图（二）； 

图10是本发明的叶片模组的爆炸示意图； 

图11是本发明的主视图； 

图12是图11中本发明的A-A剖面图（叶片模组处于初始位置）； 

图13是图11中本发明的A-A剖面图（叶片模组逆时针转动）； 

图14是图13中本发明的B-B剖面图（含上盖）； 

图15是图11中本发明的A-A剖面图（叶片模组逆时针转动到位）； 

图16是图15中本发明的C-C剖面图（含上盖）； 

图17是带冲洗功能的马桶盖的爆炸示意图（含本发明）； 

图18是马桶盖的冲洗机构的爆炸示意图； 

图19是马桶盖的冲洗机构在喷管收起时对应的状态示意图； 

图20是图19中马桶盖的冲洗机构对应的D-D剖面图； 

图21是马桶盖的冲洗机构在喷管伸出时对应的状态示意图； 

图22是图21中马桶盖的冲洗机构对应的E-E剖面图； 

图23是图22中马桶盖的冲洗机构对应的F-F剖面图。 

具体实施方式

实施例，请参见图5-图16所示，本发明的一种转动式水力驱动装置，包括叶片模组62、壳体61，驱动齿轮63、复位齿轮64、齿条67和复位弹簧65，壳体61具有内腔，以及与壳体61的内腔相连通的进水口611和出水口612；叶片模组62沿壳体内腔的径向可转动地装配于壳体61的内腔中，该叶片模组62受水压驱动产生扭矩，并通过其转轴621输出；驱动齿轮63于壳体外安装于转轴621，壳体外延伸一安装部615，复位齿轮64可转动地安装于该安装部615，并与驱动齿轮63相啮合，复位弹簧65为扭簧，其连接于复位齿轮64 与安装部615之间，用于通过驱动齿轮63带动叶片模组62实现复位；齿条67的侧面具有多个轮齿，该齿条67活动卡装于壳体61的底端，并与驱动齿轮63相啮合。 

作为一种优选，具体如图8-图10所示，上述叶片模组62包括叶轮盖623、主叶轮；主叶轮包括叶轮片622和设于叶轮片622一端的所述转轴621，叶轮盖623设有多个第一过水孔626，叶轮片62设有一个第二过水孔627，且该第二过水孔627的孔径大于第一过水孔626的孔径；该叶轮盖623于叶轮片622顺着水压推动方向的一侧对叶轮片622进行局部包裹，且其第一过水孔626与第二过水孔627不相重叠；上述壳体61的内底面（或内腔壁）靠近其出水口处设有一个限位凸台616（如图12所示），叶轮盖623通过转动既定角度被该限位凸台616顶住，以与叶轮片622错开一个预设角度(该预设角度为锐角，大约为0-15°)。 

上述叶片模组62还包括密封垫圈624，该密封垫圈624安装于叶轮片622的另一侧，以在主叶轮受水压驱动到位时对叶轮片622与壳体61的内腔壁之间的缝隙进行密封。上述叶轮片622的顶面、底面和另一端侧面分别设有卡钩628，叶轮盖623包括主盖片和三个侧盖片，三个侧盖片分别一体相接于主盖片的其中三端，共同围成用于局部包裹叶轮片的空腔；叶轮盖的第一过水孔623分布其主盖面的周圈，该叶轮盖623的三个侧盖片分别设有通孔629，叶轮片的三个卡钩628分别活动卡置于对应的通孔629中。 

