CN103148263B - 阀开闭控制机构 - Google Patents

Abstract

一种能有效保护阀和电机的阀开闭控制机构，包括：驱动轴，传动装置和凸轮，其中，输出轴在凸轮的中心孔内与传动装置连接，通过传动装置将输出轴的扭力传递给凸轮，传动装置进一步包括转轮、传动部件、弹簧、挡片和定位部件，其中，转轮安装在输出轴上，且嵌入凸轮的中心孔；转轮具有多个轮齿，每个轮齿均具有与凸轮的中心孔相匹配的圆弧形边缘；在两个轮齿之间的空间内安装有传动部件和弹簧，弹簧一端抵住轮齿，另一端与传动部件接触，传动部件在弹簧的作用下与凸轮的内壁接触；挡片盖在转轮上，通过定位部件将转轮和挡片固定在输出轴的头部。

Description

阀开闭控制机构

技术领域

本发明涉及一种阀开闭控制机构。

背景技术

对于通过电机控制的阀装置而言，通常利用阀开闭控制机构与电机相配合来实现阀的开闭控制。例如，洗衣机等排水系统所用的排水阀的开闭由排水电机与相应的阀开闭装置配合来完成。在洗衣机需要排水时，启动电机，将排水阀开启；排水阀保持开启一段时间，以便进行所需数量的排水；排水结束后，排水阀回位，关闭排水口。

现有的阀开闭控制机构存在着以下缺陷：阀控制装置的结构复杂、运行不稳定、成本高；对阀开闭动作的控制的可靠性较低；阀控制装置的装配复杂，装配占用空间大。

发明内容

本发明提供了一种能有效保护阀和电机的阀开闭控制机构。

根据本发明实施例的阀开闭控制机构，包括：输出轴，传动装置和凸轮，其中，输出轴在凸轮的中心孔内与传动装置连接，通过传动装置将输出轴的扭力传递给凸轮，传动装置进一步包括转轮、传动部件、第一弹簧、挡片和定位部件，其中，转轮安装在输出轴上，且嵌入凸轮的中心孔；转轮具有多个轮齿，每个轮齿均具有与凸轮的中心孔相匹配的圆弧形边缘；在两个轮齿之间的空间内安装有传动部件和第一弹簧，第一弹簧一端抵住轮齿，另一端与传动部件接触，传动部件在弹簧的作用下与凸轮的内壁接触；挡片盖在转轮上，通过定位部件将转轮和挡片固定在输出轴的头部；

阀开关控制机构还包括：壳体、电机和减速齿轮组，电机和减速齿轮组设置在壳体内，其中，减速齿轮组包括驱动齿轮、第二级减速齿轮和第三级减速齿轮，驱动齿轮与第二级减速齿轮啮合，第二级减速齿轮与第三级减速齿轮啮合；

阀开关控制机构还包括设置在减速齿轮组的第二级减速齿轮上的离合装置；

离合装置包括设置在第二级减速齿轮的下层齿轮上端面的下棘爪、设置在第二级减速齿轮的上层齿轮下端面的上棘爪、以及设置在第二级减速齿轮的上层齿轮上端面与衬盖之间的第二弹簧；

当电机转动时，驱动齿轮转动，并驱动第二级减速齿轮的下层齿轮，下棘爪与上棘爪配合，驱动第二级减速齿轮的上层齿轮，从而向减速齿轮组的下一级齿轮传动，即向第三级减速齿轮传动，该驱动力最终被传递到减速齿轮组的输出轴，从而带动凸轮牵引阀开闭控制机构的阀门开启；当阀门的第三弹簧带动凸轮快速回位，使得减速齿轮组的输出轴加速转动，此时上棘爪和下棘爪相互打滑，第二弹簧收缩，转动力不能通过第二级减速齿轮传递给电机。

