CN103899731B - 一种多功能齿轮及应用其的旋钮传动组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多功能齿轮及应用其的旋钮传动组件。该旋钮传动组件包括一级齿轮（11）、二级齿轮（20）、旋钮盖帽和弹簧珠（6）；其中一级齿轮是多功能齿轮（10），包括轮盘（2）、固定于轮盘上的齿轮（4）和齿轮轴（1）；固定于轮盘上的齿轮包括至少两个不同齿状的面齿轮以及轮盘和齿轮轴之间的圆柱齿轮（3），旋钮盖帽和齿轮轴可分离连接；二级齿轮和圆柱齿轮相啮合以传导来自旋钮盖帽的转动；固定在后盖上的弹簧珠抵靠在其中一个面齿轮的一个齿部，压缩弹簧。当弹簧珠抵靠在不同齿状结构的面齿轮的轮齿时，不同齿状的面齿轮旋转经过弹簧珠会产生不同的阻力和不同的扭矩，从而实现一种齿轮结构控制不同功能。

Description

一种多功能齿轮及应用其的旋钮传动组件
技术领域
本发明涉及齿轮及齿轮传动组件，特别的，涉及一种多功能齿轮及应用其的旋钮传动组件。
背景技术
目前随着机械行业的发展，齿轮的需求越来越大。齿轮通过与其他齿状机械零件传动，可以实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。现有的汽车空调控制器有风速调节、温度调节、风向调节等功能。通常实现控制不同功能的旋钮档位的齿轮结构不一样。在装配汽车空调控制器时，生产不同结构的齿轮需要不同的模具，成本较高。在装配时，需注意不同结构的齿轮的装配位置，装错会造成返工成本高，效率低，并且容易损坏零件。现在生产制造的传统的齿轮通常只有单一功能，无法实现多种用途。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种多功能齿轮以及应用该多功能齿轮的旋钮传动组件，能够实现一种齿轮结构控制不同功能，从而实现一种齿轮满足多种用途。
为解决上述技术问题，本发明多功能齿轮包括轮盘、固定于轮盘上的齿轮和从轮盘底端延伸而出的齿轮轴，齿轮轴旋转时带动齿轮旋转；所述齿轮包括至少两个固定于轮盘上表面的面齿轮；所述至少两个面齿轮和齿轮轴是同轴心设置；其中，每个面齿轮的齿状结构都不相同。
采用上述结构的齿轮，由于多功能齿轮的轮盘上表面的面齿轮有多种不同的齿状结构，将一个弹簧珠固定放置于所述至少两个面齿轮中的其中一个面齿轮下方，弹簧珠顶端的圆珠抵靠该面齿轮的一个齿部，使弹簧呈压缩状态。通过旋转齿轮轴带动面齿轮旋转，和弹簧珠接触的面齿轮就会旋转经过弹簧珠顶端的圆珠，使得弹簧珠上下伸缩，产生阻力和扭矩。当弹簧珠放置于不同面齿轮的下方时，不同齿状的面齿轮旋转经过弹簧珠会产生不同的阻力和不同的扭矩，从而实现不同的功能需求。因此，只需要一个多功能齿轮，就可以实现不同功能的控制。
作为本发明多功能齿轮的改进，在轮盘与齿轮轴之间设置有圆柱齿轮，轮盘、齿轮轴和圆柱齿轮是一体成型结构，其中，轮盘呈中空圆柱形，齿轮轴从轮盘底面延伸而出，圆柱齿轮从靠近轮盘上表面的侧壁上延伸而出，而且圆柱齿轮为直齿轮，该圆柱齿轮也和齿轮轴同轴心设置，因此齿轮轴的旋转角度即为圆柱齿轮和所述至少两个面齿轮的旋转角度，从而通过旋转齿轮轴就可以准确地控制圆柱齿轮和面齿轮的旋转角度，提高了齿轮旋转的准确性；另外该圆柱齿轮的直径小于直径最大的面齿轮的直径，因此当圆柱齿轮和其他齿轮相啮合时可以更加稳定。
作为本发明多功能齿轮的又一步改进，所述至少两个面齿轮的齿轮结构不相同，其中，每个面齿轮上的轮齿和齿槽数量不同，可以实现不同功能对档位数量的不同需求；每个面齿轮上相邻轮齿之间的圆心角不同，从而可以控制不同功能对各档位旋转角度的不同需求；每个面齿轮上齿根圆和齿顶圆参数不同，每个面齿轮上轮齿和齿槽的排列规律不同，因此该多功能齿轮可以实现一个齿轮满足多种功能需求。
