CN103690068B - 一种食物处理器 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种食物处理器，包括机壳、搅拌杯、驱动电机以及搅拌刀，驱动电机位于机壳中，搅拌刀位于搅拌杯中，驱动电机与搅拌刀相连，由驱动电机带动搅拌刀在搅拌杯中运行，还包括变速箱与换挡机构，变速箱设于驱动电机与搅拌刀之间，驱动电机通过变速箱带动搅拌刀运行，换挡机构与变速箱相连，通过换挡机构调整变速箱的传动比。

Description

一种食物处理器

技术领域

本发明涉及一种食物处理器。

背景技术

随着生活中需要处理的食物种类越来越多，市场对食物处理器的功能要求越来越高，这就要求搅拌器的输出端(一般是刀片、刀盘、搅拌棒、搅拌片等具有切或搅拌功能的运动部件)的工作转速在更大的范围内可调。例如，在用刀片切碎／研磨时一般需要刀片的转速在一万转／分钟左右或者更高；在用刀盘切丝或者切片时则需要转速在几百到一两千转／分钟；而在用搅拌棒揉面或者做汤时，则要求转速在几十到一两百转／分钟。目前市场上的产品可以大致分为三种：第一种是有电机直接驱动工作部件，这样其传动比为1∶1；第二种是工作部件由电机通过齿轮或皮带等来驱动，其传动比是单一固定的；第三种是在电机和工作部件之间设置两组或两组以上不同传动比的传动机构，每组传动机构都有其固定的输出端，通过更换不同的附件来和不同的输出端配合，以实现传动比的改变。

对食物处理器的两个极端工作状态进行分析可以发现，在切碎／研磨时要求工作部件有非常高的转速，一般需要刀片的转速在一万转／分钟左右或者更高，但是此时对刀片的扭力要求则很低，即使电机不经过任何传动部件减速(增大输出扭力)，也能很好的实现切碎／研磨工作。但是在揉面时，就需要输出端有非常大的扭力，而转速却只需要几十转每分钟就足够了。一般料理机因为无法达到所需要的扭力，根本无法实现揉面功能，如果用户拿这样的机器来揉面，通常会使电机温度迅速升高烧坏机器，如果机器的自动保护装置设计不足，可能会出现冒烟和火花甚至起火。而低速的料理机往往又只能进行揉面这一类需要低转速的工作，无法完成切碎或者研磨一类的工作。

现有的产品一般有固定的传动比，通过调节电机的转速来实现输出端的工作转速，一些中高端产品还会增加对马达转速的闭环控制电路从而更精确地将转速控制在所需范围，而马达转速的调节实际上是对其输入电压的调节。众所周知，通常食物处理器所使用的电机(多为串励电机或直流电机)其设计转速都在几千到上万转／分钟，在需要低转速的时候，需要将电机的输入电压调低，这样势必会使马达的输出扭力大大降低。目前市场上常用的电机根本无法在几十转每分钟的速度下稳定的工作，即使使用闭环控制电路，也无法让电机在如此低的转速下还有稳定足够的扭力输出。所以这种固定传动比的产品都是顾此失彼，很难做到高低转速的工作两全其美。

目前市场上较为先进的是上述例子中的第三种产品，但是这种产品存在的严重不足就是需要更换不同的附件才能实现传动比的改变，而用户在使用过程中更换机器附件是很麻烦的事情。比如某食谱先将食材高速切碎，在低速搅拌加热，用户需要将搅拌杯类似工作容器中的食物清空才能更换附件，然后再将刚才切碎的食材重新装回容器。

发明内容

本发明的目的是提供一种食物处理器，可根据不同功能的需要改变传动比，兼顾低转速大扭力和高转速小扭力两个工作状态。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，

一种食物处理器，包括机壳、搅拌杯、驱动电机以及搅拌刀，驱动电机位于机壳中，搅拌刀位于搅拌杯中，驱动电机与搅拌刀相连，由驱动电机带动搅拌刀在搅拌杯中运行，还包括变速箱与换挡机构，变速箱设于驱动电机与搅拌刀之间，驱动电机通过变速箱带动搅拌刀运行，换挡机构与变速箱相连，通过换挡机构调整变速箱的传动比；