在根据本发明实施例的阀开闭控制机构中，传动部件是滚珠或楔块。

在根据本发明实施例的阀开闭控制机构中，定位部件包括螺钉。

在根据本发明实施例的阀开闭控制机构中，转轮的凸齿上具有凸柱或凹孔。

在根据本发明实施例的阀开闭控制机构中，凸轮的内壁具有与转轮的转动方向相垂直的波纹槽。

在根据本发明实施例的阀开闭控制机构中，还包括设置在减速齿轮组的第三级减速齿轮上的阻尼装置。

在根据本发明实施例的阀开闭控制机构中，阻尼装置包括设置在第三级减速齿轮上端面的凸筋和盖合在第三级减速齿轮上的衬盖，其中，该衬盖与第三级减速齿轮的上端面形成了一个密闭空间，在该密闭空间内设置有阻尼液。

本发明的技术方案可实现以下有益效果：传动装置可以驱动凸轮，也可以在凸轮快速回位时使得凸轮与驱动轴脱开，保护电机；阻尼装置为减速齿轮组的第三级减速齿轮提供旋转时的阻力，当阀快速回位时，阻尼装置提供的阻力使阀的快速回位变得平缓，减少急剧运动带来的冲击力，从而保护阀，并减少噪音的产生；离合装置在凸轮快速回位时脱开，避免转动力传递到电机，有效保护电机。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1是根据本发明实施例的阀开闭控制机构的外观示意图；

图2是图1中的阀开闭控制机构去掉上部外壳和衬盖后的结构示意图；

图3是图1中所示的阀开闭控制机构的一部分的分解结构图；

图4是图2中的阀开闭控制机构的A-A剖视图；

图5是图1中的阀开闭控制机构的B-B剖视图；

图6是图1中的阀开闭控制机构的C-C剖视图；

图7是根据本发明一个实施例的阀开闭控制机构的凸轮相关部分的结构分解图；

图8是采用了图7的凸轮相关结构的阀开闭控制机构的俯视图；

图9是凸轮相关机构中的挡片和定位部件的安装图；

图10是根据本发明另一个实施例的凸轮相关部分的结构分解图；

图11是图10的凸轮相关部分中的转轮的示图；

图12是根据本发明实施例的楔块的示图；

图13是采用了图10的凸轮相关结构的阀开闭控制机构的俯视图；

图14是根据本发明实施例的转轮组件的示意图；

图15是根据本发明实施例的凸轮的示意图；

图16a是根据本发明实施例的阀开闭控制机构的凸轮在初始位置的示意图；

图16b是根据本发明实施例的阀开闭控制机构的凸轮在排水位置的示意图；

图16c是根据本发明实施例的阀开闭控制机构的凸轮在快回位置的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

根据本发明实施例的阀开闭控制机构，包括：壳体6、电机1、减速齿轮组2、凸轮3、离合装置4及阻尼装置5。

图1示出了上述阀开闭控制机构的整体外观。从图1中可以看出该阀开闭控制机构的壳体6的轮廓。图1所示的面是壳体的敞口面，在其上安装有所述壳体6的上半部分(上部壳体，即壳盖)。如图所示，减速齿轮组2的输出轴241穿过上部壳体，凸轮3安装在该输出轴241伸出壳体6的部分。可选地，该输出轴241也可以是由减速齿轮组2驱动的其它齿轮组或机构的输出轴。

当阀开闭控制机构工作时，输出轴241驱动凸轮3转动。设置在凸轮3上的连接柱31随凸轮3旋转，拉动与连接柱31连接的连杆901以控制阀9，如图16a-16c所示。在图16a中，凸轮3处于初始位置(例如牵引转角＝0°)，阀9关闭，在电机的驱动下，凸轮3将沿逆时针转动，从而带动连杆901运动。如图16b所示，随着凸轮3的转动，连杆901使得阀9开启，阀9的弹簧902被压缩并蓄积能量。如图16c所示，当凸轮3转过死点(例如牵引转角＝180°)之后，阀9内的弹簧902快速回复，带动凸轮3快速回位，此时凸轮3的转速大于驱动中241的驱动转速。在根据本发明的其他实施例中，凸轮3也可以通过沿顺时针运动来开启阀9。此外，可选地，在阀9开启时弹簧902伸展蓄积能量且在凸轮快速回位时弹簧902收缩释放能量。