为解决上述技术问题，本发明旋钮传动组件包括一级齿轮、二级齿轮、旋钮盖帽、弹簧珠和后盖；所述一级齿轮为上述的多功能齿轮，旋钮盖帽和多功能齿轮的齿轮轴可分离连接，二级齿轮与多功能齿轮的圆柱齿轮相啮合以传导来自旋钮盖帽的转动，所述弹簧珠固定在后盖上，其顶端的圆珠抵靠所述至少两个面齿轮的其中一个面齿轮的一个齿部，使弹簧呈压缩状态。
采用上述结构的旋钮传动组件，由于旋钮盖帽和多功能齿轮的齿轮轴直接连接，通过旋钮旋转带动一级齿轮旋转，一级齿轮带动二级齿轮旋转，二级齿轮可以装配在电阻传感器上，二级齿轮带动电阻传感器旋转到不同角度，从而输出不同的信号，控制不同的功能。此外，固定在后盖上的弹簧珠顶端的圆珠抵靠在所述多功能齿轮的至少两个面齿轮中的一个齿部，弹簧呈压缩状态，当旋钮带动一级齿轮旋转时，和弹簧珠接触的面齿轮旋转经过弹簧珠，使得弹簧珠上下伸缩，产生阻力和扭矩。当弹簧珠顶端的圆珠抵靠在不同齿状结构的面齿轮的轮齿时，不同齿状的面齿轮旋转经过弹簧珠会产生不同的阻力和不同的扭矩，从而一级齿轮带动二级齿轮旋转的旋转角度也会不同，因此通过不同齿状结构的面齿轮可以实现不同的信号的输出，从而更好地满足不同的功能的需求。
作为本发明旋钮传动组件的改进，所述至少两个面齿轮的齿轮结构不相同，其中，每个面齿轮上的轮齿和齿槽数量不同，可以实现不同功能对档位数量的不同需求；每个面齿轮上相邻轮齿之间的圆心角不同，从而可以控制不同功能对各档位旋转角度的不同需求；每个面齿轮上齿根圆和齿顶圆参数不同，每个面齿轮上轮齿和齿槽的排列规律不同，因此该多功能齿轮可以实现一个齿轮满足多种功能需求。
综上所述，本发明的多功能齿轮可满足多种功能的需求，只需要一套模具即可满足多种旋钮的要求，降低了生产成本。此外，本发明的多功能齿轮应用于汽车的空调控制器的旋钮时，控制不同功能的旋钮档位都可以通过该多功能齿轮来实现，在装配时，只需一个工位即可完成所有旋钮装配，不需要防错，从而提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明多功能齿轮的立体示意图。
图2为本发明多功能齿轮处于图1状态时从其右下方观察的立体示意图。
图3为图1中多功能齿轮的轮盘的示意图。
图4为图1中多功能齿轮的纵向剖视图。
图5为本发明应用多功能齿轮的旋钮传动组件的整体装配图。
图6为本发明一实施例的旋钮传动组件的纵向剖视图。
图7为多功能齿轮和二级齿轮相啮合的立体图。
图8为一实施例中弹簧珠放置在多功能齿轮的轮盘底面的仰视图。
具体实施方式
下面将结合具体实施例及附图对本发明多功能齿轮及应用其的旋钮传动组件作进一步详细描述。
在图1至图4中示出的是本发明一实施例中多功能齿轮10的示意图。该多功能齿轮10主要包括轮盘2、固定于轮盘上的齿轮4和从轮盘2底端延伸而出的齿轮轴1。齿轮轴1旋转时会带动轮盘2和齿轮4旋转。
齿轮4包括至少两个固定于轮盘2上表面的面齿轮，本实施例中使用了三个面齿轮41、42、43。面齿轮41、42、43和齿轮轴1是同轴心设置，因此齿轮轴1的旋转角度和面齿轮41、42、43的旋转角度一致，可以通过齿轮轴1准确地控制面齿轮41、42、43的旋转。
如图3所示，轮盘2下表面每个面齿轮41、42、43的齿状结构都不相同，以满足不同功能的需求。例如，每个面齿轮41、42、43上的轮齿51和齿槽52数量不同，因此可以实现不同功能对档位数量的不同需求。还例如，每个面齿轮41、42、43上相邻轮齿51之间的圆心角不同，也可以满足不同功能对档位数量或对各档位旋转角度的不同需求。再例如，每个面齿轮41、42、43上齿根圆和齿顶圆参数不同，如此在旋转旋钮时，每个面齿轮的档位发出的声音或产生的手感不同，从而可实现不同功能对档位数量、声音或手感的需求。综上，每个面齿轮41、42、43上轮齿和齿槽的排列规律不同时，都可以实现一个多功能齿轮满足多种功能的需求。