变速箱包括壳体，该壳体内侧具有固定齿圈，壳体中设有行星架、行星轮、太阳轮以及滑动齿圈，行星轮设于行星架上，太阳轮上具有一级齿轮、二级齿轮，一级齿轮与行星轮适配，二级齿轮与滑动齿圈的内齿适配，滑动齿圈的外齿与壳体的固定齿圈适配；

换挡机构包括换挡拨叉与换挡臂，换挡拨叉设于壳体内，并且可在壳体中轴向移动，换挡拨叉上具有凸块，换挡臂中具有导向槽，凸块伸入导向槽中，使换挡臂带动换挡拨叉移动，换挡拨叉与滑动齿圈分别设有卡接结构，由换挡拨叉带动滑动齿圈移动，使滑动齿圈的内齿与太阳轮的二级齿轮啮合，或者使滑动齿圈的外齿与壳体的固定齿圈啮合；

在发明的一个实施例中，太阳轮与驱动电机同轴连接，由驱动电机的动力输出轴带动太阳轮转动；

在发明的另一个实施例中，太阳轮上具有同步带轮，同步带轮与驱动电机之间设有传动皮带或传动齿轮，驱动电机通过传动皮带或传动齿轮带动太阳轮转动；

换挡机构还包括档位检测开关，换挡臂末端与档位检测开关接触，档位检测开关与控制器相连，由档位检测开关向控制器输送换挡臂的档位信息。

由于要求刀片或类似工作部件的工作转速从几十转到上万转可调，在两个极端状态下是低转速大扭矩和高转速小扭矩，单一固定传动比的传动机构只能顾此失彼。当传动比较低时，可以满足高转速的工作条件，达到较好的切碎效果，但是低转速时扭力却无法满足要求；当传动比比较高时则反之，可以满足低转速时的大扭矩输出，却无法达到切碎所需的高转速。本发明提出的食物处理器的传动比可以根据用户选择功能的不同自动切换。低速时采用大传动比，增大扭力，高速时采用小传动比，提高转速，从而可以两全其美的兼顾低转速大扭矩和高转速小扭矩两个极端状态。

为实现刀片或类似工作部件可以在每分钟几十到上万转的转速区间内工作，该食物处理器在电机和工作端之间设置一传动比可变的变速箱，在用户选择不同的功能时，控制电路会根据程序设定自动切换到合适的档位，从而得到最佳的动力输出。例如：在需要高转速切碎时，变速箱切换到低传动比的档位，得到较高的转速；在需要低速大扭矩工作时，比如揉面，变速箱切换到高传动比档位，降低输出转速的同时提高输出扭力。在切换传动比时，用户不需要更换任何附件。在太阳轮做主动轮、内齿圈固定、行星架输出时，变速箱处于大传动比状态；在太阳轮、内齿圈、行星架三者固定为一体时，变速箱切换为小传动比状态。该食物处理器的要点在于传动比可变，其实现方式可以是多种多样，不局限于本发明中提及的行星齿轮方式；可供切换的传动比数量可以是两个或者多个；换挡的方式也可以用电机或电磁铁等多种机构。

本发明的优点在于，该食物处理器可以根据不同功能的需要改变传动比，兼顾低转速大扭力和高转速小扭力这两个工作状态，真正实现一机多用，以往需要两台或以上不同机器搭配才能完成的工作，使用该食物处理器之后只需要一台机器就可以完成，使用户的操作更简便的同时，减少了用户所需要购买的机器数量，节省开支，节省厨房空间。本发明可以用于各种工作转速可调的食物处理器上，包括但不局限于：料理机、搅拌机、榨汁机、揉面机、煮汤机、炒菜机、咖啡豆研磨机、面条机等。根据外观设计的不同，本发明种的变速箱可以适应多种安装方式，例如可以和电机同轴线安装，也可以和电机不同轴，通过皮带或齿轮传动，还可以根据工作部件的运动要求，横向或纵向布置。