上述壳体61具体包括上盖613和具有上开口的底壳614，上盖613采用螺钉锁固于底壳614的顶端，并对底壳614的上开口进行密封，上盖613与底壳614之间围成壳体61的内腔；底壳614的内腔呈由直腔壁和圆弧形腔壁构成的半圆形结构，壳体的进水口611和出水口612分别设于底壳614的直腔壁；上述限位凸台616设于底壳614的内底面（或圆弧形腔壁）；叶片模组的转轴621通过上盖613限位于底壳内腔的圆心位置，并采用一密封圈625密封伸出底壳614的底面。上述壳体的安装部615设于壳体的底壳614上，具体，如图14所示，该安装部包括具有下开口的凹槽结构和设于该凹槽结构内部的螺柱，且螺钉66锁于该螺柱上；上述复位齿轮64通过螺钉66配合垫圈68可转动地安装于该凹槽结构的槽口处，上述复位弹簧65套装于螺柱外侧，且该复位弹簧65的一端插接于复位齿轮64，该复位弹簧65的另一端插接于凹槽的槽底。 

本发明的一种转动式水力驱动装置的控制方法，其控制过程如图11-图16所示。如图 14所示，在初始状态下（即在本发明进水之前），其叶片模块62位于壳体内腔的靠近进水口611的一侧。当壳体61的进水口611进水时，如图13、图14所示，叶片模组62的叶轮盖623在进水的作用下紧贴叶轮片622，进水推动叶片模组62朝壳体出水口612的方向逆时针转动，使叶片模组62产生扭矩并通过其转轴621输出而带动驱动齿轮63转动，使驱动齿轮63带动齿条67前进，此外，复位齿轮64跟随驱动齿轮63转动，并带动复位弹簧65转动；在此过程中，进水通过叶片模组的叶轮盖623与壳体内腔之间的间隙渗漏至壳体的出水口612。当水压推动叶片模组62转动至最大角度时，如图15、图16所示，叶片模组的叶轮片622转动至抵向壳体61的出水口一侧的直腔壁，叶片模组的叶轮盖623被壳体内部的限位凸台616顶住，使叶轮盖623与叶轮片622错开预设角度，此时，叶片模组的密封垫圈624对叶轮片622与壳体61的左侧直腔壁之间的间隙进行密封，使进水通过叶轮盖的各第一过水孔626及叶轮片的第二过水孔627大量流向壳体的出水口612；在此状态下，齿条67前进到位，复位弹簧65转动180°。 

本发明的一种转动式水力驱动装置的控制方法，其回复过程为：使壳体的进水口611停止进水，则复位齿轮64在复位弹簧65的回复力作用下带动驱动齿轮63转动，使驱动齿轮63带动齿条67后退至初始位置，同时，叶片模组62跟随驱动齿轮63转动至回复到如图12所示的初始位置。 

本发明的一种转动式水力驱动装置，将其应用于带冲洗功能的马桶盖中。如图17、图18所示，该马桶盖包括相转动连接的马桶上盖1和马桶座圈2，以及安装于马桶座圈后部的冲洗机构。该冲洗机构包括进水阀3（具有两出水口）、两喷管4、5；各喷管4、5分别分成一体相接的拐弯段和非拐弯段（如图6所示的拐弯段41和非拐弯段42），非拐弯段为直形段，该非拐弯段的自由端对应喷管的进水端，拐弯段为弧形段（当然，该拐弯段也可以为直形段，并与非拐弯段呈预设角度，优选采用钝角），该拐弯段的自由端对应喷管的出水端，并安装有喷头9。两喷管4、5呈对称设置，且各喷管4、5分别通过转动使其拐弯段收起或伸出；这里，收起是指喷管的拐弯段处于水平面而隐藏于马桶座圈2的下方（如图19所示），伸出是指喷管的拐弯段向下转动至处于竖直平面（如图22所示）。该冲洗机构还包括： 

两组传动机构7，用于分别带动两喷管4、5转动； 

两个本发明的水力驱动装置6，各水力驱动装置6具有进水口和出水口，两个水力驱动装置的出水口分别与两喷管4、5相连通，两个水力驱动装置6的进水口分别与上述进水阀3的两个出水口相连通，各水力驱动装置6受水压驱动产生的扭矩通过传动机构传递至对应的喷管。 