在此需要说明的是，尽管图3所示多功能齿轮的轮盘上表面不同齿状结构的面齿轮有三种，但是对于本发明来说可以根据实际需求将轮盘上表面的齿轮设计为两种或两种以上。
如图4所示，轮盘2呈中空圆柱形，齿轮轴1从轮盘2底面延伸而出，在齿轮轴1和轮盘2之间设置有圆柱齿轮3，以实现齿轮轴1旋转的横向传动。本实施例中，圆柱齿轮3从靠近轮盘2上表面的侧壁上延伸而出，齿轮轴1、轮盘2和圆柱齿轮3为一体结构，方便制造。圆柱齿轮3是直齿轮，且圆柱齿轮3的直径小于直径最大的面齿轮41、42、43的直径，因此当该多功能齿轮10通过其圆柱齿轮3和二级齿轮相啮合时，二级齿轮也在轮盘2的上表面，可以使圆柱齿轮和二级齿轮的啮合更加稳定可靠。
在图5至图8中示出的是应用该多功能齿轮的旋钮传动组件的部分部件。该旋钮传动组件主要包括一级齿轮11、二级齿轮20、旋钮盖帽、弹簧珠6和后盖。其中，一级齿轮11采用上述的多功能齿轮，旋钮盖帽和多功能齿轮的齿轮轴1可分离连接，旋钮旋转带动多功能齿轮旋转。通过二级齿轮20与多功能齿轮的圆柱齿轮3相啮合，以传导来自旋钮盖帽的转动，实现具体的控制功能。
如图6和图8所示，弹簧珠6固定在后盖上，其包括固定在后盖上的弹簧62，以及固定在弹簧62顶端的圆珠61。其中圆珠61抵靠所述固定在轮盘2下表面至少两个面齿轮41、42、43中的一个齿部，使弹簧62呈压缩状态。由于旋钮盖帽和多功能齿轮的齿轮轴1是直接连接，通过旋钮旋转带动多功能齿轮旋转，和弹簧珠6接触的面齿轮41、42、43旋转经过弹簧珠6，弹簧珠在接触轮齿和齿槽时会上下伸缩，产生不同的声音和手感（阻力和扭矩不同），以实现档位定位和提醒功能。
在使用中，二级齿轮20可以装配在电阻传感器上，二级齿轮20带动电阻传感器旋转到不同角度，从而输出不同的电阻信号，以控制不同的功能。再根据该不同的功能，选择将弹簧珠6顶端的圆珠61抵靠在不同齿状结构的面齿轮41、42、43的其中一个面齿轮的齿部。当该面齿轮在盖帽的带动下旋转时，弹簧珠6经过轮齿和齿槽时会产生不同的声音和手感，从而提醒使用者是否旋到对应的档位。因此通过不同齿状结构的面齿轮41、42、43可以满足不同的功能的需求。
需要说明的是，尽管上述实施例中使用的是弹簧珠6，但对于本发明来说，弹簧珠6可以替换为弹片等有弹性的类似元件。另外，上述实施方式中是将不同齿状结构的面齿轮41、42、43设计在多功能齿轮的轮盘2上表面，但对于本发明来说，还可以将不同齿状结构的面齿轮41、42、43设计在后盖2上，将弹簧珠6固定于多功能齿轮的轮盘2上表面，同样可以实现上述实施例中的旋钮传动结构。
将该多功能传动组件应用于汽车空调控制器的旋钮上，就可以通过多功能齿轮轮盘2上表面不同齿状结构的面齿轮41、42、43来实现汽车空调的风速调节、温度调节、风向调节等功能。例如图3所示的多功能齿轮轮盘2的三种不同齿状结构的面齿轮分别对应于汽车空调控制器的风速调节、温度调节和风向调节功能的旋钮上，将弹簧珠6布置在面齿轮41、42、43的最外圈41以实现汽车空调控制器的风速调节功能，可以控制风速的“0，1，2，3，4”五个档位，每个档位30度；将弹簧珠6布置在面齿轮41、42、43的中间一圈42以实现汽车空调控制器的温度调节功能，可以控制温度总31个档位，共270度；将弹簧珠6布置在面齿轮41、42、43的最里面一圈43，可以控制风向的5种模式档位，并且能够实现每种模式之间3个小档位，总共17个档位，共360度。此外，可以根据实际需求设计多功能齿轮的轮盘上表面的面齿轮的齿状结构，从而更好地控制旋钮旋转角度的稳定性和准确性，进而使该多功能齿轮传动组件的工作稳定可靠，传动准确，还可以延长组件各部分元件的使用寿命。
虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (8)

1.一种多功能齿轮，该齿轮包括轮盘（2）、固定于轮盘上的齿轮（4）以及从轮盘底端延伸而出的齿轮轴（1），所述齿轮轴（1）旋转时带动齿轮（4）旋转；其特征在于，所述齿轮（4）包括至少两个固定于轮盘上表面的面齿轮（41；42； 43）；所述至少两个面齿轮（41；42；43）与所述齿轮轴（1）同轴心设置，每个面齿轮（41；42；43）的齿状结构不同；所述齿轮（4）还包括设置在轮盘（2）和齿轮轴（1）之间的圆柱齿轮（3），所述圆柱齿轮（3）也与所述齿轮轴（1）同轴心设置；所述轮盘（2）呈中空圆柱形，其直径大于齿轮轴（1）的最大直径，齿轮轴（1）从轮盘（2）底端延伸而出；所述圆柱齿轮（3）从靠近轮盘（2）上表面的侧壁上延伸而出，且其齿轮为直齿轮。
2.根据权利要求1所述的多功能齿轮，其特征在于，所述齿轮轴（1）、轮盘（2）以及所述圆柱齿轮（3）为一体成型结构；所述圆柱齿轮（3）的直径小于直径最大的面齿轮（41；42；43）的直径。
3.根据权利要求1至2项中任一项所述的多功能齿轮，其特征在于，所述每个面齿轮（41；42；43）的齿状不同表现为下列情况中的一种：
1）每个面齿轮（41；42；43）的轮齿（51）和齿槽（52）的数量不同；
2）每个面齿轮（41；42；43）相邻的轮齿（51）间的圆心角不同；
3）每个面齿轮（41；42；43）的轮齿（51）和齿槽（52）的排列规律不同；
4）每个面齿轮（41；42；43）的齿顶圆和齿根圆的参数不同。
4.一种旋钮传动组件，包括一级齿轮（11）、二级齿轮（20）、旋钮盖帽、弹簧珠（6）和后盖；其特征在于，所述一级齿轮（11）为如权利要求1所述的多功能齿轮；所述旋钮盖帽和所述多功能齿轮的齿轮轴（1）可分离连接；所述二级齿轮（20）和所述多功能齿轮的圆柱齿轮（3）相啮合以传导来自旋钮盖帽的转动；所述弹簧珠（6）固定于所述后盖上，其顶端的圆珠（61）抵靠所述至少两个面齿轮的一个齿部，其弹簧（62）呈压缩状态。
5.根据权利要求4所述的旋钮传动组件，其特征在于，所述多功能齿轮的每个面齿轮（41；42；43）的齿状结构不同，表现为下列情况中的一种：
1）每个面齿轮（41；42；43）的轮齿（51）和齿槽（52）的数量不同；
2）每个面齿轮（41；42；43）相邻的轮齿（51）间的圆心角不同；
3）每个面齿轮（41；42；43）的轮齿（51）和齿槽（52）的排列规律不同；
4）每个面齿轮（41；42；43）的齿顶圆和齿根圆的参数不同。
6.根据权利要求4所述的旋钮传动组件，其特征在于，所述轮盘（2）呈中空圆柱形，其直径大于齿轮轴的最大直径，齿轮轴（1）从轮盘（2）底端延伸而出；所述圆柱齿轮（3）从靠近轮盘（2）上表面的侧壁上延伸而出，且其齿轮为直齿轮。
7.根据权利要求4所述的旋钮传动组件，其特征在于，所述齿轮轴（1）、轮盘（2）以及所述圆柱齿轮（3）为一体成型结构；所述圆柱齿轮（3）的直径小于直径最大的面齿轮（41；42；43）的直径。
8.一种旋钮传动组件，包括一级齿轮（11）、二级齿轮（20）、旋钮盖帽和后盖；其特征在于，所述一级齿轮（11）包括轮盘（2）、固定于轮盘上的圆柱齿轮（3）和弹簧珠（6）、以及从轮盘底端延伸而出的齿轮轴（1）；所述圆柱齿轮（3）与所述齿轮轴（1）同轴心设置，其从轮盘侧壁延伸而出；所述弹簧珠（6）固定于轮盘（2）上表面；所述后盖上设置有至少两个齿状结构不同的面齿轮（41；42； 43），其中一个面齿轮的齿部与弹簧珠相对设置并抵压弹簧珠末端，使弹簧珠的弹簧呈压缩状态；所述齿轮轴（1）旋转时带动圆柱齿轮和弹簧珠旋转，使弹簧珠在面齿轮的齿面上移动。
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