附图说明

图1是本发明提出的食物处理器实施例之一的结构示意图；

图2是该食物处理器实施例之二的结构示意图；

图3是变速箱的分解结构示意图；

图4是换挡机构的结构示意图；

图5是变速箱的工作原理图，其中a图为低速挡状态，b图为高速挡状态；

图6是低速挡下变速箱的状态示意图；

图7是高速挡下变速箱的状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。

如图1、图2所示，本发明提出的食物处理器包括机壳1、搅拌杯2、驱动电机3以及搅拌刀4，驱动电机位于机壳中，搅拌刀位于搅拌杯中，驱动电机与搅拌刀相连，由驱动电机带动搅拌刀在搅拌杯中运行，还包括变速箱5与换挡机构6，变速箱设于驱动电机与搅拌刀之间，驱动电机通过变速箱带动搅拌刀运行，换挡机构与变速箱相连，通过换挡机构调整变速箱的传动比；

如图3，变速箱包括壳体7，该壳体内侧具有固定齿圈8，壳体中设有行星架9、行星轮10、太阳轮11以及滑动齿圈12，行星轮设于行星架上，太阳轮上具有一级齿轮13、二级齿轮14，一级齿轮与行星轮适配，二级齿轮与滑动齿圈的内齿适配，滑动齿圈的外齿与壳体的固定齿圈适配；

如图4，换挡机构包括换挡拨叉15与换挡臂16，换挡拨叉设于壳体内，并且可在壳体中轴向移动，换挡拨叉上具有凸块17，换挡臂中具有导向槽18，凸块伸入导向槽中，使换挡臂带动换挡拨叉移动，换挡拨叉与滑动齿圈分别设有卡接结构，由换挡拨叉带动滑动齿圈移动，使滑动齿圈的内齿与太阳轮的二级齿轮啮合，或者使滑动齿圈的外齿与壳体的固定齿圈啮合；换挡机构还包括档位检测开关19，换挡臂末端与档位检测开关接触，档位检测开关与控制器相连，由档位检测开关向控制器输送换挡臂的档位信息；

在图1所示的实施例中，太阳轮与驱动电机同轴连接，由驱动电机的动力输出轴带动太阳轮转动；

在图2所示的实施例中，太阳轮上具有同步带轮，同步带轮与驱动电机之间设有传动皮带或传动齿轮，驱动电机通过传动皮带或传动齿轮带动太阳轮转动；

该变速箱的工作原理如下：

如图5，图中A/A′为太阳轮，B为行星轮，C／C′为滑动齿圈，D为固定齿圈，H为行星架，太阳轮是一个双联齿轮，作为变速箱的输入端，行星架作为输出端，滑动齿圈可以在换挡机构的作用下轴向滑动；

a图中，在低速档时，滑动齿圈处在右侧，其外齿C′和固定齿圈D啮合，固定齿圈D和齿轮箱外壳是一体的，所以滑动齿圈被固定齿圈锁住，此时的传动模式是太阳轮做主动轮、滑动齿圈固定、行星架输出，变速箱处于减速输出，即大传动比状态；

b图中，在高速档时，滑动齿圈处在左侧，其外齿C′与固定齿圈D脱离，滑动齿圈的内齿C在与行星轮啮合同时还和双联太阳轮上的二级齿轮A′啮合，此时太阳轮、滑动齿圈、行星架三者被固定为一体，无法产生相对转动，变速箱的传动比为1，即小传动比状态。

该变速箱采用的太阳轮为双联齿轮，并且底部带一皮带轮，根据工艺的不同，可以将双联齿轮和皮带轮做成一体或者做成单独零件再装配到一起。一级齿轮是行星齿轮机构中的太阳轮，二级齿轮用于在高速档时将大齿圈周向锁定，使其只能和太阳轮同步转动。

如图3中，滑动齿圈外围有一圈凸缘20，与之配合的换挡拨叉上有一凹槽21(当然也可以反之在齿圈上做凹槽，在拨叉上做凸缘)。滑动齿圈在换挡拨叉的驱动下可以轴向移动，换挡拨叉只对滑动齿圈的轴向运动有约束，不影响齿圈转动。换挡拨叉固定在齿轮箱外壳上，并且只能做轴向移动。

如图6，低速档时，齿圈往远离太阳轮的方向移动，其内齿只和行星轮啮合，外齿和齿轮箱外壳上的内齿啮合，齿圈的轴向和径向都是被固定无法运动。如图7，高速档时，齿圈往靠近太阳轮的方向移动，其外齿和齿轮箱外壳上的内齿脱离，内齿在与行星轮啮合的同时，还和太阳轮的其中一级齿轮啮合，此时滑动齿圈将太阳轮和行星轮锁定为一体，三者只能作为一个整体同步转动。