具体，上述各传动机构7分别包括从齿条71、喷管齿轮72和供喷管复位的喷管复位弹簧73；从齿条71的顶面设有多个轮齿，该从齿条71沿水力驱动装置6的齿条71的轴向活动设于齿条67前进方向的一侧，以受齿条67推动前进；喷管齿轮72固定安装于喷管的非拐弯段，该喷管齿轮72与从齿条71的轮齿相啮合；喷管复位弹簧73为扭簧，该喷管复位弹簧73安装于喷管的非拐弯段。 

上述各传动机构也可以分别只包括喷管齿轮，该喷管齿轮固定安装于喷管的非拐弯段；此时，可使水力驱动装置齿条的顶面和侧面分别设有多个轮齿，并使齿条的侧面轮齿与驱动齿轮相啮合，使齿条的顶面轮齿与喷管齿轮相啮合。如此，喷管的复位动作由齿条进行带动，即，随着齿条的回复动作，喷管齿轮跟着转动从而带动喷管转动复位，使喷管的拐弯段收起。 

上述冲洗机构还包括装于马桶座圈2的后部底端的安装底座8，上述本发明的两个水力驱动装置6分布对称安装于该安装底座8的左右两侧，两喷管4、5的非拐弯段可转动地安装于该安装底座8，两喷管4、5的拐弯段分别位于安装底座8外；上述两传动机构的从齿条71分别活动卡装于该安装底座8。 

本发明的一种转动式驱动装置，将其应用于上述带冲洗功能的马桶盖中后，该马桶盖的冲洗机构的初始状态如图19、图20所示，此时，两个喷管4、5的拐弯段分别呈收起状态，即分别水平隐藏于马桶座圈2的下方，两个水力驱动装置的齿条67分别与对应的从齿条71之间间隔一段距离。 

上述马桶盖的冲洗机构的工作过程为：如图21-图23所示，以喷管4的转动伸出为例，开启进水阀3（使进水阀的开关旋钮顺时针转动90°），使与喷管4相对应的水力驱动装置6进水，该水力驱动装置6内部的叶片模组62在进水压力作用下驱动齿条67移动伸出，使齿条67前进并推动喷管4下方的从齿条71移动，则喷管4上的喷管齿轮72随之转动，并带动喷管4和喷管复位弹簧73转动，使喷管4的拐弯段41向下转动至呈伸出的状态，水从 喷管4的出水端所安装的喷头9喷出。喷管4的收起过程为：关闭进水阀3，使水力驱动装置6停止进水，该水力驱动装置6的齿条67在复位齿轮64、第一复位弹簧65及驱动齿轮63的配合作用下后退，并离开从齿条71，喷管4在喷管复位弹簧73的回复力作用下发生回转，使其拐弯段41收起至如图19所示的状态，同时，喷管齿轮72跟随喷管4回转，从而带动从齿条71后退至初始位置。 

喷管5的伸出过程与喷管4的伸出过程相似，即，开启进水阀3（使进水阀的开关旋钮逆时针转动90°），使与喷管5相对应的水力驱动装置6进水，该喷管5即可在该水力驱动装置6及对应的传动机构的作用下发生转动，使其拐弯段伸出。同理，该喷管5的收起过程主要依靠对应的第一复位弹簧和喷管复位弹簧来实现。 

本发明的一种转动式水力驱动装置，将其应用于带冲洗功能的马桶盖中，利用水里驱动产生扭矩而带动其喷管转动伸出或收起，可以使马桶盖的喷管无需采用倾斜安装的方式，即可在其拐弯段伸出时，保证拐弯段的末端始终低于马桶盖所在的平面，特别的，其无需在马桶座圈的后部开设用于安装喷管的空腔，因而，本发明有助于降低马桶盖的整体高度，使马桶盖的体积较小、外形简洁、美观，并有利于节约马桶盖的材料成本。 