如图2所示，减速齿轮组2包括驱动齿轮21、第二级减速齿轮22和第三级减速齿轮23。由电机1驱动减速齿轮组2的驱动齿轮21，驱动齿轮21与第二级减速齿轮22啮合，从而驱动第二级减速齿轮22。第二级减速齿轮22与第三级减速齿轮23啮合，具体而言，如图2和图3所示，第二级减速齿轮22的上层齿轮221与第三级减速齿轮23啮合，从而驱动第三级减速齿轮23。

图3示出了图1中的阀开闭控制机构的一部分具体结构。如图3所示，离合装置4设置在减速齿轮组2的第二级减速齿轮22上。离合装置4包括设置在第二级减速齿轮22的上层齿轮221下端面的上棘爪41、设置在第二级减速齿轮22的下层齿轮222上端面的下棘爪42、以及设置在第二级减速齿轮22的上层齿轮221上端面与壳体6之间的弹簧43。

图4为图2中的阀开闭控制机构的A-A剖视图。如图4所示，减速齿轮组2的驱动齿轮21安装在电机1的输出轴上，并且与第二级减速齿轮22啮合，以驱动第二级减速齿轮22转动。第二级减速齿轮22包括上层齿轮221和下层齿轮222，离合装置4的上棘爪41设置在上层齿轮221的下端面，与设置在下层齿轮222上端面的下棘爪42相啮合。

当电机1转动时，驱动齿轮21转动，并驱动第二级减速齿轮22的下层齿轮222，下棘爪42与上棘爪41配合，驱动第二级减速齿轮22的上层齿轮221，从而向减速齿轮组2的下一级齿轮传动，该驱动力最终被传递到减速齿轮组2的输出轴241，从而带动凸轮3牵引阀门开启。在该驱动和传动的过程中，离合装置4的弹簧43对上层齿轮221施加向下的力，从而使得下棘爪42与上棘爪41啮合。

如前所述，当阀门9的弹簧902带动凸轮3快速回位，使得减速齿轮组2的输出轴加速转动，此时上棘爪41与下棘爪42相互打滑，弹簧43收缩，使转动力不会通过第二级减速齿轮22传递给电机1，从而能够有效地保护电机。

图5为图1中的阀开闭控制机构的B-B剖视图。如图5所示，电机1和减速齿轮组2设置在壳体6内，其中，减速齿轮组2的驱动齿轮21安装在电机1的输出轴上。

如图2所示，阻尼装置5设置在减速齿轮组2的第三级减速齿轮23上。可选地，阻尼装置5包括设置在第三级减速齿轮23的上端面的凸筋51，如图3所示。此外，如图5和图6所示，阻尼装置5还可以包括盖合在第三级减速齿轮23上的衬盖52。该衬盖52与第三级减速齿轮23的上端面形成了一个密闭空间。在该密闭空间内设置有阻尼液。阻尼装置5为减速齿轮组2的第三级减速齿轮23提供旋转时的阻力，当阀快速回位时，阻尼装置提供的阻力使阀的快速回位变得平缓，减少急剧运动带来的冲击力，从而保护阀，并减少噪音的产生。

上述离合装置4和阻尼装置5可以是相互独立的，可以在同一个阀开闭控制机构中实现，也可以在不同的阀开闭控制机构中实现。

图7示出了根据本发明一个实施例的阀开闭控制机构的部分结构。其中，通过传动装置7将输出轴241的扭力传递给凸轮3。

传动装置7包括转轮71、滚珠72、弹簧73、挡片74和定位部件75。其中，输出轴241在凸轮3的中心孔内与传动装置7的转轮71连接，具体而言，输出轴241的头部穿过凸轮3的中心孔，并在该中心孔内穿过传动装置7的转轮71的中心通孔。如图8所示，输出轴241的头部的形状与转轮71的中心通孔的形状相匹配，转轮71的外形尺寸与凸轮3的中心孔的外形尺寸相匹配，即，转轮71安装在输出轴241上，且同时嵌入凸轮3的中心孔。其中，转轮71的每个轮齿均具有与凸轮3的中心孔相匹配的圆弧形边缘，便于在该中心孔内转动；在所述中心孔内两个轮齿之间形成一个空间，在其内安装有滚珠72和弹簧73，弹簧73一端抵住轮齿，另一端与滚珠72接触，滚珠72在弹簧73的作用下与中心孔的内壁接触。由此，弹簧73可以帮助固定滚珠72的空间位置，使得传动装置7能够稳定工作，同时也便于安装。