换挡臂与换挡拨叉配合处设有导向槽，在换挡过程中，换挡臂的横向移动可以带动换挡拨叉纵向运动，从而使滑动齿圈移动完成换挡；换挡臂的移动会触动档位检测开关。

档位开关用于向控制器提供齿轮箱所处档位的状态，同时在换挡过程中向控制器提供换挡完成的信号。

换挡臂由换挡电机驱动，换挡电机是一个自身带有减速箱的直流电机，输出端是螺杆，螺杆与换挡臂内部的螺母配合，可以通过控制器改变换挡电机的转向从而实现高低档的切换。

以下为本设计不同工作状态下的传动比：

以下为本设计用于食物处理器时各档位的转速及传动比状态：(仅作示例，实际应用中可以根据实际情况调整)

该实例中的多功能食物处理器的动力来源是一台最高工作转速为20000rpm的串激电机，配合闭环控制电路(如霍尔元件或者光栅检测马达转速)来检测并控制马达转速。工作输出端共设置10个工作档位，这10个输出档位分为两个区间，分别对应变速箱处于高速和低速两种状态，控制电路会根据用户所选档位的不同切换变速箱的档位，在同一区间内工作时，变速箱不换挡，只有当用户跨区间换挡时变速箱才会换档。

由上面的表格可以看出，在1档时，工作端的输出转速是60rpm，如果没有变速箱，普通的串激电机或者直流电机根本无法再这样的低转速下稳定工作。在本实例中由于有了传动比为9.2的减速机构，马达的工作转速提高到552rpm，同时将马达扭力放大达9倍之多，这样马达不仅可以稳定工作，而且输出端有足够的扭力，轻松完成如搅面这样的高负载工作。

在10档时，工作端的输出转速是8500rpm，总传动比被切换到2.3，马达转速19550rpm，主要用于切碎或者混合这一类需要高转速的工作。

由此充分体现了可变传动比在实际应用中的作用，使得机器可以兼顾低转速大扭矩和高转速小扭矩的两种极端工作状态。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种食物处理器，包括机壳、搅拌杯、驱动电机以及搅拌刀，驱动电机位于机壳中，搅拌刀位于搅拌杯中，驱动电机与搅拌刀相连，由驱动电机带动搅拌刀在搅拌杯中运行，其特征在于，还包括变速箱与换挡机构，变速箱设于驱动电机与搅拌刀之间，驱动电机通过变速箱带动搅拌刀运行，换挡机构与变速箱相连，通过换挡机构调整变速箱的传动比，换挡机构还包括档位检测开关，档位检测开关与控制器相连，由档位检测开关向控制器输送换挡臂的档位信息，所述换挡机构由换挡电机驱动；变速箱包括壳体，该壳体内侧具有固定齿圈，壳体中设有行星架、行星轮、太阳轮以及滑动齿圈，行星轮设于行星架上，太阳轮上具有一级齿轮、二级齿轮，一级齿轮与行星轮适配，二级齿轮与滑动齿圈的内齿适配，滑动齿圈的外齿与壳体的固定齿圈适配；

换挡机构包括换挡拨叉与换挡臂，换挡拨叉设于壳体内，并且可在壳体中轴向移动，换挡拨叉上具有凸块，换挡臂中具有导向槽，凸块伸入导向槽中，使换挡臂带动换挡拨叉移动，换挡拨叉与滑动齿圈分别设有卡接结构，由换挡拨叉带动滑动齿圈移动，使滑动齿圈的内齿与太阳轮的二级齿轮啮合，或者使滑动齿圈的外齿与壳体的固定齿圈啮合。

2.根据权利要求1所述的一种食物处理器，其特征在于，太阳轮与驱动电机同轴连接，由驱动电机的动力输出轴带动太阳轮转动。

3.根据权利要求1所述的一种食物处理器，其特征在于，太阳轮上具有同步带轮，同步带轮与驱动电机之间设有传动皮带或传动齿轮，驱动电机通过传动皮带或传动齿轮带动太阳轮转动。