本发明的一种转动式水力驱动装置，除了可以应用于带冲洗功能的马桶盖中，当然还可以应用于其他产品或领域。 

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种转动式水力驱动装置及其控制方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。 

Claims (10)

1.一种转动式水力驱动装置，包括叶片模组、壳体和复位弹簧，壳体具有内腔、与该内腔相连通的进水口和出水口；叶片模组沿壳体内腔的径向转动安装于壳体的内腔中，该叶片模组于壳体内受水压驱动产生扭矩，并通过其转轴输出；该叶片模组通过复位弹簧实现复位。

2.根据权利要求1所述的转动式水力驱动装置，其特征在于：所述叶片模组包括叶轮盖、主叶轮；主叶轮包括叶轮片和设于叶轮片一端的所述转轴，叶轮盖设有第一过水孔，叶轮片设有第二过水孔；该叶轮盖于叶轮片顺着水压推动方向的一侧对叶轮片进行局部包裹，且其第一过水孔与第二过水孔不相重叠；所述壳体的内底面或内腔壁设有一限位凸台，叶轮盖通过转动既定角度被该限位凸台顶住，以与叶轮片错开一个预设角度。

3.根据权利要求1或2所述的转动式水力驱动装置，其特征在于：还包括驱动齿轮，该驱动齿轮于所述壳体外固定安装于所述转轴，该驱动齿轮通过所述复位弹簧带动所述叶片模组实现复位。

4.根据权利要求3所述的转动式水力驱动装置，其特征在于：还包括复位齿轮，所述壳体延伸一安装部，该复位齿轮活动安装于该安装部，并与所述驱动齿轮相啮合，所述复位弹簧安装于复位齿轮与所述壳体的安装部之间。

5.根据权利要求3所述的转动式水力驱动装置，其特征在于：还包括齿条，该齿条的侧面设有多个轮齿，该齿条活动卡装于所述壳体，且该齿条的轮齿与所述驱动齿轮相啮合。

6.根据权利要求2所述的转动式水力驱动装置，其特征在于：所述叶片模组还包括密封垫圈，该密封垫圈安装于所述叶轮片的另一侧，以在所述主叶轮受水压驱动到位时对所述叶轮片与所述壳体的内腔壁之间的缝隙进行密封。

7.根据权利要求2所述的转动式水力驱动装置，其特征在于：所述壳体包括上盖和具有上开口的底壳，上盖包裹于底壳的上开口，上盖与底壳之间围成所述壳体的内腔；底壳的内腔呈由直腔壁和圆弧形腔壁构成的半圆形结构，所述进水口和出水口分别设于所述底壳的直腔壁；所述限位凸台设于底壳的内底面或圆弧形腔壁；所述叶片模组的转轴限位于底壳内腔的圆心位置，并密封伸出底壳的底面。

8.根据权利要求2所述的转动式水力驱动装置，其特征在于：所述叶轮片的顶面、底面和另一端侧面分别设有卡钩，所述叶轮盖包括主盖片和三个侧盖片，三个侧盖片分别一体相接于主盖片的其中三端，共同围成用于局部包裹所述叶轮片的空腔；所述第一过水孔设于主盖面，所述叶轮盖的三个侧盖片分别设有通孔，所述叶轮片的三个卡钩分别活动卡置于对应的通孔中。

9.根据权利要求2所述的转动式水力驱动装置，其特征在于：所述叶轮盖的第一过水孔为多个，且各个第一过水孔的孔径分别小于所述第二过水孔的孔径。

10.一种如权利要求1所述的转动式水力驱动装置的控制方法，其特征在于：包括如下控制步骤：

使水力驱动模块的壳体从其进水口持续进水，进水在壳体内驱动叶片模组朝壳体出水口的方向转动，并产生扭矩，同时扭转复位弹簧，该扭矩通过该水力驱动模块的转轴输出；

使水力驱动模块的壳体停止进水，叶片模组在复位弹簧的回复力作用下沿壳体进水口的方向回到初始位置。

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