如图9所示，当完成转轮71、滚珠72和弹簧73的安装后，在转轮71上盖有挡片74，并通过定位部件75将转轮71和挡片74固定在输出轴241的头部。其中，定位部件可以是具有垫片的螺钉，如图6、图7和图9所示，也可以是不具有垫片的螺钉或者其它将转轮71和挡片74固定于输出轴241头部的部件。当定位部件包括螺钉时，输出轴241的头部具有与之相匹配的螺纹。挡片74的外边缘为与凸轮3的中心孔形状相匹配的圆形，使得挡片74能够与转轮71一起，由输出轴241驱动，在凸轮3的中心孔内旋转；挡片74的中间部分具有供定位部件穿过的通孔或通槽，该通孔或通槽的形状也可以与输出轴241的头部形状相匹配，使得该头部的顶端嵌入该通孔或者通槽内，这样，挡片74不会与输出轴241的头部相对运动(转动)，可以更好地将挡片74、转轮71和输出轴241紧固在一起。

如前所述，转轮71的中心通孔的形状可以与输出轴241的头部的形状相匹配，以使得该头部能够嵌入该中心通孔中；挡片74的通孔和通槽的形状也可以与输出轴241的头部的形状相匹配，以使得该头部能够嵌入该通孔或通槽中。输出轴241头部的形状可以是三角形、四边形等中心对称形状，也可以是其它形状。

当阀开闭控制机构工作时，输出轴241驱动凸轮3转动。具体而言，输出轴241通过其头部驱动传动装置7的转轮71，转轮71随输出轴241转动，转轮71上的轮齿施加力于弹簧73，弹簧73施加力于滚珠72，滚珠72施加作用力于与其相接触的凸轮3的内壁，滚珠72与凸轮3内壁之间的摩擦力驱动凸轮3转动。经过使用，滚珠72可能会发生磨损，因此，在安装时可以使得弹簧73有一定的压缩量，从而当滚珠72因磨损而减小直径时，弹簧73仍能够在非驱动状态(不工作或者凸轮快速回位)下将滚珠72固定于转轮71。

如前所述，凸轮3通过连杆901拉动以开启阀9，阀9内的弹簧902受力伸展，当凸轮3转过死点之后(例如，牵引转角>180°)，阀9内的弹簧902快速回复，带动凸轮3快速回位。此时，凸轮3的回位转速大于输出轴241的牵引转速，弹簧73伸长并回复到牵引初始的长度，凸轮3的内壁与滚珠72之间的摩擦力减小，使得转轮71不将凸轮3的转动力传递给输出轴241，从而保护驱动输出轴241的电机1。此外，在凸轮3回位的过程中，由于弹簧73的作用，使得滚珠72平稳回到牵引前的初始位置，从而不会偏离正常位置。

在图8的实施例中，转轮71有三个轮齿，其整体外形呈等边三角形，输出轴241的头部的形状也是等边三角形，其各边分别与转轮71的各边平行，边长略小于转轮71的最大边长。这样，可以增大输出轴241对转轮71的作用面积，更稳定地传递扭力；更好地紧固连接也可以减少部件的磨损。可选地，转轮71可以具有多于三个轮齿，其整体外形也可以相应变化，于是，输出轴241头部的形状和挡片74的通孔和通槽的形状也可以随着作相应变化。

图10示出了根据本发明另一个实施例的凸轮部分的结构。与图7中的结构相比，图10所示的方案用楔块721取代了图7中的传动装置7的滚珠72。

图11示出了图10的传动装置7的转轮71、楔块721以及弹簧73。类似轮齿的外部边缘，楔块721具有与凸轮3的中心孔相匹配的外缘形状和尺寸。当阀开闭控制机构工作时，输出轴241驱动凸轮3转动。具体而言，输出轴241通过其头部驱动传动装置7的转轮71，转轮71随输出轴241转动，转轮71上的轮齿施加力于弹簧73，弹簧73施加力于楔块721，楔块721施加作用力于与其相接触的凸轮3的内壁，楔块721与凸轮3内壁之间的摩擦力驱动凸轮3转动。

如图11所示，弹簧73一端抵住轮齿，另一端抵住楔块721。楔块721与弹簧73接触的面可以是平面，也可以具有凹孔，如图12所示。如果采用凹孔方案，该凹孔能够容纳弹簧73的一端，从而更好地固定弹簧73与楔块721的相对位置，同时也便于将弹簧73和楔块721与转轮71安装在一起。

如果采用之前的滚珠方案，当阀开闭控制机构经长时间使用时，可能出现滚珠72因磨损而直径小于弹簧73的直径的情况，这时，弹簧73无法正常作用于滚珠72。

然而，如果采用楔块方案，尽管楔块721也可能会发生磨损，但楔块721的形状决定了其与凸轮3内壁的接触面的磨损仅发生在其外表面，对与弹簧73的接触面的面积影响不大，而且，如图所示，楔块的尺寸较弹簧直径来说足够大。因此，与滚珠方案相比，不会发生类似因磨损造成滚珠72直径小于弹簧73直径的问题。另外，在安装时可以使得弹簧73有一定的压缩量，从而当楔块721因磨损而减小时，弹簧73仍能够在非驱动状态(不工作或者凸轮快速回位)下将楔块721固定于转轮71。

图13示出了将弹簧73和楔块721安装于转轮71之后的阀开闭控制机构的俯视图。

图14示出了根据本发明一个实施例的转轮71。在该实施例中，在每个轮齿上设置有凸柱711。弹簧73的一端套置在凸柱711上，凸柱711可以起到对弹簧73的固定作用，同时也便于将弹簧73和滚珠72或楔块721与转轮71安装在一起。可选地，取代凸柱，在每个轮齿上可以设置有凹孔，用于容纳弹簧73，凹孔也可以起到类似于凸柱的作用。同样，可以在锲快721上设置凸柱来取代凹孔，也可以起到固定弹簧73和便于安装的效果。

图15示出了根据本发明一个实施例的凸轮3，其内壁为摩擦表面，这样可以增大凸轮3内壁与滚珠72或者楔块721的摩擦力。在图15中，在凸轮3内壁上沿着转轮71转动方向开设有与该转动方向相垂直的波纹槽。可选地，根据本发明的凸轮3内壁的摩擦表面不限于这种波纹槽的形式，还可以是其他形式，诸如摩擦纹等，也能起到增大摩擦力的效果。

采用上述根据本发明实施例的结构，传动装置7可以驱动凸轮，也可以在凸轮快速回位时使得凸轮与驱动轴脱开，从而保护电机。传动装置7与离合装置4和阻尼装置5也可以是相互独立的，即，可以在同一个阀开闭控制机构中实现，也可以在不同的阀开闭控制机构中实现。

根据本发明的阀开闭控制机构，可以应用于通过电机进行控制的阀装置，优选地，适用于排水阀装置，更优选地，适用于洗衣机的排水阀装置。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (9)

1.一种阀开闭控制机构，其特征在于，包括：输出轴(241)，传动装置(7)和凸轮(3)，其中，输出轴(241)在凸轮(3)的中心孔内与传动装置(7)连接，通过传动装置(7)将输出轴(241)的扭力传递给凸轮(3)，

所述传动装置(7)进一步包括：转轮(71)、传动部件(72，721)、第一弹簧(73)、挡片(74)和定位部件(75)，其中，

所述转轮(71)安装在所述输出轴(241)上，且嵌入所述凸轮(3)的中心孔；

所述转轮(71)具有多个轮齿，每个轮齿均具有与所述凸轮(3)的中心孔相匹配的圆弧形边缘；

在两个轮齿之间的空间内安装有所述传动部件(72，721)和所述第一弹簧(73)，所述第一弹簧(73)一端抵住轮齿，另一端与所述传动部件(72，721)接触，所述传动部件(72，721)在所述第一弹簧(73)的作用下与所述凸轮(3)的内壁接触；

所述挡片(74)盖在所述转轮(71)上，通过所述定位部件(75)将所述转轮(71)和所述挡片(74)固定在所述输出轴(241)的头部；

所述阀开闭控制机构还包括：壳体(6)、电机(1)和减速齿轮组(2)，

所述电机(1)和所述减速齿轮组(2)设置在所述壳体(6)内，

其中，所述减速齿轮组(2)包括驱动齿轮(21)、第二级减速齿轮(22)和第三级减速齿轮(23)，由所述电机(1)的输出轴驱动所述驱动齿轮(21)，所述驱动齿轮(21)与所述第二级减速齿轮(22)啮合，所述第二级减速齿轮(22)与所述第三级减速齿轮(23)啮合；

所述阀开闭控制机构还包括设置于所述减速齿轮组(2)的第二级减速齿轮(22)的离合装置；

所述离合装置(4)包括设置于所述第二级减速齿轮(22)的上层齿轮(221)下端面的上棘爪(41)、设置于该第二级减速齿轮(22)的下层齿轮(222)上端面的下棘爪(42)、以及设置于该第二级减速齿轮(22)的上层齿轮(221)上端面与所述壳体(6)之间的第二弹簧(43)；

当所述电机(1)转动时，所述驱动齿轮(21)转动，并驱动所述第二级减速齿轮(22)的所述下层齿轮(222)，所述下棘爪(42)与所述上棘爪(41)配合，驱动所述第二级减速齿轮(22)的所述上层齿轮(221)，从而向所述减速齿轮组(2)的下一级齿轮传动，即向所述第三级减速齿轮(23)传动，驱动力最终被传递到所述减速齿轮组(2)的所述输出轴(241)，从而带动所述凸轮(3)牵引所述阀开闭控制机构的阀门(9)开启；当所述阀门(9)的第三弹簧(902)带动所述凸轮(3)快速回位，使得所述减速齿轮组(2)的输出轴加速转动，此时所述上棘爪(41)和所述下棘爪(42)相互打滑，所述第二弹簧(43)收缩，转动力不能通过所述第二级减速齿轮(22)传递给所述电机(1)。

2.根据权利要求1所述的阀开闭控制机构，其特征在于，所述传动部件(72，721)是滚珠(72)或楔块(721)。

3.根据权利要求1所述的阀开闭控制机构，其特征在于，所述定位部件(75)包括螺钉。

4.根据权利要求1所述的阀开闭控制机构，其特征在于，所述转轮(71)的凸齿上具有凸柱(711)或凹孔。

5.根据权利要求2所述的阀开闭控制机构，其特征在于，所述楔块(721)具有凸柱或凹孔。

6.根据权利要求1所述的阀开闭控制机构，其特征在于，所述凸轮(3)的内壁具有摩擦表面。

7.根据权利要求6所述的阀开闭控制机构，其特征在于，所述摩擦表面是与所述转轮(71)的转动方向相垂直的波纹槽。

8.根据权利要求1所述的阀开闭控制机构，其特征在于，还包括设置于所述减速齿轮组(2)的第三级减速齿轮(23)的阻尼装置(5)。

9.根据权利要求8所述的阀开闭控制机构，其特征在于，所述阻尼装置(5)包括设置于所述第三级减速齿轮(23)的上端面的凸筋(51)，以及盖合在所述第三级减速齿轮(23)上的衬盖(52)，其中，该衬盖(52)与所述第三级减速齿轮(23)的上端面形成一个密闭空间，在该密闭空间内设置有阻尼液。